Nitroglycerin - et af de mest berømte sprængstoffer, grundlaget for sammensætningen af dynamit. Det har fundet bred anvendelse i mange områder af industrien på grund af dets karakteristika, men indtil videre er et af hovedproblemerne forbundet med det spørgsmålet om sikkerhed.
Historie
Nitroglycerins historie begynder med den italienske kemiker Ascanio Sobrero. Han syntetiserede først dette stof i 1846. Det fik oprindeligt navnet pyroglycerin. Allerede Sobrero opdagede dens store ustabilitet - nitroglycerin kunne eksplodere selv fra svage hjernerystelser eller slag.
Kraften af eksplosionen af nitroglycerin gjorde det teoretisk set til et lovende reagens i mine- og byggeindustrien – det var meget mere effektivt end de typer sprængstoffer, der fandtes på det tidspunkt. Den nævnte ustabilitet udgjorde imidlertid en for stor trussel under dets opbevaring og transport - så nitroglycerin blev sat på bagen.
Tingene flyttede sig lidt med Alfred Nobels og hans families udseende- far og sønner begyndte industriel produktion af dette stof i 1862, på trods af alle de farer, der er forbundet med det. Der skete dog noget, der før eller siden skulle være sket - en eksplosion skete på fabrikken, og Nobels lillebror døde. Faderen, efter at have lidt sorg, gik på pension, men Alfred formåede at fortsætte produktionen. For at forbedre sikkerheden blandede han nitroglycerin med methanol - blandingen var mere stabil, men meget brandfarlig. Det var stadig ikke endeligt.
De blev til dynamit - nitroglycerin absorberet af diatoméjord (sedimentær bjergart). Stoffets eksplosivitet er faldet med flere størrelsesordener. Senere blev blandingen forbedret, diatoméjord blev erstattet med mere effektive stabilisatorer, men essensen forblev den samme - væsken blev absorberet og holdt op med at eksplodere ved den mindste rysten.
Fysiske og kemiske egenskaber
Nitroglycerin er en nitroester af salpetersyre og glycerol. Under normale forhold er det en gullig, tyktflydende olieagtig væske. Nitroglycerin er uopløseligt i vand. Nobel brugte denne egenskab: For at forberede nitroglycerin til brug efter transport og frigøre det fra methanol, vaskede han blandingen med vand - methylalkohol opløst i den og gik, og nitroglycerin forblev. Den samme egenskab bruges til fremstilling af nitroglycerin: synteseproduktet vaskes med vand for at fjerne resterne af reagenserne.
Nitroglycerin hydrolyserer (for at danne glycerol og salpetersyre) ved opvarmning. Udenopvarmning går alkalisk hydrolyse.
Eksplosive egenskaber
Som allerede nævnt er nitroglycerin ekstremt ustabilt. Men her er det værd at komme med en vigtig bemærkning: den er modtagelig netop for mekanisk belastning - den eksploderer fra hjernerystelse eller stød. Hvis du bare sætter ild til den, vil væsken højst sandsynligt brænde stille og roligt uden en eksplosion.
Nitroglycerinstabilisering. Dynamit
Nobels første erfaring med at stabilisere nitroglycerin var dynamit - kiselgur absorberede væsken fuldstændigt, og blandingen var sikker (indtil den selvfølgelig blev aktiveret i en nedrivningsbombe). Grunden til, at kiselgur bruges, er på grund af kapillæreffekten. Tilstedeværelsen af mikrotubuli i denne race forårsager effektiv absorption af væske (nitroglycerin) og tilbageholdelse der i lang tid.
Laboratorieindsamling
Reaktionen for at opnå nitroglycerin i laboratoriet er nu den samme som den, der blev brugt af Sobrero - esterificering i nærværelse af svovlsyre. Først tages en blanding af salpetersyre og svovlsyre. Syrer er nødvendige koncentreret, med en lille mængde vand. Yderligere tilsættes glycerin gradvist til blandingen i små portioner under konstant omrøring. Temperaturen skal holdes lav, for i en varm opløsning vil glycerol i stedet for esterificering (esterdannelse) blive oxideret med salpetersyre.
Men da reaktionen forløber med frigivelse af en stor mængde varme, skal blandingen konstant afkøles (norm altfærdig med is). Som regel holdes det omkring 0 ° C, overskridelse af mærket på 25 ° C kan true med en eksplosion. Temperaturen overvåges konstant med et termometer.
Nitroglycerin er tungere end vand, men lettere end mineralske (salpeter- og svovlsyrer). Derfor vil produktet i reaktionsblandingen ligge i et separat lag på overfladen. Efter afslutningen af reaktionen skal beholderen køles ned, vent indtil den maksimale mængde nitroglycerin akkumuleres i det øverste lag, og dræn det derefter i en anden beholder med koldt vand. Så kommer intensiv vask i store mængder vand. Dette er nødvendigt for at rense nitroglycerin fra alle urenheder bedst muligt. Dette er vigtigt, fordi sammen med resterne af uomsatte syrer øges et stofs eksplosivitet flere gange.
Industriel produktion
I industrien er processen med at opnå nitroglycerin længe blevet automatiseret. Systemet, der i øjeblikket er i brug, i dets hovedaspekter, blev opfundet tilbage i 1935 af Biazzi (og kaldes Biazzi-installationen). De vigtigste tekniske løsninger i det er separatorer. Den primære blanding af uvasket nitroglycerin separeres først i separatoren under påvirkning af centrifugalkræfter i to faser - den med nitroglycerin tages til yderligere vask, og syrerne forbliver i separatoren.
Resten af produktionstrinene er de samme som standard. Det vil sige at blande glycerol og nitreringblandinger i reaktoren (fremstillet ved hjælp af specielle pumper, blandet med en turbineomrører, afkøling er kraftigere - med freon), flere vasketrin (med vand og let alkaliseret vand), som hver er forudgået af et trin med en separator.
Biazzi-anlægget er ret sikkert og har en ret høj ydeevne sammenlignet med andre teknologier (dog går der norm alt en stor mængde produkt tabt under vask).
Hjemmebetingelser
Desværre, men heldigvis, involverer fremstilling af nitroglycerin derhjemme for mange vanskeligheder, som for det meste ikke er resultatet værd.
Den eneste mulige måde at syntetisere hjemme er at få nitroglycerin fra glycerol (som i laboratoriemetoden). Og her er hovedproblemet svovlsyre og salpetersyre. Salget af disse reagenser er begrænset til visse juridiske enheder og er strengt kontrolleret af regeringen.
Den indlysende løsning er at syntetisere dem selv. Jules Verne udelod i sin roman "Den mystiske ø", der t alte om episoden med fremstilling af nitroglycerin af hovedpersonerne, det sidste øjeblik af processen, men beskrev meget detaljeret processen med at opnå svovlsyre og salpetersyre.
osv. Vil den gennemsnitlige afhængige person have det? Usandsynlig. Derfor er hjemmelavet nitroglycerin i langt de fleste tilfælde kun en drøm.
