Nitroethan
Nitroethan ist eine organische chemische Verbindung, die zur Gruppe der aliphatischen Nitroverbindungen, den Nitroalkanen gehört.
Geschichte
Die deutschen Chemiker Victor Meyer und O. Stüber stellten Nitroethan im Jahr 1872 als erste aliphatische Nitroverbindung aus Ethyliodid und Silbernitrit her.<ref name="Meyer1">Meyer, V.; Stüber, O.: Über die Nitroverbindungen der Fettreihe in Ber. dt. Chem. Ges. 5 (1872) 399–406, doi:10.1002/cber.187200501121.</ref><ref name="Meyer2">Meyer, V.: Über die Nitroverbindungen der Fettreihe in Ann. Chem. Pharm. 171 (1874) 1–56, doi:10.1002/jlac.18741710102.</ref><ref name="Soukup_org">Rolf Werner Soukup: Chemiegeschichtliche Daten organischer Substanzen, Version 2020, S. 120 PDF.</ref>
Darstellung und Gewinnung
Die Herstellung der Verbindung kann durch die Umsetzung von Ethyliodid mit Natriumnitrit in Dimethylformamid erfolgen.<ref name="Kornblum">Kornblum, N.; Larson, H.O.; Blackwood, R.K.; Mooberry, D.D.; Oliveto, E.P.; Graham, G.E.: A New Method for the Synthesis of Aliphatic Nitro Compounds in J. Am. Chem. Soc. 78 (1956) 1497–1501, doi:10.1021/ja01588a059.</ref> Die industrielle Herstellung erfolgt in einer Gasphasennitrierung von Propan mittels Salpetersäure. In dieser Reaktion entstehen vier Nitroalkane: Nitromethan, Nitroethan, 1-Nitropropan und 2-Nitropropan.<ref name="Ullmann">S.B. Markofsky: Nitro Compounds, Aliphatic, in: Ullmanns Enzyklopädie der Technischen Chemie, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim 2012; Vorlage:DOI.</ref>
Eigenschaften
Physikalische Eigenschaften
Nitroethan ist eine farblose Flüssigkeit, die bei Normaldruck bei 115 °C siedet.<ref>CRC Handbook of Data on Organic Compounds, 2nd Edition, Weast,R.C and Grasselli, J.G., ed(s)., CRC Press, Inc., Boca Raton, FL, 1989, 1.</ref> Die Dampfdruckfunktion ergibt sich nach Antoine entsprechend log10(P) = A−(B/(T+C)) (P in bar, T in K) mit A = 4,71267, B = 1671,266 und C = −31,963 im Temperaturbereich von 252 bis 387 K<ref name="Stull">Stull, D.R.: Vapor Pressure of Pure Substances. Organic and Inorganic Compounds in Ind. Eng. Chem. 39 (1947) 517–540, doi:10.1021/ie50448a022</ref>, sowie mit A = 1,74671, B = 207,774 und C = −269,20 im Temperaturbereich von 390 bis 459 K.<ref name="Kogan">Tolstova, T.S.; Kogan, V.B.; Skorokhodova, V.L.: Equilibrium Liquid-Steam in Systems Nitrobensol-Nitromethane, Nitrobensol-Nitroethane in Zh. Prikl. Khim. (Leningrad) 38 (1965) 2617–2618.</ref> Die Verdampfungsenthalpie beträgt bei 25 °C 41,6 kJ·mol−1, am Siedepunkt 38,0 kJ·mol−1.<ref name="Ullmann" /><ref name="Dorsey">Holcomb, D.E.; Dorsey, C.L., Jr.: Thermodynamic properties of nitroparaffins in Ind. Eng. Chem. 41 (1949) 2788–2792.</ref> Die Verbindung schmilzt bei −89,52 °C<ref name="Toops">Toops, E.E.: Physical Properties of High Purity Nitroparaffins in J. Phys. Chem. 60 (1956) 304–306.</ref> mit einer Schmelzenthalpie von 9,853 kJ·mol−1.<ref name="Liu">Liu, K.F.; Ziegler, W.T.: Heat capacity from 80° to 300°K., melting point and heat of fusion of nitroethane in J. Chem. Eng. Data 11 (1966) 187–189.</ref> Die Wärmekapazität bei 25 °C beträgt 134,22 J·mol−1·K−1 bzw. 1,79 J·g−1·K−1.<ref name="Liu" /> Nitroethan ist mit Wasser nur begrenzt mischbar. Mit zunehmender Temperatur steigen die Löslichkeiten von Nitroethan in Wasser und von Wasser in Nitroethan nur in geringem Maße an.<ref name="Ullmann" />
Löslichkeiten zwischen Nitroethan und Wasser<ref name="Ullmann" /> Temperatur °C 25 70 Nitroethan in Wasser in Ma-% 4,7 6,6 Wasser in Nitroethan in Ma-% 1,1 3,0
Mit einem Wassergehalt von 29,0 Ma% bildet die Verbindung ein bei 87,22 °C und Normaldruck siedendes Azeotrop.<ref name="Ullmann" />
Chemische Eigenschaften
Die Verbindung kann sich ähnlich wie Nitromethan explosionsartig zersetzen.<ref name="Bretherick">P.G. Urben; M.J. Pitt: Bretherick's Handbook of Reactive Chemical Hazards. 8. Edition, Vol. 1, Butterworth/Heinemann 2017, ISBN 978-0-08-100971-0, S. 210.</ref> Die Explosionswärme beträgt 3115 kJ·kg−1 (H2O (l)) bzw. 2893 kJ·kg−1 (H2O (g)), das Normalgasvolumen 1277 l·kg−1.<ref name="Explosivstoffe">J. Köhler, R. Meyer, A. Homburg: Explosivstoffe. 10., vollständig überarbeitete Auflage. Wiley-VCH, Weinheim 2008, ISBN 978-3-527-32009-7, S. 210.</ref> Der explosionsartige Zerfall kann durch Zusätze, wie Ammoniak oder starke Säuren sensibilisiert werden. In Mischungen mit Kohlenwasserstoffen und anderen oxidierbaren Substanzen kann es zur Entzündung und Explosion kommen. Mit Basen, wie Metalloxiden, Metallhydroxiden oder Metallcarbonaten werden hochinstabile Nitronate gebildet.<ref name="Wiley Guide to Chemical Incompatibilities">R.P. Pohanish, S.A. Green: Wiley Guide to Chemical Incompatibilities, 2nd Edition, John Wiley & Sons, Inc. 2003, ISBN 0-471-23859-7, S. 868.</ref>
Sicherheitstechnische Kenngrößen
Nitroethan bildet leicht entzündliche Dampf-Luft-Gemische. Die Verbindung hat einen Flammpunkt von 28 °C.<ref name="ChemSafe">Chemsafe Datenbank für sicherheitstechnische Kenngrößen im Explosionsschutz, PTB Braunschweig/BAM Berlin, abgerufen am 26. Juni 2022.</ref><ref name="GESTIS" /> Der untere Explosionsgrenze liegt bei 3,4 Vol.‑% (106 g/m³).<ref name="GESTIS" /> Die Grenzspaltweite wurde mit 0,84 mm bestimmt.<ref name="ChemSafe" /> Es resultiert damit eine Zuordnung in die Explosionsgruppe IIB.<ref name="ChemSafe" /> Die Zündtemperatur beträgt 410 °C.<ref name="ChemSafe" /><ref name="GESTIS" /> Der Stoff fällt somit in die Temperaturklasse T2.
Verwendung
Nitroethan wird in der organischen Chemie zur Synthese verschiedenster Stoffe verwendet, da das an die Nitrogruppe gebundene Kohlenstoffatom durch die Mesomeriestabilisierung des Anions einen aciden Charakter besitzt. So bilden Nitroalkane mit Basen Salze. Eine der wichtigsten Reaktionen ist hierbei die Henry-Reaktion; je nach Bedingungen lassen sich Nitroalkene oder Nitroalkohole bilden. Diese Reaktion ist eine wichtige Möglichkeit zur Knüpfung von C–C-Bindungen.<ref name="eEROS">e-EROS Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis: Nitroethane. 1999–2013, John Wiley and Sons, Inc.</ref> Zudem eignet sich Nitroethan als Speziallösemittel. Im Nageldesign findet Nitroethan als Feilhilfe Verwendung.
Einzelnachweise
<references />