Nitroglycerin - en av de mest kända sprängämnena, grunden för sammansättningen av dynamit. Den har funnit bred användning inom många industriområden på grund av dess egenskaper, men hittills är ett av huvudproblemen förknippade med det säkerhetsfrågan.
Historia
Nitroglycerinets historia börjar med den italienske kemisten Ascanio Sobrero. Han syntetiserade först detta ämne 1846. Det fick ursprungligen namnet pyroglycerin. Redan Sobrero upptäckte dess stora instabilitet - nitroglycerin kunde explodera även från svaga hjärnskakningar eller slag.
Kraften i explosionen av nitroglycerin gjorde det teoretiskt sett till ett lovande reagens inom gruv- och byggnadsindustrin – det var mycket effektivare än de typer av sprängämnen som fanns på den tiden. Men nämnda instabilitet utgjorde ett för stort hot under dess lagring och transport - så nitroglycerin sattes på den bakre brännaren.
Det rörde sig lite när Alfred Nobel och hans familj såg ut- far och söner började industriell produktion av detta ämne 1862, trots alla faror som är förknippade med det. Men något hände som borde ha hänt förr eller senare - en explosion inträffade i fabriken, och Nobels yngre bror dog. Fadern gick, efter att ha lidit av sorg, i pension, men Alfred lyckades fortsätta produktionen. För att förbättra säkerheten blandade han nitroglycerin med metanol - blandningen var mer stabil, men mycket brandfarlig. Det var fortfarande inte slutgiltigt.
De blev dynamit - nitroglycerin absorberad av kiselgur (sedimentär bergart). Ämnets explosivitet har minskat med flera storleksordningar. Senare förbättrades blandningen, kiselgur ersattes med mer effektiva stabilisatorer, men essensen förblev densamma - vätskan absorberades och upphörde att explodera från minsta skakning.
Fysiska och kemiska egenskaper
Nitroglycerin är en nitroester av salpetersyra och glycerol. Under normala förhållanden är det en gulaktig, trögflytande oljig vätska. Nitroglycerin är olösligt i vatten. Nobel använde denna egenskap: för att förbereda nitroglycerin för användning efter transport och befria det från metanol, tvättade han blandningen med vatten - metylalkohol löst i den och lämnade, och nitroglycerin blev kvar. Samma egenskap används vid framställning av nitroglycerin: syntesprodukten tvättas med vatten för att avlägsna resterna av reagenserna.
Nitroglycerin hydrolyserar (för att bilda glycerol och salpetersyra) vid upphettning. Utanuppvärmning går alkalisk hydrolys.
Explosiva egenskaper
Som redan nämnts är nitroglycerin extremt instabilt. Men här är det värt att göra en viktig anmärkning: den är mottaglig just för mekanisk stress - den exploderar från en hjärnskakning eller stöt. Om du bara sätter eld på den kommer vätskan med största sannolikhet att brinna tyst utan en explosion.
Nitroglycerinstabilisering. Dynamite
Nobels första erfarenhet av att stabilisera nitroglycerin var dynamit - kiselgur absorberade helt vätskan, och blandningen var säker (tills den, naturligtvis, aktiverades i en rivningsbomb). Anledningen till att kiselgur används är på grund av kapilläreffekten. Närvaron av mikrotubuli i denna ras orsakar effektiv absorption av vätska (nitroglycerin) och dess kvarhållning där under lång tid.
Laboratory Erhållning
Reaktionen för att erhålla nitroglycerin i laboratoriet är nu densamma som den som används av Sobrero - förestring i närvaro av svavelsyra. Först tas en blandning av salpeter- och svavelsyra. Syror behövs koncentrerade, med en liten mängd vatten. Vidare tillsätts glycerin gradvis till blandningen i små portioner under konstant omrörning. Temperaturen måste hållas låg, eftersom i en het lösning, istället för förestring (esterbildning), kommer glycerol att oxideras med salpetersyra.
Men eftersom reaktionen fortskrider med frigöring av en stor mängd värme måste blandningen konstant kylas (vanligtvisgjort med is). Som regel hålls det runt 0 ° C, överstigande märket på 25 ° C kan hota med en explosion. Temperaturen övervakas ständigt med en termometer.
Nitroglycerin är tyngre än vatten, men lättare än mineralsyror (salpetersyra och svavelsyra). Därför kommer produkten i reaktionsblandningen att ligga i ett separat skikt på ytan. Efter slutet av reaktionen måste kärlet kylas ner, vänta tills den maximala mängden nitroglycerin ackumuleras i det övre lagret och töm sedan det i en annan behållare med kallt vatten. Sedan kommer intensiv tvätt i stora volymer vatten. Detta är nödvändigt för att rena nitroglycerin från alla föroreningar så bra som möjligt. Detta är viktigt eftersom, tillsammans med resterna av oreagerade syror, ett ämnes explosivitet ökar flera gånger.
Industriell produktion
Inom industrin har processen för att erhålla nitroglycerin länge automatiserats. Systemet som för närvarande används, i sina huvudsakliga aspekter, uppfanns redan 1935 av Biazzi (och kallas Biazzi-installationen). De huvudsakliga tekniska lösningarna i den är separatorer. Den primära blandningen av otvättad nitroglycerin separeras först i separatorn under inverkan av centrifugalkrafter i två faser - den med nitroglycerin tas för ytterligare tvättning, och syrorna stannar kvar i separatorn.
Resten av produktionsstegen är desamma som de vanliga. Det vill säga att blanda glycerol och nitreringblandningar i reaktorn (tillverkade med hjälp av speciella pumpar, blandade med en turbinomrörare, kylningen är kraftfullare - med freon), flera tvättsteg (med vatten och lätt alkaliserat vatten), som vart och ett föregås av ett steg med en separator.
Biazzi-anläggningen är ganska säker och har en ganska hög prestanda jämfört med andra tekniker (dock vanligtvis går en stor mängd produkt bort under tvätt).
Hemvillkor
Tyvärr, men ganska lyckligtvis, innebär det att göra nitroglycerin hemma för många svårigheter, som oftast inte är värt resultatet.
Det enda möjliga sättet att syntetisera hemma är att få nitroglycerin från glycerol (som i laboratoriemetoden). Och här är huvudproblemet svavelsyra och salpetersyra. Försäljningen av dessa reagens är begränsad till vissa juridiska personer och kontrolleras strikt av regeringen.
Den självklara lösningen är att syntetisera dem själv. Jules Verne utelämnade i sin roman "Den mystiska ön", när han pratade om episoden av produktionen av nitroglycerin av huvudkaraktärerna, det sista ögonblicket av processen, men beskrev mycket detaljerat processen för att erhålla svavelsyra och salpetersyra.
osv. Kommer den genomsnittliga missbrukaren att ha det? Osannolik. Därför förblir hemmagjord nitroglycerin i de allra flesta fall bara en dröm.
