Trinitrobenzol

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Strukturformel
Struktur von Trinitrobenzol
Allgemeines
Name Trinitrobenzol
Andere Namen
  • 1,3,5-Trinitrobenzol
  • TNB
  • 1,3,5-Trinitrotoluol[1]
  • Trinitrobenzen
  • sym-Trinitrobenzol
  • Benzit
  • RC
  • RA
Summenformel C6H3N3O6
CAS-Nummer 99-35-4 (reines 1,3,5-Isomer)
25377-32-6 (Isomerengemisch)
PubChem 7434
Kurzbeschreibung

farblose rhombisch-bipyramidale Blättchen[2]

Eigenschaften
Molare Masse 213,11 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

1,76 g·cm−3 (20 °C)[3]

Schmelzpunkt
Siedepunkt

315 °C[3]

Löslichkeit
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [3]
01 – Explosionsgefährlich 06 – Giftig oder sehr giftig 08 – Gesundheitsgefährdend 09 – Umweltgefährlich

Gefahr

H- und P-Sätze H: 201​‐​300​‐​310​‐​330​‐​373​‐​410Vorlage:H-Sätze/Wartung/mehr als 5 Sätze
P: 260​‐​264​‐​273​‐​280​‐​284​‐​301+310Vorlage:P-Sätze/Wartung/mehr als 5 Sätze [3]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [5][6]
Explosionsgefährlich Sehr giftig Umweltgefährlich
Explosions-
gefährlich
Sehr giftig Umwelt-
gefährlich
(E) (T+) (N)
R- und S-Sätze R: 3​‐​26/27/28​‐​33​‐​50/53
S: 28​‐​36/37​‐​45​‐​60​‐​61
Toxikologische Daten

275 mg·kg−1 (LD50Ratteoral)[3]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Vorlage:Infobox Chemikalie/Summenformelsuche vorhanden

Trinitrobenzol (TNB) ist ein Sprengstoff. Die Sprengkraft von TNB ist vergleichbar mit der von TNT. Trotz einer leicht höheren Sprengkraft als TNT erfolgt die Nutzung von TNB aus wirtschaftlichen Gründen nicht. Es besteht aus einem Benzolring mit drei Nitrogruppen (–NO2) als Substituenten. Es gibt drei Konstitutionsisomere des TNB (1,2,3-, 1,2,4- und 1,3,5-Trinitrobenzol), die Abkürzung wird jedoch meist für das 1,3,5-Isomer verwendet.

Darstellung[Bearbeiten]

Die Herstellung von Trinitrobenzol erfolgt durch Nitrierung von m-Dinitrobenzol mit einem Gemisch aus rauchender Salpetersäure und konzentrierter Schwefelsäure.[7] Ebenfalls möglich ist die Darstellung aus 2,4,6-Trinitrotoluol, wobei nach einer Oxidation zu 2,4,6-Trinitrobenzoesäure mit Kaliumdichromat und Schwefelsäure eine Decarboxylierung in kochendem Wasser folgt.[8][9]

Eigenschaften[Bearbeiten]

Trinitrobenzol tritt in fünf polymorphen Formen auf. Die thermodynamisch stabile Form I schmilzt bei 125,3 °C mit einer Schmelzenthalpie von 15,0 kJ·mol−1. Die metastabilen Formen II und III zeigen Schmelzpunkte bei 107,2 °C und 109,8 °C mit Schmelzenthalpien von 14,8 kJ·mol−1 bzw. 13,2 kJ·mol−1. Beide Formen stehen monotrop zu Form I. Die Formen II und III stehen enantiotrop zueinander. Der Umwandlungspunkt zwischen Form II und III liegt bei etwa 97 °C.[4] Zwei weitere Formen mit Schmelzpunkten bei 109 °C und 88 °C konnten bisher nur thermomikroskopisch beobachtet werden.[10]

Die Verbindung ist beständig gegen Säuren und reagiert mit Basen. Es ist unlöslich in Wasser, wenig löslich in Alkohol, Ether und Benzol, gut löslich in Aceton oder Ethylacetat. Mit polycyclischen, aromatischen Kohlenwasserstoffen wie Naphthalin, Anthracen und Carbazol werden Charge-Transfer-Komplexe gebildet. Die stöchiometrischen 1:1-Komplexe zeigen definierte Schmelzpunkte, wie mit Naphthalin bei 157,6 °C, mit Anthracen bei 165,4 °C und mit Carbazol bei 204,4 °C.[4]

Die Verbindung übertrifft Trinitrotoluol hinsichtlich der Sprengkraft.[7] Wichtige Explosionskennzahlen sind:

Bildungsenergie −134,5 kJ·kg−1[7]
Bildungsenthalpie −204,3 kJ·kg−1[7]
Sauerstoffbilanz −56,3 %[7]
Stickstoffgehalt 19,72 %[7]
Normalgasvolumen 939 l·kg−1[7]
Explosionswärme 3927 kJ·kg−1 (H2O (l))
3845 kJ·kg−1 (H2O (g))[7]
Spezifische Energie 1051 kJ·kg−1 (107,1 mt/kg)[7]
Bleiblockausbauchung 32,5 cm3·g−1[7]
Detonationsgeschwindigkeit 7300 m·s−1 bei einer Dichte von 1,6 g·cm−3[7]
Schlagempfindlichkeit 7,4 Nm[7]
Reibempfindlichkeit bis 353 N Stiftbelastung keine Reaktion

Verwendung[Bearbeiten]

TNB ist etwas schlagempfindlicher als TNT, was aber bei der Anwendung nicht ins Gewicht fallen würde. Aufgrund der aufwendigeren Herstellung ist es bedeutend teurer als TNT und wird daher nicht praktisch verwendet.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Entwicklung nachweisstarker molekülspektrometrischer Detektionssysteme unter Verwendung von Diodenlasern für die Kapillarelektrophorese und verwandte Trennmethoden, S. 88.
  2. a b  Thieme Chemistry (Hrsg.): RÖMPP Online - Version 3.5. Georg Thieme Verlag KG, Stuttgart 2009.
  3. a b c d e f Eintrag zu 1,3,5-Trinitrobenzol in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 23. Dezember 2013 (JavaScript erforderlich).
  4. a b c d e M. Radomska; R. Radomski: Calorimetric studies of binary systems of 1,3,5-trinitrobenzene with naphthalene, anthracene and carbazole. I. Phase transitions and heat capacities of the pure components and charge-transfer complexes, in: Thermochim. Acta, 40 (1980), S. 405–424, (doi:10.1016/0040-6031(80)80082-7).
  5. Seit 1. Dezember 2012 ist für Stoffe ausschließlich die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Bis zum 1. Juni 2015 dürfen noch die R-Sätze dieses Stoffes für die Einstufung von Gemischen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.
  6. Datenblatt 1,3,5-Trinitrobenzene bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 23. Dezember 2013 (PDF).
  7. a b c d e f g h i j k l J. Köhler, R. Meyer, A. Homburg: Explosivstoffe, 10. vollständig überarbeitete Auflage, Wiley-VCH, Weinheim 2008, ISBN 978-3-527-32009-7.
  8. H. T. Clarke, W. W. Hartman: 2,4,6-Trinitrobenzoic acid. In: Organic Syntheses. Coll. Vol. 1, p. 543 (1941); Vol. 2, p. 95 (1922) (PDF).
  9. H. T. Clarke, W. W. Hartman: 1,3,5-Trinitrobenzene. In: Organic Syntheses. Coll. Vol. 1, p. 541 (1941); Vol. 2, p. 93 (1922) (PDF).
  10. A. Koffler; M. Brandstätter: Zur isomorphen Vertretbarkeit von H, OH, Cl: s-Trinitrobenzol, Pikrinsäure, Pikrylchlorid, in: Monatshefte für Chemie, 1948, 78, S. 65–70 (doi:10.1007/BF00942489).