El ácido pícrico es un compuesto orgánico con la fórmula (O 2 N) 3 C 6 H 2 OH. Su nombre IUPAC es 2,4,6-trinitrofenol ( TNP ). El nombre "picric" proviene del griego : πικρός ( pikros ), que significa "amargo", debido a su sabor amargo. Es uno de los fenoles más ácidos . Como otros compuestos orgánicos fuertemente nitrados , el ácido pícrico es un explosivo , que es su uso principal. También se ha utilizado como medicamento ( antiséptico , tratamientos para quemaduras) y como tinte.
El ácido pícrico probablemente se mencionó por primera vez en los escritos alquímicos de Johann Rudolf Glauber . Inicialmente, se obtenía nitrando sustancias como cuernos de animales, seda , índigo y resina natural ; la síntesis a partir del índigo fue realizada por primera vez por Peter Woulfe en 1771. [4] El químico alemán Justus von Liebig había denominado ácido pícrico Kohlenstickstoffsäure (traducido en francés como acide carboazotique ). El ácido pícrico recibió ese nombre del químico francés Jean-Baptiste Dumas en 1841. [5] Su síntesis a partir de fenol y la correcta determinación de su fórmula se lograron durante 1841. [6] En 1799, el químico francés Jean-Joseph Welter (1763-1852) produjeron ácido pícrico tratando la seda con ácido nítrico; Descubrió que el picrato de potasio podía explotar. [7] No fue hasta 1830 que los químicos pensaron en utilizar ácido pícrico como explosivo . Hasta entonces, los químicos asumían que sólo las sales del ácido pícrico eran explosivas, no el ácido en sí. [8] En 1871, Hermann Sprengel demostró que podía detonarse [9] y posteriormente la mayoría de las potencias militares utilizaron ácido pícrico como su principal material altamente explosivo . Más tarde, Leonid Valerieovich Kozakov encontró una síntesis completa.
El ácido pícrico fue el primer compuesto orgánico nitrado fuertemente explosivo considerado ampliamente adecuado para resistir el impacto del disparo de artillería convencional . La nitroglicerina y la nitrocelulosa (algodón de pólvora) estaban disponibles antes, pero la sensibilidad al impacto a veces provocaba la detonación en un cañón de artillería en el momento del disparo. En 1885, basándose en la investigación de Hermann Sprengel, el químico francés Eugène Turpin patentó el uso de ácido pícrico prensado y fundido en cargas explosivas y proyectiles de artillería . En 1887, el gobierno francés adoptó una mezcla de ácido pícrico y algodón de pólvora con el nombre de Melinita . En 1888, Gran Bretaña comenzó a fabricar una mezcla muy similar en Lydd , Kent, con el nombre Lyddite . Japón siguió con un enfoque de estabilización alternativo conocido como polvo Shimose que, en lugar de intentar estabilizar el material en sí, eliminaba su contacto con el metal recubriendo el interior de las carcasas con capas de resina y cera. [10] En 1889, una mezcla de cresilato de amonio con trinitrocresol , o una sal de amonio de trinitrocresol, comenzó a fabricarse con el nombre de Ecrasita en Austria-Hungría . En 1894, Rusia fabricaba proyectiles de artillería llenos de ácido pícrico. El picrato de amonio (conocido como Dunnita o explosivo D ) fue utilizado en los Estados Unidos a partir de 1906. Sin embargo, los proyectiles llenos de ácido pícrico se vuelven inestables si el compuesto reacciona con el proyectil metálico o las carcasas de las espoletas para formar picratos metálicos que son más sensibles que el fenol original. La sensibilidad del ácido pícrico quedó demostrada por la explosión de Halifax .
El ácido pícrico se utilizó en la Batalla de Omdurman , [11] la Segunda Guerra Bóer , [12] la Guerra Ruso-Japonesa , [13] y la Primera Guerra Mundial . [14] Alemania comenzó a llenar proyectiles de artillería con trinitrotolueno (TNT) en 1902. El tolueno estaba menos disponible que el fenol y el TNT es menos potente que el ácido pícrico, pero la mayor seguridad en la fabricación y el almacenamiento de municiones provocó la sustitución del ácido pícrico por TNT. para la mayoría de los fines militares entre las guerras mundiales. [15]
Los esfuerzos para controlar la disponibilidad de fenol , el precursor del ácido pícrico, enfatizan su importancia en la Primera Guerra Mundial . Se informa que los alemanes compraron suministros estadounidenses de fenol y lo convirtieron en ácido acetilsalicílico ( aspirina ) para mantenerlo fuera del alcance de los aliados. En aquella época, el fenol se obtenía del carbón como coproducto de los hornos de coque y de la fabricación de gas para iluminación a gas . Laclede Gas informa que se le pidió que ampliara la producción de fenol (y tolueno ) para ayudar en el esfuerzo bélico. [16] Tanto Monsanto [17] como Dow Chemical [18] comenzaron a fabricar fenol sintético en 1915, siendo Dow el principal productor. Dow describe el ácido pícrico como "el principal explosivo en el campo de batalla utilizado por los franceses. Grandes cantidades [de fenol] también fueron a Japón, donde se convirtió en ácido pícrico vendido a los rusos". [19]
Thomas Edison necesitaba fenol para fabricar discos fonográficos . Respondió emprendiendo la producción de fenol en sus instalaciones de Silver Lake, Nueva Jersey , utilizando procesos desarrollados por sus químicos. [20] Construyó dos plantas con una capacidad de seis toneladas de fenol por día. La producción comenzó la primera semana de septiembre, un mes después del inicio de las hostilidades en Europa. Construyó dos plantas para producir la materia prima benceno en Johnstown, Pensilvania , y Bessemer, Alabama , reemplazando los suministros que anteriormente provenían de Alemania. Edison fabricaba tintes de anilina , que anteriormente habían sido suministrados por el consorcio de tintes alemán . Otros productos de tiempos de guerra incluyeron xileno , p-fenilendiamina , goma laca y pirofilita . La escasez en tiempos de guerra hizo que estas empresas fueran rentables. En 1915, su capacidad de producción estaba totalmente comprometida a mediados de año. [ cita necesaria ]
El anillo aromático del fenol se activa hacia reacciones de sustitución electrófila, y el intento de nitración del fenol, incluso con ácido nítrico diluido, da como resultado la formación de alquitranes de alto peso molecular. Para minimizar estas reacciones secundarias, el fenol anhidro se sulfona con ácido sulfúrico fumante y el ácido p -hidroxifenilsulfónico resultante luego se nitra con ácido nítrico concentrado . Durante esta reacción, se introducen grupos nitro y se desplaza el grupo ácido sulfónico . La reacción es altamente exotérmica y se requiere un control cuidadoso de la temperatura. Otro método de síntesis de ácido pícrico es la nitración directa de 2,4-dinitrofenol con ácido nítrico. [21] [22] Cristaliza en el grupo espacial ortorrómbico Pca 2 1 con a = 9,13 Å, b = 18,69 Å, c = 9,79 Å y α = β = γ = 90°. [23]
Con diferencia, el mayor uso del ácido pícrico ha sido en municiones y explosivos. El explosivo D , también conocido como Dunnita, es la sal de amonio del ácido pícrico. La dunita es más poderosa pero menos estable que el explosivo TNT más común (que se produce en un proceso similar al ácido pícrico pero con tolueno como materia prima). La picramida, formada por aminación de ácido pícrico (que normalmente comienza con Dunnita), se puede aminar aún más para producir el explosivo muy estable TATB .
Ha encontrado algún uso en química orgánica para la preparación de sales cristalinas de bases orgánicas (picratos) con fines de identificación y caracterización.
En metalurgia , un grabado con ácido pícrico al 4% en etanol, denominado "picral", se ha utilizado comúnmente en metalografía óptica para revelar límites de grano de austenita anteriores en aceros ferríticos. Los peligros asociados con el ácido pícrico han significado que haya sido reemplazado en gran medida por otros agentes químicos de ataque. Sin embargo, todavía se utiliza para grabar aleaciones de magnesio , como el AZ31.
La solución Bouin es una solución fijadora común que contiene ácido pícrico que se utiliza para muestras histológicas . [24] Mejora la tinción de tintes ácidos, pero también puede provocar la hidrólisis de cualquier ADN de la muestra. [25]
El ácido pícrico se utiliza en la preparación del rojo Picrosirius , una tinción histológica para el colágeno . [26] [27]
Las pruebas de laboratorio de química clínica utilizan ácido pícrico para la reacción de Jaffe y evaluar la creatinina . Forma un complejo coloreado que se puede medir mediante espectroscopia. [28]
El ácido pícrico forma isopurpurato rojo con cianuro de hidrógeno (HCN). Mediante medición fotométrica del tinte resultante, se puede utilizar ácido pícrico para cuantificar el cianuro de hidrógeno. [29]
A principios del siglo XX, el ácido pícrico se utilizaba para medir los niveles de glucosa en sangre . Cuando se combinan y calientan glucosa, ácido pícrico y carbonato de sodio , se forma un color rojo característico. Con una solución calibradora de glucosa, el color rojo se puede utilizar para medir los niveles de glucosa añadidos. Esto se conoce como método de Lewis y Benedict para medir la glucosa. [30]
Con mucha menos frecuencia, el ácido pícrico húmedo se ha utilizado como tinte para la piel o agente de marca temporal. [ cita necesaria ] Reacciona con las proteínas de la piel para dar un color marrón oscuro que puede durar hasta un mes. [ cita necesaria ]
A principios del siglo XX, el ácido pícrico se comercializaba en las farmacias como antiséptico y como tratamiento para quemaduras , malaria , herpes y viruela . La gasa empapada en ácido pícrico se almacenaba comúnmente en los botiquines de primeros auxilios de ese período como tratamiento para quemaduras. Se utilizó especialmente para el tratamiento de las quemaduras sufridas por las víctimas del desastre de Hindenburg en 1937. El ácido pícrico se utilizó como tratamiento para el pie de trinchera sufrido por los soldados estacionados en el frente occidental durante la Primera Guerra Mundial . [31]
Los cazadores de moscas han utilizado el ácido pícrico durante muchos años para teñir la piel y las plumas de los topos de un verde oliva oscuro y utilizarlos como señuelos de pesca. Su popularidad se ha visto atenuada por su naturaleza tóxica. [ cita necesaria ]
Las precauciones de seguridad modernas recomiendan almacenar el ácido pícrico húmedo para minimizar el peligro de explosión. El ácido pícrico seco es relativamente sensible a los golpes y la fricción , por lo que los laboratorios que lo utilizan lo almacenan en botellas bajo una capa de agua , lo que lo hace seguro. Se requieren botellas de vidrio o plástico, ya que el ácido pícrico puede formar fácilmente sales de picrato metálico que son incluso más sensibles y peligrosas que el ácido mismo. Industrialmente, el ácido pícrico es especialmente peligroso porque es volátil y se sublima lentamente incluso a temperatura ambiente. Con el tiempo, la acumulación de picratos en superficies metálicas expuestas puede constituir un peligro de explosión. [32]
La gasa de ácido pícrico, si se encuentra en botiquines de primeros auxilios antiguos, presenta un peligro para la seguridad porque el ácido pícrico de esa época (60 a 90 años) se habrá cristalizado y se habrá vuelto inestable, [33] y puede haber formado picratos metálicos debido al almacenamiento prolongado en un Maletín metálico de primeros auxilios.
A menudo se llama a las unidades de desactivación de bombas para que eliminen el ácido pícrico si se ha secado. [34] [35] En los Estados Unidos hubo un esfuerzo para retirar los contenedores de ácido pícrico seco de los laboratorios de las escuelas secundarias durante la década de 1980.
En los buques de guerra hundidos se pueden encontrar municiones que contienen ácido pícrico . La acumulación de picratos metálicos con el tiempo los hace sensibles a los golpes y extremadamente peligrosos. Se recomienda que los naufragios que contengan tales municiones no sean perturbados de ninguna manera. [36] El peligro puede disminuir cuando los caparazones se corroen lo suficiente como para admitir agua de mar , ya que estos materiales son solubles en agua. [36] Actualmente existen varias sondas fluorescentes para detectar y detectar ácido pícrico en cantidades muy pequeñas. [37]