Trinitrobenzol

Strukturformel
Allgemeines
Name	Trinitrobenzol
Andere Namen	1,3,5-Trinitrobenzol TNB 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[1]
Eigenschaften
Molare Masse	213,11 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	1,76 g·cm−3 (20 °C)[2]
Schmelzpunkt	125,3 °C (Polymorph I)[3] 107,2 °C (Polymorph II)[3] 109,8 °C (Polymorph III)[3]
Siedepunkt	315 °C[2]
Löslichkeit	sehr schlecht in Wasser (330 mg·l−1 bei 20 °C)[2] Schlecht in Ethanol, Diethylether und Benzol[1]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [4] Gefahr H- und P-Sätze H: 201-330-310-300-373-410 EUH: keine EUH-Sätze P: 260-​264-​273-​280-​284-​301+310Vorlage:P-Sätze/Wartung/mehr als 5 Sätze [5] EU-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [4] Explosions- gefährlich Sehr giftig Umwelt- gefährlich (E) (T+) (N) R- und S-Sätze R: 3-26/27/28-33-50/53 S: (1/2)-28-36/37-45-60-61
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

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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

Die Herstellung von Trinitrobenzol erfolgt durch Nitrierung von m-Dinitrobenzol mit einem Gemisch aus rauchender Salpetersäure und konzentrierter Schwefelsäure.^[6] 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.^[7][8]

Eigenschaften

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.^[3] Zwei weitere Formen mit Schmelzpunkten bei 109 °C und 88 °C konnten bisher nur thermomikroskopisch beobachtet werden.^[9]

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.^[3]

Die Verbindung übertrifft Trinitrotoluol hinsichtlich der Sprengkraft.^[6] Wichtige Explosionskennzahlen sind:

Bildungsenergie	−134,5 kJ·kg−1[6]
Bildungsenthalpie	−204,3 kJ·kg−1[6]
Sauerstoffbilanz	−56,3 %[6]
Stickstoffgehalt	19,72 %[6]
Normalgasvolumen	939 l·kg−1[6]
Explosionswärme	3927 kJ·kg−1 (H2O (l)) 3845 kJ·kg−1 (H2O (g))[6]
Spezifische Energie	1051 kJ·kg−1 (107,1 mt/kg)[6]
Bleiblockausbauchung	325 cm3[6]
Detonationsgeschwindigkeit	7300 m·s−1 bei einer Dichte von 1,6 g·cm−3[6]
Schlagempfindlichkeit	7,4 Nm[6]
Reibempfindlichkeit	bis 353 N Stiftbelastung keine Reaktion

Verwendung

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

1. ↑ ^{a b} Thieme Chemistry (Hrsg.): RÖMPP Online - Version 3.5. Georg Thieme Verlag KG, Stuttgart 2009.
2. ↑ ^{a b c} Eintrag zu 1,3,5-Trinitrobenzol in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 22. Dezember 2007 (JavaScript erforderlich).
3. ↑ ^{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) 405–424, doi:10.1016/0040-6031(80)80082-7.
4. ↑ ^{a b} Eintrag zu CAS-Nr. 99-35-4 im European chemical Substances Information System ESIS (ergänzender Eintrag)
5. ↑ Datenblatt 1,3,5-Trinitrobenzene bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 24. April 2011.
6. ↑ ^{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.
7. ↑ 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.
8. ↑ 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.
9. ↑ A. Koffler; M. Brandstätter: Zur isomorphen Vertretbarkeit von H, OH, Cl: s-Trinitrobenzol, Pikrinsäure, Pikrylchlorid, in: Monatshefte Chem., 1948, 78, S. 65–70.