Nitroglicerin - eden najbolj znanih eksplozivov, osnova sestave dinamita. Zaradi svojih značilnosti je našel široko uporabo na številnih področjih industrije, vendar je doslej eden od glavnih problemov, povezanih z njim, vprašanje varnosti.
Zgodovina
Zgodovina nitroglicerina se začne z italijanskim kemikom Ascaniom Sobrerom. To snov je prvič sintetiziral leta 1846. Prvotno je dobil ime piroglicerin. Že Sobrero je odkril njegovo veliko nestabilnost - nitroglicerin lahko eksplodira tudi zaradi šibkih pretresov ali udarcev.
Moč eksplozije nitroglicerina ga je teoretično naredila za obetaven reagent v rudarstvu in gradbeništvu - bil je veliko učinkovitejši od vrst eksplozivov, ki so obstajale v tistem času. Vendar pa je omenjena nestabilnost predstavljala preveliko grožnjo med skladiščenjem in transportom – zato je bil nitroglicerin v zadnjem času postavljen.
S pojavom Alfreda Nobela in njegove družine so se stvari nekoliko premaknile- oče in sinovi so začeli industrijsko proizvodnjo te snovi leta 1862, kljub vsem nevarnostim, ki so z njo povezane. Vendar se je zgodilo nekaj, kar bi se moralo zgoditi prej ali slej - v tovarni je prišlo do eksplozije in umrl je Nobelov mlajši brat. Oče se je po trpljenju žalosti upokojil, vendar je Alfred uspel nadaljevati proizvodnjo. Za izboljšanje varnosti je zmešal nitroglicerin z metanolom – zmes je bila bolj stabilna, a zelo vnetljiva. Še vedno ni bilo dokončno.
Postali so dinamit - nitroglicerin, ki ga absorbira diatomejska zemlja (sedimentna kamnina). Eksplozivnost snovi se je zmanjšala za nekaj vrst velikosti. Kasneje je bila mešanica izboljšana, diatomejska zemlja je bila zamenjana z učinkovitejšimi stabilizatorji, a bistvo je ostalo enako - tekočina se je absorbirala in prenehala eksplodirati ob najmanjšem tresanju.
fizikalne in kemijske lastnosti
Nitroglicerin je nitroester dušikove kisline in glicerola. V normalnih pogojih je rumenkasta, viskozna oljnata tekočina. Nitroglicerin je netopen v vodi. Nobel je uporabil to lastnost: da bi pripravil nitroglicerin za uporabo po transportu in ga osvobodil metanola, je zmes izpral z vodo - v njej raztopljenim metilnim alkoholom in odšel, nitroglicerin pa je ostal. Ista lastnost se uporablja pri pripravi nitroglicerina: produkt sinteze speremo z vodo, da odstranimo ostanke reagentov.
Nitroglicerin pri segrevanju hidrolizira (da nastane glicerol in dušikova kislina). Brezgretje poteka alkalna hidroliza.
Eksplozivne lastnosti
Kot že omenjeno, je nitroglicerin izjemno nestabilen. Vendar je tukaj vredno narediti pomembno pripombo: dovzetna je ravno za mehanske obremenitve - eksplodira zaradi pretresa možganov ali udarca. Če ga samo zažgete, bo tekočina najverjetneje tiho gorela brez eksplozije.
Stabilizacija nitroglicerina. dinamit
Nobelova prva izkušnja pri stabilizaciji nitroglicerina je bila dinamit - kieselgur je popolnoma absorbiral tekočino in zmes je bila varna (seveda dokler ni bila aktivirana v rušilni bombi). Razlog za uporabo diatomejske zemlje je kapilarni učinek. Prisotnost mikrotubulov pri tej pasmi povzroči učinkovito absorpcijo tekočine (nitroglicerin) in njeno zadrževanje tam za dolgo časa.
Laboratorijsko pridobivanje
Reakcija za pridobivanje nitroglicerina v laboratoriju je zdaj enaka tisti, ki jo uporablja Sobrero - esterifikacija v prisotnosti žveplove kisline. Najprej se vzame mešanica dušikove in žveplove kisline. Kisline so potrebne koncentrirane, z majhno količino vode. Nadalje se mešanici postopoma dodaja glicerin v majhnih porcijah ob stalnem mešanju. Temperaturo je treba vzdrževati nizko, saj bo v vroči raztopini namesto esterifikacije (tvorbe estra) glicerol oksidiran z dušikovo kislino.
Ker pa reakcija poteka s sproščanjem velike količine toplote, je treba zmes nenehno ohlajati (običajnonarejeno z ledom). Praviloma se hrani pri 0 ° C, preseganje oznake 25 ° C lahko grozi z eksplozijo. Temperatura se stalno spremlja s termometrom.
Nitroglicerin je težji od vode, vendar lažji od mineralnih (dušikova in žveplova) kislina. Zato bo v reakcijski zmesi produkt ležal v ločeni plasti na površini. Po koncu reakcije je treba posodo ohladiti, počakati, da se v zgornji plasti nabere največja količina nitroglicerina, nato pa jo odcedite v drugo posodo s hladno vodo. Nato sledi intenzivno pranje v velikih količinah vode. To je potrebno, da se nitroglicerin čim bolje očisti od vseh nečistoč. To je pomembno, ker se skupaj z ostanki nereagiranih kislin eksplozivnost snovi večkrat poveča.
Industrijska proizvodnja
V industriji je postopek pridobivanja nitroglicerina že dolgo avtomatiziran. Sistem, ki je trenutno v uporabi, je v svojih glavnih vidikih leta 1935 izumil Biazzi (in se imenuje Biazzijeva instalacija). Glavne tehnične rešitve v njej so separatorji. Primarno mešanico neopranega nitroglicerina najprej ločimo v separatorju pod delovanjem centrifugalnih sil na dve fazi - tisto z nitroglicerinom vzamemo za nadaljnje pranje, kisline pa ostanejo v separatorju.
Preostali proizvodni koraki so enaki standardnim. Se pravi mešanje glicerola in nitriranjamešanice v reaktorju (proizvedene s pomočjo posebnih črpalk, pomešane s turbinskim mešalom, hlajenje je močnejše - s freonom), več stopenj pranja (z vodo in rahlo alkalizirano vodo), pred vsakim je stopnja s ločilo.
Obrat Biazzi je precej varen in ima precej visoko zmogljivost v primerjavi z drugimi tehnologijami (vendar se običajno med pranjem izgubi velika količina izdelka).
Domače razmere
Na žalost, čeprav na srečo, izdelava nitroglicerina doma vključuje preveč težav, ki večinoma niso vredne rezultata.
Edini možni način za sintetizacijo doma je pridobivanje nitroglicerina iz glicerola (kot v laboratorijski metodi). In tukaj sta glavna težava žveplova in dušikova kislina. Prodaja teh reagentov je omejena na nekatere pravne osebe in jo strogo nadzoruje vlada.
Očitna rešitev je, da jih sintetizirate sami. Jules Verne je v svojem romanu "Skrivnostni otok", ki govori o epizodi proizvodnje nitroglicerina s strani glavnih junakov, izpustil zadnji trenutek postopka, vendar je zelo podrobno opisal postopek pridobivanja žveplove in dušikove kisline.
itd. Ga bo imel povprečen odvisnik? Malo verjetno. Zato domači nitroglicerin v veliki večini primerov ostajajo le sanje.
