Nitroglicerina - unul dintre cei mai faimoși explozivi, baza compoziției dinamitei. A găsit o aplicare largă în multe domenii ale industriei datorită caracteristicilor sale, dar până acum una dintre principalele probleme asociate cu acesta este problema siguranței.
Istorie
Istoria nitroglicerinei începe cu chimistul italian Ascanio Sobrero. El a sintetizat pentru prima dată această substanță în 1846. Inițial i s-a dat numele de piroglicerină. Sobrero și-a descoperit deja marea instabilitate - nitroglicerina poate exploda chiar și din cauza unor comoții sau lovituri slabe.
Puterea exploziei nitroglicerinei a făcut-o teoretic un reactiv promițător în industria minieră și a construcțiilor - a fost mult mai eficient decât tipurile de explozibili care existau la acea vreme. Cu toate acestea, instabilitatea menționată a reprezentat o amenințare prea mare în timpul depozitării și transportului său - așa că nitroglicerina a fost pusă pe dos.
Lucrurile s-au mișcat puțin odată cu apariția lui Alfred Nobel și a familiei sale- tatăl și fiii au început producția industrială a acestei substanțe în 1862, în ciuda tuturor pericolelor asociate cu aceasta. Cu toate acestea, s-a întâmplat ceva care ar fi trebuit să se întâmple mai devreme sau mai târziu - o explozie a avut loc la fabrică și fratele mai mic al lui Nobel a murit. Tatăl, după ce a suferit durere, s-a pensionat, dar Alfred a reușit să continue producția. Pentru a îmbunătăți siguranța, a amestecat nitroglicerina cu metanol - amestecul era mai stabil, dar foarte inflamabil. Încă nu a fost definitiv.
Au devenit dinamită - nitroglicerină absorbită de pământul de diatomee (roca sedimentară). Explozivitatea substanței a scăzut cu câteva ordine de mărime. Mai târziu, amestecul a fost îmbunătățit, pământul de diatomee a fost înlocuit cu stabilizatori mai eficienți, dar esența a rămas aceeași - lichidul a fost absorbit și a încetat să explodeze de la cea mai mică scuturare.
Proprietăți fizice și chimice
Nitroglicerina este un nitroester al acidului azotic și al glicerolului. În condiții normale, este un lichid uleios gălbui, vâscos. Nitroglicerina este insolubilă în apă. Nobel a folosit această proprietate: pentru a pregăti nitroglicerina pentru utilizare după transport și pentru a o elibera de metanol, a spălat amestecul cu apă - alcool metilic dizolvat în el și a plecat, iar nitroglicerina a rămas. Aceeași proprietate este folosită la prepararea nitroglicerinei: produsul de sinteză este spălat cu apă pentru a îndepărta resturile de reactivi.
Nitroglicerina se hidrolizează (pentru a forma glicerol și acid azotic) când este încălzită. Fărăîncălzirea se face hidroliză alcalină.
Proprietăți explozive
Așa cum am menționat deja, nitroglicerina este extrem de instabilă. Cu toate acestea, aici merită să facem o remarcă importantă: este susceptibilă tocmai la stres mecanic - explodează de la o comoție sau un impact. Dacă îi dai foc, cel mai probabil lichidul va arde în liniște, fără explozie.
Stabilizarea nitroglicerinei. Dynamite
Prima experiență a lui Nobel în stabilizarea nitroglicerinei a fost dinamita - kieselguhrul a absorbit complet lichidul, iar amestecul a fost sigur (până când, desigur, a fost activat într-o bombă demolatoare). Motivul pentru care este folosit pământul de diatomee este din cauza efectului capilar. Prezența microtubulilor în această rasă determină absorbția eficientă a lichidului (nitroglicerină) și reținerea acestuia acolo pentru o perioadă lungă de timp.
Obținerea de laborator
Reacția de obținere a nitroglicerinei în laborator este acum aceeași cu cea folosită de Sobrero - esterificare în prezența acidului sulfuric. În primul rând, se ia un amestec de acizi azotic și sulfuric. Acizii sunt necesari concentrați, cu o cantitate mică de apă. În plus, glicerina este adăugată treptat la amestec în porții mici, cu agitare constantă. Temperatura trebuie menținută scăzută, deoarece într-o soluție fierbinte, în loc de esterificare (formare de ester), glicerolul va fi oxidat cu acid azotic.
Dar, deoarece reacția continuă cu eliberarea unei cantități mari de căldură, amestecul trebuie răcit în mod constant (de obiceifăcut cu gheață). De regulă, se menține în jur de 0 ° C, depășirea marcajului de 25 ° C poate amenința cu o explozie. Temperatura este monitorizată constant cu un termometru.
Nitroglicerina este mai grea decât apa, dar mai ușoară decât acizii minerali (nitric și sulfuric). Prin urmare, în amestecul de reacție, produsul se va afla într-un strat separat pe suprafață. După terminarea reacției, vasul trebuie răcit, așteptați până când cantitatea maximă de nitroglicerină se acumulează în stratul superior și apoi scurgeți-l într-un alt recipient cu apă rece. Apoi urmează spălarea intensivă în cantități mari de apă. Acest lucru este necesar pentru a purifica cât mai bine nitroglicerina de toate impuritățile. Acest lucru este important deoarece, împreună cu resturile de acizi nereacționați, explozivitatea unei substanțe crește de câteva ori.
Producție industrială
În industrie, procesul de obținere a nitroglicerinei a fost de mult adus la automatizare. Sistemul care este în uz în prezent, în principalele sale aspecte, a fost inventat încă din 1935 de Biazzi (și se numește instalația Biazzi). Principalele soluții tehnice din acesta sunt separatoarele. Amestecul primar de nitroglicerină nespălată este mai întâi separat în separator sub acțiunea forțelor centrifuge în două faze - cea cu nitroglicerină este luată pentru spălare ulterioară, iar acizii rămân în separator.
Restul etapelor de producție sunt aceleași cu cele standard. Adică amestecarea glicerolului și nitrareaamestecuri în reactor (produse cu ajutorul pompelor speciale, amestecate cu un agitator cu turbină, răcirea este mai puternică - cu freon), mai multe etape de spălare (cu apă și apă ușor alcalinizată), fiecare dintre acestea fiind precedată de o etapă cu un separator.
Uzina Biazzi este destul de sigură și are o performanță destul de ridicată în comparație cu alte tehnologii (cu toate acestea, de obicei, o cantitate mare de produs se pierde în timpul spălării).
Condiții de acasă
Din păcate, deși destul de din fericire, fabricarea nitroglicerinei acasă implică prea multe dificultăți, care în mare parte nu merită rezultatul.
Singura modalitate posibilă de a sintetiza acasă este obținerea de nitroglicerină din glicerol (ca în metoda de laborator). Și aici principala problemă este acizii sulfuric și azotic. Vânzarea acestor reactivi este limitată la anumite entități juridice și este strict controlată de guvern.
Soluția evidentă este să le sintetizați singur. Jules Verne în romanul său „Insula misterioasă”, vorbind despre episodul producției de nitroglicerină de către personajele principale, a omis momentul final al procesului, dar a descris în detaliu procesul de obținere a acidului sulfuric și azotic..
etc. Va avea o persoană dependentă obișnuită? Improbabil. Prin urmare, nitroglicerina de casă în marea majoritate a cazurilor rămâne doar un vis.
