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苦味酸

1771年,英国P·沃尔夫用浓硫酸、浓硝酸处理苯酚,获得了一种黄色固体:三硝基苯酚。由于一般都含少量水,所以呈现为蜂蜜样粘稠的黄色液体。其酸性很强,又有浓烈的苦味,所以被命名为苦味酸。由于其黄色十分浓厚,所以被广泛用作黄色染料。

1860年的一天,巴黎郊区的一家染料商店。一桶苦味酸由于铁桶生锈无法打开。伙计找来铁锤,用力砸去。随着一声巨响,火光冲天,黄色染料竟然大发雷霆!染料商店顿时化作一片废墟。

军方得知了这个悲剧却欣喜若狂。因为根据现场调查,这桶黄色染料造成的破坏程度远远大于同质量的黑火药。他们发现了一种大威力的炸药。经过测试,苦味酸的爆炸速度、爆破能量均远远高于黑火药,到1885年,法国开始将苦味酸用于装填弹药,应用于战争之中。

爆炸反应式为:

2C6H3N3O7→3H2O↑\+3N2↑\+11CO↑\+C

由于其爆炸产物中有游离碳,所以装填苦味酸的炮弹爆炸后形成的是黑烟。

苦味酸的爆炸性能很好,甚至强于后来使用的TNT,而且其机械敏感度也比TNT大。但是,苦味酸的酸性很强,会腐蚀炮弹,所以苦味酸装填的炮弹保存期很短。同时,其与金属反应生成的苦味酸铅、苦味酸亚铁等物质的安定性很差,稍微加热或摩擦就可能引发爆炸。所以,尽管它是一种很好的单质炸药,这些缺点还是限制了它的应用,所以不久就被TNT所取代。

化学名2,4,6-三硝基苯酚,俗称黄色炸药。分子式C6H2OH(NO2)3。为淡黄色颜色鲜艳的片状结晶或粉末。溶于热水,在冷水中溶解度较小,容易形成过饱和溶液。溶液呈黄色,有很强的染色能力,能损伤皮肤。有酸性,易于和碱反应成盐,能腐蚀某些金属。在苦味酸盐中仅苦味酸铵[C6H2ONH4(NO2)3]钝感,其余的感度均很高。苦味酸的钾、铅盐被用作起爆药。装填炮弹的PA易与炮弹材料如钢铁反应,生成感度很高的盐,在炮弹发射时会发生膛炸。因而PA在弹体装药中已经很少应用。

熔点122.5℃,密度1.763g/㎝3。爆热3977.5KJ/㎏,爆速7350m/s(ρ=1.70g/㎝3)。威力和猛度均略大于TNT,为103%和109%。撞击感度24~36%(10㎏锤,25㎝落高),摩擦感度小于TNT,枪弹贯穿通常不会爆炸。

PA的铵盐由PA溶液与氨水反应,冷却结晶制得。威力略小于TNT,感度小于PA。起爆较困难,需做成大直径药柱并用较多的起爆药。

PA毒性强,急性毒力大致与农药氧化乐果相当。由于PA有极强的苦味,很难被人误食,中毒比较少见。

制造

主要有两道工序,磺酸化和硝化。苯酚易被氧化,一遇稀硝酸即生成红、黑色产物而报废。故而先使其与浓硫酸作用生成相对稳定的磺酸化合物,再用硝酸与磺酸物反应,用硝基取代磺酸基。

原料苯酚,化学纯以上,工业品苯酚应蒸馏精制。稀硝酸、浓硫酸。

方法

水浴加热盛有苯酚的容器,使其中苯酚熔化以利使用。用小烧杯粗略量取100mL苯酚,迅速转入1000mL大烧杯中。用量过苯酚的小烧杯量取280ml浓硫酸,在搅拌下加入苯酚中,加完后继续搅拌1分钟。随后将大烧杯放入热水浴中,加热至95℃以上,保温40分钟。其后冷却至30℃以下。

将装有反应液的烧杯置水浴中。用滴液漏斗向反应液中逐滴滴加200ml硝酸,滴加时伴以快速搅拌。滴加的速度应先慢后快,防止产生的泡沫冒出烧杯。滴加初期应控制反应液温度不超过80℃,水浴温度不高于60℃,并随时向水浴中补加冷水。待反应液温度不再上升,反而自然下降时,可加快滴酸的速度和升高水浴温度,使反应液温度不低于70℃。滴酸大约需要40分钟~1小时。滴完酸后水浴加热反应液,使温度升至90℃以上。再次在搅拌下向反应液中滴加90mL硝酸,约20分钟滴完。在滴的过程中若有大量黄色PA析出浮在酸面上阻碍搅拌,可用不锈钢勺舀出。滴完后保温(90℃以上)10分钟,然后待反应液冷至50℃以下。

将反应液和先行舀出的PA合并,倒入1000mL水中稀释。待沉淀后舀出浮在上层的PA,倒掉中间的废酸。将上层的PA与沉在杯底的PA合并,用凉水洗涤两到三次。过滤,挤干水分,把滤渣铺在纸上晾干。产物约200克。

产物中含有大量残酸,但是安定性还是不错,可以安全存放5年以上。

注意

洗涤PA的水若为井水或自来水,应设法避免生成PA的盐。反应中会产生大量有毒NO2气体,故操作场所必须注意通风。人员戴橡胶手套、塑料围腰。成品包装不得使用金属容器。

用途

用作染料、化学试剂和炸药,亦可用于制造起爆药二硝基重氮酚(DDNP)、苦味酸钾等产品。医用其稀溶液作收敛剂。
posted on 2007-02-08 18:04 谭文政 阅读(1831) 评论(0)  编辑 收藏 引用 所属分类: 生活拾趣

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