Nitroethan

Strukturformel
Allgemeines
Name	Nitroethan
Andere Namen	NITROETHANE (INCI)[1]
Summenformel	C2H5NO2
Kurzbeschreibung	farblose Flüssigkeit mit angenehmem Geruch[2]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 79-24-3 EG-Nummer 201-188-9 ECHA-InfoCard 100.001.081 PubChem 6587 Wikidata Q417316
Eigenschaften
Molare Masse	75,07 g·mol^−1
Aggregatzustand	flüssig[2]
Dichte	1,05 g·cm^−3 (20 °C)[2]
Schmelzpunkt	−90 °C[2]
Siedepunkt	115 °C[2]
Dampfdruck	20,8 hPa (20 °C)[2] 35 hPa (30 °C)[2] 95 hPa (50 °C)[2]
pKS-Wert	8,46 (25 °C)[3]
Löslichkeit	löslich in Wasser (45 g·l^−1 bei 20 °C)[2]
Brechungsindex	1,3917 (20 °C)[4]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),[5] ggf. erweitert[2] Achtung H- und P-Sätze H: 226​‐​302​‐​332​‐​361​‐​412 P: 210​‐​261​‐​273​‐​301+312​‐​304+340​‐​403[2]
MAK	DFG/Schweiz: 100 ml·m^−3 bzw. 310 mg·m^−3[2][6]
Toxikologische Daten	1100 mg·kg^−1 (LD50, Ratte, oral)[2]
Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf^0	−143,9 kJ/mol[7]
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C

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.[8][9][10]

Darstellung und Gewinnung

Die Herstellung der Verbindung kann durch die Umsetzung von Ethyliodid mit Natriumnitrit in Dimethylformamid erfolgen.[11] Die industrielle Herstellung erfolgt in einer Gasphasennitrierung von Propan mittels Salpetersäure. In dieser Reaktion entstehen vier Nitroalkane: Nitromethan, Nitroethan, 1-Nitropropan und 2-Nitropropan.[12]

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Nitroethan ist eine farblose Flüssigkeit, die bei Normaldruck bei 115 °C siedet.[13] 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[14], sowie mit A = 1,74671, B = 207,774 und C = −269,20 im Temperaturbereich von 390 bis 459 K.[15] Die Verdampfungsenthalpie beträgt bei 25 °C 41,6 kJ·mol^−1, am Siedepunkt 38,0 kJ·mol^−1.[12][16] Die Verbindung schmilzt bei −89,52 °C[17] mit einer Schmelzenthalpie von 9,853 kJ·mol^−1.[18] Die Wärmekapazität bei 25 °C beträgt 134,22 J·mol^−1·K^−1 bzw. 1,79 J·g^−1·K^−1.[18] 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.[12]

Löslichkeiten zwischen Nitroethan und Wasser[12]
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.[12]

Chemische Eigenschaften

Die Verbindung kann sich ähnlich wie Nitromethan explosionsartig zersetzen.[19] Die Explosionswärme beträgt 3115 kJ·kg^−1 (H₂O (l)) bzw. 2893 kJ·kg^−1 (H₂O (g)), das Normalgasvolumen 1277 l·kg^−1.[20] 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.[21]

Deprotonierung von Nitroethan

Sicherheitstechnische Kenngrößen

Nitroethan bildet leicht entzündliche Dampf-Luft-Gemische. Die Verbindung hat einen Flammpunkt von 28 °C.[22][2] Der untere Explosionsgrenze liegt bei 3,4 Vol.‑% (106 g/m³).[2] Die Grenzspaltweite wurde mit 0,84 mm bestimmt.[22] Es resultiert damit eine Zuordnung in die Explosionsgruppe IIB.[22] Die Zündtemperatur beträgt 410 °C.[22][2] 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.[23] Zudem eignet sich Nitroethan als Speziallösemittel. Im Nageldesign findet Nitroethan als Feilhilfe Verwendung.

Einzelnachweise

1. Eintrag zu NITROETHANE in der CosIng-Datenbank der EU-Kommission, abgerufen am 23. Oktober 2021.
2. Eintrag zu Nitroethan in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 3. Januar 2023. (JavaScript erforderlich)
3. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Dissociation Constants of Organic Acids and Bases, S. 8-42.
4. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Physical Constants of Organic Compounds, S. 3-390.
5. Eintrag zu Nitroethane im Classification and Labelling Inventory der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 1. Februar 2016. Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.
6. Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (Suva): Grenzwerte – Aktuelle MAK- und BAT-Werte (Suche nach 79-24-3 bzw. Nitroethan), abgerufen am 2. November 2015.
7. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Standard Thermodynamic Properties of Chemical Substances, S. 5-22.
8. Meyer, V.; Stüber, O.: Über die Nitroverbindungen der Fettreihe in Ber. dt. Chem. Ges. 5 (1872) 399–406, doi:10.1002/cber.187200501121.
9. Meyer, V.: Über die Nitroverbindungen der Fettreihe in Ann. Chem. Pharm. 171 (1874) 1–56, doi:10.1002/jlac.18741710102.
10. Rolf Werner Soukup: Chemiegeschichtliche Daten organischer Substanzen, Version 2020, S. 120 PDF.
11. 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.
12. S.B. Markofsky: Nitro Compounds, Aliphatic, in: Ullmanns Enzyklopädie der Technischen Chemie, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim 2012; doi:10.1002/14356007.a17_401.pub2.
13. 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.
14. Stull, D.R.: Vapor Pressure of Pure Substances. Organic and Inorganic Compounds in Ind. Eng. Chem. 39 (1947) 517–540, doi:10.1021/ie50448a022
15. 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.
16. Holcomb, D.E.; Dorsey, C.L., Jr.: Thermodynamic properties of nitroparaffins in Ind. Eng. Chem. 41 (1949) 2788–2792.
17. Toops, E.E.: Physical Properties of High Purity Nitroparaffins in J. Phys. Chem. 60 (1956) 304–306.
18. 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.
19. 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.
20. J. Köhler, R. Meyer, A. Homburg: Explosivstoffe. 10., vollständig überarbeitete Auflage. Wiley-VCH, Weinheim 2008, ISBN 978-3-527-32009-7, S. 210.
21. 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.
22. Chemsafe Datenbank für sicherheitstechnische Kenngrößen im Explosionsschutz, PTB Braunschweig/BAM Berlin, abgerufen am 26. Juni 2022.
23. e-EROS Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis: Nitroethane. 1999–2013, John Wiley and Sons, Inc.

Normdaten (Sachbegriff): GND: 4355350-3 (lobid, OGND)