Νιτρογλυκερίνη - ένα από τα πιο διάσημα εκρηκτικά, η βάση της σύνθεσης του δυναμίτη. Έχει βρει ευρεία εφαρμογή σε πολλούς τομείς της βιομηχανίας λόγω των χαρακτηριστικών του, αλλά μέχρι στιγμής ένα από τα κύρια προβλήματα που συνδέονται με αυτό είναι το θέμα της ασφάλειας.
Ιστορία
Η ιστορία της νιτρογλυκερίνης ξεκινά με τον Ιταλό χημικό Ascanio Sobrero. Συνέθεσε για πρώτη φορά αυτή την ουσία το 1846. Αρχικά του δόθηκε το όνομα πυρογλυκερίνη. Ήδη ο Sobrero ανακάλυψε τη μεγάλη του αστάθεια - η νιτρογλυκερίνη θα μπορούσε να εκραγεί ακόμη και από αδύναμες διάσειση ή χτυπήματα.
Η δύναμη της έκρηξης της νιτρογλυκερίνης το έκανε θεωρητικά ένα πολλά υποσχόμενο αντιδραστήριο στις βιομηχανίες εξόρυξης και κατασκευών - ήταν πολύ πιο αποτελεσματικό από τους τύπους εκρηκτικών που υπήρχαν εκείνη την εποχή. Ωστόσο, η εν λόγω αστάθεια αποτελούσε πολύ μεγάλη απειλή κατά την αποθήκευση και τη μεταφορά της - έτσι η νιτρογλυκερίνη τοποθετήθηκε στον πίσω καυστήρα.
Τα πράγματα κινήθηκαν λίγο με την εμφάνιση του Άλφρεντ Νόμπελ και της οικογένειάς του- πατέρας και γιοι ξεκίνησαν τη βιομηχανική παραγωγή αυτής της ουσίας το 1862, παρά όλους τους κινδύνους που συνδέονται με αυτήν. Ωστόσο, συνέβη κάτι που θα έπρεπε να είχε συμβεί αργά ή γρήγορα - έγινε μια έκρηξη στο εργοστάσιο και ο μικρότερος αδελφός του Νόμπελ πέθανε. Ο πατέρας, αφού υπέστη θλίψη, αποσύρθηκε, αλλά ο Άλφρεντ κατάφερε να συνεχίσει την παραγωγή. Για να βελτιώσει την ασφάλεια, ανακάτεψε τη νιτρογλυκερίνη με μεθανόλη - το μείγμα ήταν πιο σταθερό, αλλά πολύ εύφλεκτο. Δεν ήταν ακόμα τελικό.
Έγιναν δυναμίτης - νιτρογλυκερίνη που απορροφάται από τη γη διατόμων (ιζηματογενές πέτρωμα). Η εκρηκτικότητα της ουσίας έχει μειωθεί κατά αρκετές τάξεις μεγέθους. Αργότερα, το μείγμα βελτιώθηκε, η γη διατόμων αντικαταστάθηκε με πιο αποτελεσματικούς σταθεροποιητές, αλλά η ουσία παρέμεινε η ίδια - το υγρό απορροφήθηκε και έπαψε να εκρήγνυται από το παραμικρό τίναγμα.
Φυσικές και χημικές ιδιότητες
Η νιτρογλυκερίνη είναι ένας νιτροεστέρας νιτρικού οξέος και γλυκερίνης. Υπό κανονικές συνθήκες, είναι ένα κιτρινωπό, παχύρρευστο ελαιώδες υγρό. Η νιτρογλυκερίνη είναι αδιάλυτη στο νερό. Ο Νόμπελ χρησιμοποίησε αυτή την ιδιότητα: για να προετοιμάσει τη νιτρογλυκερίνη για χρήση μετά τη μεταφορά και να την ελευθερώσει από τη μεθανόλη, έπλυνε το μείγμα με νερό - μεθυλική αλκοόλη που είχε διαλυθεί σε αυτό και έφυγε και έμεινε η νιτρογλυκερίνη. Η ίδια ιδιότητα χρησιμοποιείται στην παρασκευή της νιτρογλυκερίνης: το προϊόν σύνθεσης πλένεται με νερό για να αφαιρεθούν τα υπολείμματα των αντιδραστηρίων.
Η νιτρογλυκερίνη υδρολύεται (για να σχηματίσει γλυκερίνη και νιτρικό οξύ) όταν θερμαίνεται. Χωρίςη θέρμανση γίνεται αλκαλική υδρόλυση.
Εκρηκτικές ιδιότητες
Όπως ήδη αναφέρθηκε, η νιτρογλυκερίνη είναι εξαιρετικά ασταθής. Ωστόσο, εδώ αξίζει να κάνουμε μια σημαντική παρατήρηση: είναι ευαίσθητο ακριβώς σε μηχανική καταπόνηση - εκρήγνυται από διάσειση ή πρόσκρουση. Αν μόλις το βάλετε φωτιά, το υγρό πιθανότατα θα καεί αθόρυβα χωρίς έκρηξη.
Σταθεροποίηση νιτρογλυκερίνης. Δυναμίτης
Η πρώτη εμπειρία του Nobel στη σταθεροποίηση της νιτρογλυκερίνης ήταν ο δυναμίτης - το kieselguhr απορρόφησε πλήρως το υγρό και το μείγμα ήταν ασφαλές (μέχρι, φυσικά, να ενεργοποιηθεί σε μια βόμβα κατεδάφισης). Ο λόγος που χρησιμοποιείται η γη διατόμων είναι λόγω του τριχοειδούς φαινομένου. Η παρουσία μικροσωληνίσκων σε αυτή τη φυλή προκαλεί την αποτελεσματική απορρόφηση του υγρού (νιτρογλυκερίνη) και την παραμονή του εκεί για μεγάλο χρονικό διάστημα.
Λήψη εργαστηρίου
Η αντίδραση για τη λήψη νιτρογλυκερίνης στο εργαστήριο είναι πλέον η ίδια με αυτήν που χρησιμοποιείται από το Sobrero - εστεροποίηση παρουσία θειικού οξέος. Αρχικά, λαμβάνεται ένα μείγμα νιτρικού και θειικού οξέος. Τα οξέα χρειάζονται συμπυκνωμένα, με μικρή ποσότητα νερού. Περαιτέρω, η γλυκερίνη προστίθεται σταδιακά στο μείγμα σε μικρές δόσεις με συνεχή ανάδευση. Η θερμοκρασία πρέπει να διατηρείται χαμηλή, γιατί σε ζεστό διάλυμα, αντί για εστεροποίηση (σχηματισμός εστέρα), η γλυκερίνη θα οξειδωθεί με νιτρικό οξύ.
Αλλά επειδή η αντίδραση προχωρά με την απελευθέρωση μεγάλης ποσότητας θερμότητας, το μείγμα πρέπει να ψύχεται συνεχώς (συνήθωςγίνεται με πάγο). Κατά κανόνα, διατηρείται στους 0 ° C, η υπέρβαση του σημείου των 25 ° C μπορεί να απειλήσει με έκρηξη. Η θερμοκρασία παρακολουθείται συνεχώς με θερμόμετρο.
Η νιτρογλυκερίνη είναι βαρύτερη από το νερό, αλλά ελαφρύτερη από τα μεταλλικά (νιτρικό και θειικό) οξέα. Επομένως, στο μείγμα αντίδρασης, το προϊόν θα βρίσκεται σε ξεχωριστό στρώμα στην επιφάνεια. Μετά το τέλος της αντίδρασης, το δοχείο πρέπει να κρυώσει, περιμένετε μέχρι να συσσωρευτεί η μέγιστη ποσότητα νιτρογλυκερίνης στο ανώτερο στρώμα και στη συνέχεια στραγγίστε το σε άλλο δοχείο με κρύο νερό. Στη συνέχεια ακολουθεί εντατική πλύση σε μεγάλες ποσότητες νερού. Αυτό είναι απαραίτητο για τον όσο το δυνατόν καλύτερο καθαρισμό της νιτρογλυκερίνης από όλες τις ακαθαρσίες. Αυτό είναι σημαντικό γιατί, μαζί με τα υπολείμματα οξέων που δεν αντέδρασαν, η εκρηκτικότητα μιας ουσίας αυξάνεται αρκετές φορές.
Βιομηχανική παραγωγή
Στη βιομηχανία, η διαδικασία λήψης νιτρογλυκερίνης έχει από καιρό οδηγηθεί στην αυτοματοποίηση. Το σύστημα που χρησιμοποιείται σήμερα, στις κύριες πτυχές του, επινοήθηκε το 1935 από τον Biazzi (και ονομάζεται εγκατάσταση Biazzi). Οι κύριες τεχνικές λύσεις σε αυτό είναι διαχωριστές. Το πρωτεύον μείγμα άπλυτης νιτρογλυκερίνης αρχικά διαχωρίζεται στον διαχωριστή υπό την επίδραση φυγόκεντρων δυνάμεων σε δύο φάσεις - αυτή με νιτρογλυκερίνη λαμβάνεται για περαιτέρω πλύση και τα οξέα παραμένουν στον διαχωριστή.
Τα υπόλοιπα βήματα παραγωγής είναι ίδια με τα τυπικά. Δηλαδή ανάμειξη γλυκερίνης και νιτροποίησηςμίγματα στον αντιδραστήρα (που παράγονται με τη βοήθεια ειδικών αντλιών, αναμιγνύονται με αναδευτήρα τουρμπίνας, η ψύξη είναι πιο ισχυρή - με φρέον), διάφορα στάδια πλύσης (με νερό και ελαφρώς αλκαλοποιημένο νερό), καθένα από τα οποία προηγείται ένα στάδιο με διαχωριστικό.
Το φυτό Biazzi είναι αρκετά ασφαλές και έχει αρκετά υψηλή απόδοση σε σύγκριση με άλλες τεχνολογίες (ωστόσο, συνήθως μεγάλη ποσότητα προϊόντος χάνεται κατά το πλύσιμο).
Συνθήκες σπιτιού
Δυστυχώς, αν και μάλλον ευτυχώς, η παρασκευή νιτρογλυκερίνης στο σπίτι περιλαμβάνει πάρα πολλές δυσκολίες, οι οποίες ως επί το πλείστον δεν αξίζουν το αποτέλεσμα.
Ο μόνος δυνατός τρόπος σύνθεσης στο σπίτι είναι η λήψη νιτρογλυκερίνης από γλυκερίνη (όπως στην εργαστηριακή μέθοδο). Και εδώ το κύριο πρόβλημα είναι τα θειικά και νιτρικά οξέα. Η πώληση αυτών των αντιδραστηρίων περιορίζεται σε ορισμένα νομικά πρόσωπα και ελέγχεται αυστηρά από την κυβέρνηση.
Η προφανής λύση είναι να τα συνθέσετε μόνοι σας. Ο Ιούλιος Βερν στο μυθιστόρημά του "The Mysterious Island", μιλώντας για το επεισόδιο της παραγωγής νιτρογλυκερίνης από τους κύριους χαρακτήρες, παρέλειψε την τελευταία στιγμή της διαδικασίας, αλλά περιέγραψε με μεγάλη λεπτομέρεια τη διαδικασία λήψης θειικού και νιτρικού οξέος.
κ.λπ. Θα το έχει ο μέσος εθισμένος; Απίθανος. Επομένως, η σπιτική νιτρογλυκερίνη στη συντριπτική πλειοψηφία των περιπτώσεων παραμένει μόνο ένα όνειρο.
