Pikrinsäure (TNP) – Synthese

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Allgemeine Infos
Pikrinsäure (Trinitrophenol), kurz TNP, ist ein starker Sekundärsprengstoff aus der Gruppe der Trinitrophenole. Er tritt in Form von gelben Kristallen in Erscheinung und ist sehr giftig. In den Weltkriegen kam er noch in Handgranaten und kleineren Bomben vor, wurde aber schon zur Mitte des 2. WK durch neue Sprengstoffe ersetzt.

 

Die leicht zugänglichen Ausgangsstoffe machen ihn sehr beliebt in der Hobby-Bomber-Szene, und vor allem dient er noch als Ausgangsstoff für die Herstellung der Pikrate. Dabei ist zu beachten das TNP ein sehr giftiger Sprengstoff ist, schon kleinste Mengen können auf der Haut oder als Staub eingeatmet zu allergischen Reaktionen führen. Es gab im Xplosives Forum auch schon einen schweren gesundheitlichen Zwischenfall mit Pikrinsäure.

 

Da Phenol in absolut reiner Form nur schwer zu bekommen ist, verwendet man Acetylsalicylsäure (ASS), welches fast dem Phenol entspricht. Genau wie beim Trinitroresorcin, gibt es auch bei der Pikrinsäure eine Dinitro- und Trinitroform. Welche entsteht hängt vor allem von der Herstellungsart ab.

 

Die Herstellung über hoko HNO3 wäre die optimale Form, allerdings bilden sich dabei auch unerwünscht Nebenprodukte die nur schwer abzutrennen sind, weswegen man den Weg über die Sulfonierung der ASS bzw. Salicylsäure geht, bei anschließender Behandlung mit Salpetersäure. Dabei ist eine erhöhte Temperatur von Vorteil.
Andere Wege
http://www.lambdasyn.org/synfiles/pikrinsaeure.htm

 

Warnhinweise
– Pikrinsäure ist ein empfindlicher Sprengstoff, niemals in Gefäßen mit Gewinde aufbewahren
– Pikrinsäure ist giftig und löst allergische Reaktionen aus
– Zur Lagerung mit min. 20% Wasseranteil versetzen
– Schwefel- und Salpetersäure sind ätzend!
– Bei der Synthese entstehen extrem große Mengen Stickoxide, diese dürfen auf keinen Fall                   eingeatmet werden!!

 

Weiterführende Links
– http://www.lambdasyn.org/synfiles/pikrinsaeure.htm
– https://de.wikipedia.org/wiki/Pikrins%C3%A4ure
– http://www.seilnacht.com/Chemie/ch_pikri.htm
– http://www.pharmazeutische-zeitung.de/index.php?id=6597

 

Stoffdaten
Andere Namen: Trinitrophenol
Summenformel: C6H3N3O7
CAS-Nummer: 88-89-1
Molare Masse: 229,11g/mol
Dichte: 1,76g/cm3
Schmelzpunkt: 75-122°C (je nach Form)
Detonationsgeschwindigkeit: 7350m/s
Sauerstoffwert -45,4%
Stickstoffgehalt: 18,34%
Bleiblockausbauchung: 31,5cm3/g
Schlagempfindlichkeit: 0,75kp*m
Reibempfindlichkeit: bis 36kp keine Reaktion
Löslichkeit: gut löslich in warmen Ethanol/Aceton und Wasser, wenig löslich in Eiswasser

 

Der Umgang mit Pikrinsäure und Ziel der Synthese
Hier möchte ich noch einmal auf den richtigen Umgang mit der Pikrinsäure eingehen. Bei anderen Sprengstoffen, egal ob APEX, Hexamindinitrat oder Ammonal kann man ruhig ein wenig unsauber arbeiten. Dort mal ein wenig daneben verteilt, hier ein wenig auf der Haut, alles kein Problem.

Aber bei Pikrinsäure rate ich dringend von einer solchen Arbeitsweise ab. Schon kleinste Mengen Färben die Haut hellgelb und es kann zu extrem gefährlichen allergischen Reaktionen kommen. Egal wann man auch nur das Gefäß anfasst, in dem das TNP vorhanden ist, Einmalhandschuhe aus Latex sind immer Pflicht!!! Ich selbst habe während der Synthese ca. 14 Paar verbraucht! Lieber einmal mehr schützen, als einmal zu oft das Leben riskieren.

Ziel der Synthese ist es, reines TNP herzustellen, da ich es zur Herstellung von Pikraten weiter verwenden will. Ich kristallisiere es daher min. einmal um, was allerdings zu relativ großen Verlusten bei der Ausbeute führt, aber auch hier gilt, sicher ist sicher.

Zudem ist der Ansatz über Salicylsäure von der ausbeute auch nicht der optimale, aber dafür ist Salicylsäure überall erhältlich.

 

Materialien
– 150ml Becherglas
– 400ml Becherglas
– 2000ml Becherglas
– Thermometer
– Trichter mit Filter
– Magnetrührer mit Rührfisch
– Eisbad

 

Chemikalien
– 20g Salicylsäure
– 50ml Schwefelsäure (98%)
– 85ml Salpetersäure (60%)

 

Durchführung

1) Zuerst werden 50ml Schwefelsäure in einem 150ml Becherglas vorgelegt und unter ständigem Rühren 20g Salicylsäure hinzugefügt. Die Lösung sollte sich sehr schwach gelblich verfärben. Ist auch nach 20 Minuten die Salicylsäure nicht komplett gelöst, einfach mittels Magnetrührer die Temperatur auf ca. 50-65°C erhöhen, viel rühren und schon sollte es klappen.

 

     

2) Danach erwärmt man die Lösung auf 90°C und hält diese Temperatur 15 Minuten lang. Sobald die Lösung 85-90°C erreicht, fängt die begehrte Phenolsulfonsäure an, auszukristallisieren. Die Viskosität erhöht sich deutlich, immer den Rührfisch im Auge behalten. Anschließend lässt man den Inhalt des Becherglases wieder auf Zimmertemperatur abkühlen.

 

     

 

3) Nun füllt man 85ml Salpetersäure (60%) in ein 450ml Becherglas und gibt unter ständigem Rühren den Inhalt des ersten Becherglases hinzu. Dabei sollte die Temperatur unter 45°C gehalten werden, notfalls die Zugabe unterbrechen oder mit einem Eisbad kühlen.

 

           

 

4) Anschließend wird auf 120°C erhitzt, und diese Temperatur 45 Minuten lang gehalten. Zum Ende hin sollte die Farbe der Lösung schon deutlich von rot zu gelb gewechselt haben, und die erste Pikrinsäure auskristallisiert sein.

 

                       

Beim erwärmen entstehen extrem große Mengen an Stickoxiden, welche sehr giftig sind und auf keinen Fall eingeatmet werden dürfen!!

 

Den Magnetrührer sollte man auf 200°C einstellen und das Glas mit Alufolie umwickeln, so kann man die 120°C bequem erreichen und halten.

 

5) Der Inhalt des Becherglases wird in 1000ml Eiswasser geschüttet, die kaum lösliche Pikrinsäure fällt schlagartig aus. Nach ca. 5 Minuten kann abgefiltert und an einem dunklen Ort getrocknet werden. Optional kann man das große Becherglas nach dem zufügen der Pikrinsäure noch einmal im Eisfach auf -5°C abkühlen lassen

 

           
Mehrmaliges spülen des Filters mit Eiswasser dient dazu, Säurereste zu entfernen

Auch das Abfallwasser kann man noch einmal auf -5°C bringen und die vorhandene Pikrinsäure abfiltern

 

Praktische Ausbeute
17g Pikrinsäure (nach dem umkristallisieren und trocknen)

 


Weitere Verwendung
Die Pikrinsäure ist zwar theoretisch schon einsetzbar, allerdings sollte sie vor allem, wenn man sie zur Herstellung von Pikraten verwenden will, unbedingt noch einmal umkristallisiert werden. Dazu löst man sie in warmen Aceton bzw. einem Gemisch aus 80% Aceton und 20% Wasser.

Diese Lösung gießt man dann in mindestens die doppelte Menge Eiswasser. Die ausfallende Pikrinsäure kann abgefiltert und getrocknet werden.