Нитроглицерин - един от най-известните експлозиви, в основата на състава на динамит. Той е намерил широко приложение в много области на индустрията поради своите характеристики, но засега един от основните проблеми, свързани с него, е въпросът за безопасността.
История
Историята на нитроглицерина започва с италианския химик Асканио Собреро. Той за първи път синтезира това вещество през 1846 г. Първоначално е получил името пироглицерин. Вече Sobrero откри голямата му нестабилност - нитроглицеринът може да избухне дори от слаби сътресения или удари.
Силата на експлозията на нитроглицерин теоретично го направи обещаващ реагент в минната и строителната индустрия - той беше много по-ефективен от видовете експлозиви, които съществуваха по това време. Споменатата нестабилност обаче представляваше твърде голяма заплаха по време на съхранението и транспортирането му - така че нитроглицеринът беше поставен на заден план.
Нещата се раздвижиха малко с появата на Алфред Нобел и неговото семейство- баща и синове започват промишленото производство на това вещество през 1862 г., въпреки всички опасности, свързани с него. Случи се обаче нещо, което трябваше да се случи рано или късно - в завода се случи експлозия и по-малкият брат на Нобел загина. Бащата, след като страда от скръб, се пенсионира, но Алфред успява да продължи производството. За да подобри безопасността, той смесва нитроглицерин с метанол - сместа е по-стабилна, но много запалима. Все още не беше окончателно.
Те се превърнаха в динамит - нитроглицерин, абсорбиран от диатомит (утаечна скала). Експлозивността на веществото е намаляла с няколко порядъка. По-късно сместа беше подобрена, диатомитът беше заменен с по-ефективни стабилизатори, но същността остана същата - течността се абсорбира и престана да експлодира от най-малкото разклащане.
Физични и химични свойства
Нитроглицеринът е нитроестер на азотна киселина и глицерол. При нормални условия това е жълтеникава, вискозна маслена течност. Нитроглицеринът е неразтворим във вода. Нобел използва това свойство: за да подготви нитроглицерин за употреба след транспортиране и да го освободи от метанол, той изми сместа с вода - разтворен в нея метилов алкохол и остави, а нитроглицеринът остана. Същото свойство се използва при приготвянето на нитроглицерин: продуктът от синтеза се промива с вода, за да се отстранят остатъците от реагентите.
Нитроглицеринът хидролизира (за образуване на глицерол и азотна киселина) при нагряване. Безнагряването преминава алкална хидролиза.
Експлозивни свойства
Както вече споменахме, нитроглицеринът е изключително нестабилен. Тук обаче си струва да се направи важна забележка: той е податлив именно на механично натоварване - избухва от сътресение или удар. Ако просто го запалите, течността най-вероятно ще изгори тихо, без експлозия.
Стабилизиране на нитроглицерин. Динамит
Първият опит на Нобел в стабилизирането на нитроглицерина е динамит - кизелгурът напълно абсорбира течността и сместа е безопасна (докато, разбира се, не се активира в бомба за разрушаване). Причината да се използва диатомит е заради капилярния ефект. Наличието на микротубули в тази порода причинява ефективното усвояване на течността (нитроглицерин) и нейното задържане там за дълго време.
Получаване в лаборатория
Реакцията за получаване на нитроглицерин в лабораторията вече е същата като използваната от Sobrero - естерификация в присъствието на сярна киселина. Първо се взема смес от азотна и сярна киселини. Киселините са необходими концентрирани, с малко количество вода. Освен това глицеринът постепенно се добавя към сместа на малки порции при постоянно разбъркване. Температурата трябва да се поддържа ниска, тъй като в горещ разтвор, вместо естерификация (образуване на естер), глицеролът ще се окисли с азотна киселина.
Но тъй като реакцията протича с отделяне на голямо количество топлина, сместа трябва постоянно да се охлажда (обикновенонаправено с лед). Като правило се поддържа около 0 ° C, превишаването на маркировката от 25 ° C може да заплаши с експлозия. Температурата се следи постоянно с термометър.
Нитроглицеринът е по-тежък от водата, но по-лек от минералните (азотна и сярна) киселини. Следователно в реакционната смес продуктът ще лежи в отделен слой на повърхността. След края на реакцията съдът трябва да се охлади, да се изчака, докато максималното количество нитроглицерин се натрупа в горния слой, и след това да се отцеди в друг съд със студена вода. След това идва интензивно измиване в големи обеми вода. Това е необходимо, за да се пречисти възможно най-добре нитроглицеринът от всички примеси. Това е важно, защото заедно с остатъците от нереагирали киселини, експлозивността на веществото се увеличава няколко пъти.
Индустриално производство
В индустрията процесът на получаване на нитроглицерин отдавна е автоматизиран. Системата, която се използва в момента, в основните си аспекти, е изобретена през 1935 г. от Biazzi (и се нарича инсталация Biazzi). Основните технически решения в него са сепараторите. Първичната смес от неизмити нитроглицерин първо се разделя в сепаратора под действието на центробежни сили на две фази - тази с нитроглицерин се взема за по-нататъшно промиване, а киселините остават в сепаратора.
Останалите производствени стъпки са същите като стандартните. Тоест, смесване на глицерол и нитриранесмеси в реактора (произведени с помощта на специални помпи, смесени с турбинна бъркалка, охлаждането е по-мощно - с фреон), няколко етапа на промиване (с вода и леко алкализирана вода), всеки от които се предшества от етап с разделител.
Заводът Biazzi е доста безопасен и има доста висока производителност в сравнение с други технологии (но обикновено голямо количество продукт се губи по време на измиване).
Домашни условия
За съжаление, макар и по-скоро за щастие, приготвянето на нитроглицерин у дома е свързано с твърде много трудности, които най-вече не си струват резултата.
Единственият възможен начин за синтезиране у дома е получаването на нитроглицерин от глицерол (както при лабораторния метод). И тук основният проблем са сярната и азотната киселини. Продажбата на тези реактиви е ограничена до определени юридически лица и е строго контролирана от правителството.
Очевидното решение е да ги синтезирате сами. Жул Верн в романа си "Мистериозният остров", разказвайки за епизода на производството на нитроглицерин от главните герои, пропусна последния момент от процеса, но описа много подробно процеса на получаване на сярна и азотна киселини.
и т.н. Ще го има ли обикновеният зависим човек? Малко вероятно. Следователно домашният нитроглицерин в по-голямата част от случаите остава само мечта.