Nitroglycerín - jedna z najznámejších výbušnín, základ zloženia dynamitu. Vďaka svojim vlastnostiam našiel široké uplatnenie v mnohých oblastiach priemyslu, no doteraz je jedným z hlavných problémov, ktoré sú s ním spojené, otázka bezpečnosti.
História
História nitroglycerínu sa začína u talianskeho chemika Ascania Sobrera. Prvýkrát túto látku syntetizoval v roku 1846. Pôvodne dostal názov pyroglycerín. Už Sobrero objavil jeho veľkú nestabilitu – nitroglycerín mohol explodovať aj pri slabých otrasoch alebo úderoch.
Sila explózie nitroglycerínu z neho teoreticky urobila sľubné činidlo v ťažobnom a stavebnom priemysle – bolo oveľa účinnejšie ako typy výbušnín, ktoré v tom čase existovali. Uvedená nestabilita však predstavovala príliš veľkú hrozbu počas skladovania a prepravy - preto bol nitroglycerín odsunutý na druhú koľaj.
S príchodom Alfreda Nobela a jeho rodiny sa veci trochu pohli- otec a synovia začali s priemyselnou výrobou tejto látky v roku 1862, napriek všetkým nebezpečenstvám s tým spojeným. Stalo sa však niečo, čo sa skôr či neskôr malo stať – v továrni došlo k výbuchu a Nobelov mladší brat zomrel. Otec po utrpení smútku odišiel do dôchodku, no Alfredovi sa podarilo pokračovať vo výrobe. Pre zlepšenie bezpečnosti zmiešal nitroglycerín s metanolom – zmes bola stabilnejšia, no veľmi horľavá. Stále to nebolo konečné.
Stali sa dynamitom – nitroglycerínom absorbovaným kremelinou (sedimentárna hornina). Výbušnosť látky sa znížila o niekoľko rádov. Neskôr bola zmes vylepšená, kremelina bola nahradená účinnejšími stabilizátormi, ale podstata zostala rovnaká - kvapalina sa absorbovala a prestala explodovať od najmenšieho zatrasenia.
Fyzikálne a chemické vlastnosti
Nitroglycerín je nitroester kyseliny dusičnej a glycerolu. Za normálnych podmienok je to žltkastá viskózna olejovitá kvapalina. Nitroglycerín je nerozpustný vo vode. Nobel využil túto vlastnosť: aby pripravil nitroglycerín na použitie po prevoze a oslobodil ho od metanolu, premyl zmes vodou - v nej rozpustený metylalkohol a odišiel a zostal nitroglycerín. Rovnaká vlastnosť sa využíva pri príprave nitroglycerínu: produkt syntézy sa premyje vodou, aby sa odstránili zvyšky činidiel.
Nitroglycerín pri zahrievaní hydrolyzuje (za vzniku glycerolu a kyseliny dusičnej). Bezzahrievaním prebieha alkalická hydrolýza.
Výbušné vlastnosti
Ako už bolo spomenuté, nitroglycerín je extrémne nestabilný. Tu však stojí za to urobiť dôležitú poznámku: je náchylný presne na mechanické namáhanie - exploduje pri otrase alebo náraze. Ak ho len zapálite, kvapalina bude s najväčšou pravdepodobnosťou ticho horieť bez výbuchu.
Stabilizácia nitroglycerínom. Dynamit
Prvou Nobelovou skúsenosťou so stabilizáciou nitroglycerínu bol dynamit – kremelina úplne absorbovala kvapalinu a zmes bola bezpečná (samozrejme, kým sa neaktivovala v demolačnej bombe). Dôvodom použitia kremeliny je kapilárny efekt. Prítomnosť mikrotubulov u tohto plemena spôsobuje efektívnu absorpciu tekutiny (nitroglycerínu) a jej zadržiavanie na dlhú dobu.
Získanie v laboratóriu
Reakcia na získanie nitroglycerínu v laboratóriu je teraz rovnaká, ako používa Sobrero – esterifikácia v prítomnosti kyseliny sírovej. Najprv sa odoberie zmes kyseliny dusičnej a sírovej. Kyseliny sú potrebné koncentrované, s malým množstvom vody. Ďalej sa do zmesi po malých častiach za stáleho miešania postupne pridáva glycerín. Teplotu je potrebné udržiavať na nízkej úrovni, pretože v horúcom roztoku sa namiesto esterifikácie (tvorba esteru) oxiduje glycerol kyselinou dusičnou.
Keďže reakcia prebieha s uvoľňovaním veľkého množstva tepla, zmes sa musí neustále chladiť (zvyčajnehotové s ľadom). Spravidla sa udržiava okolo 0 °C, pri prekročení hranice 25 °C môže hroziť výbuch. Teplota je neustále monitorovaná teplomerom.
Nitroglycerín je ťažší ako voda, ale ľahší ako minerálne kyseliny (dusičná a sírová). Preto v reakčnej zmesi bude produkt ležať v samostatnej vrstve na povrchu. Po ukončení reakcie je potrebné nádobu ochladiť, počkať, kým sa v hornej vrstve nenahromadí maximálne množstvo nitroglycerínu a následne scediť do inej nádoby so studenou vodou. Potom nasleduje intenzívne umývanie vo veľkých objemoch vody. Je to nevyhnutné, aby sa nitroglycerín čo najlepšie vyčistil od všetkých nečistôt. Je to dôležité, pretože spolu so zvyškami nezreagovaných kyselín sa výbušnosť látky niekoľkonásobne zvyšuje.
Priemyselná výroba
V priemysle sa proces získavania nitroglycerínu už dávno dostal do automatizácie. Systém, ktorý sa v súčasnosti používa vo svojich hlavných aspektoch, bol vynájdený v roku 1935 Biazzi (a nazýva sa Biazzi inštalácia). Hlavnými technickými riešeniami v ňom sú separátory. Primárna zmes nepremytého nitroglycerínu sa najskôr rozdelí v separátore pôsobením odstredivých síl na dve fázy - tá s nitroglycerínom sa odoberie na ďalšie premývanie a kyseliny zostanú v separátore.
Ostatné výrobné kroky sú rovnaké ako štandardné. To znamená zmiešanie glycerolu a nitráciezmesi v reaktore (vyrába sa pomocou špeciálnych čerpadiel, mieša sa turbínovým miešadlom, chladenie je výkonnejšie - freónom), niekoľko premývacích stupňov (vodou a mierne alkalizovanou vodou), z ktorých každému predchádza stupeň s oddeľovač.
Zariadenie Biazzi je celkom bezpečné a má pomerne vysoký výkon v porovnaní s inými technológiami (zvyčajne sa však pri praní stratí veľké množstvo produktu).
Domáce podmienky
Bohužiaľ, aj keď skôr našťastie, výroba nitroglycerínu doma zahŕňa príliš veľa ťažkostí, ktoré väčšinou nestoja za výsledok.
Jediný možný spôsob, ako syntetizovať doma, je získať nitroglycerín z glycerolu (ako pri laboratórnej metóde). A tu je hlavným problémom kyselina sírová a dusičná. Predaj týchto činidiel je obmedzený na určité právnické osoby a je prísne kontrolovaný vládou.
Samozrejmým riešením je syntetizovať ich sami. Jules Verne vo svojom románe „Tajemný ostrov“, ktorý hovoril o epizóde výroby nitroglycerínu hlavnými postavami, vynechal posledný moment procesu, ale veľmi podrobne opísal proces získavania kyseliny sírovej a dusičnej.
atď. Bude to mať priemerný závislý človek? nepravdepodobné. Domáci nitroglycerín preto v drvivej väčšine prípadov zostáva iba snom.
