Nitroglicerinas – vienas žinomiausių sprogstamųjų medžiagų, dinamito sudėties pagrindas. Dėl savo savybių jis buvo plačiai pritaikytas daugelyje pramonės sričių, tačiau iki šiol viena iš pagrindinių su juo susijusių problemų yra saugos klausimas.
Istorija
Nitroglicerino istorija prasideda nuo italų chemiko Ascanio Sobrero. Pirmą kartą jis susintetino šią medžiagą 1846 m. Iš pradžių jis buvo pavadintas piroglicerinu. Jau Sobrero atrado savo didelį nestabilumą – nitroglicerinas gali sprogti net nuo silpnų sukrėtimų ar smūgių.
Nitroglicerino sprogimo galia teoriškai pavertė jį perspektyviu reagentu kasybos ir statybos pramonėje – jis buvo daug veiksmingesnis už tuo metu egzistavusius sprogmenų tipus. Tačiau minėtas nestabilumas kėlė per didelę grėsmę sandėliuojant ir transportuojant, todėl nitroglicerinas buvo dedamas ant galinės dalies.
Viskas šiek tiek pajudėjo pasirodžius Alfredui Nobeliui ir jo šeimai- tėvas ir sūnūs pradėjo pramoninę šios medžiagos gamybą 1862 m., nepaisant visų su ja susijusių pavojų. Tačiau atsitiko tai, kas anksčiau ar vėliau turėjo įvykti – gamykloje įvyko sprogimas, žuvo jaunesnysis Nobelio brolis. Tėvas, patyręs sielvartą, išėjo į pensiją, tačiau Alfredui pavyko tęsti gamybą. Siekdamas pagerinti saugumą, jis nitrogliceriną sumaišė su metanoliu – mišinys buvo stabilesnis, bet labai degus. Tai vis dar nebuvo galutinis.
Jie tapo dinamitu – nitroglicerinu, kurį absorbavo diatomitinė žemė (nuosėdinė uoliena). Medžiagos sprogumas sumažėjo keliais dydžiais. Vėliau mišinys buvo patobulintas, diatomitas pakeistas efektyvesniais stabilizatoriais, tačiau esmė liko ta pati – skystis susigėrė ir nustojo sprogti nuo menkiausio purtymo.
Fizikinės ir cheminės savybės
Nitroglicerinas yra azoto rūgšties ir glicerolio nitroesteris. Normaliomis sąlygomis tai gelsvas, klampus aliejinis skystis. Nitroglicerinas netirpsta vandenyje. Šia savybe Nobelis pasinaudojo: norėdamas paruošti nitrogliceriną naudojimui po transportavimo ir išlaisvinti jį iš metanolio, mišinį išplovė vandeniu – jame ištirpo metilo alkoholis ir paliko, o nitroglicerinas liko. Ta pati savybė naudojama ruošiant nitrogliceriną: sintezės produktas plaunamas vandeniu, kad pašalintų reagentų likučius.
Nitroglicerinas kaitinant hidrolizuojasi (susidaro glicerolis ir azoto rūgštis). Bekaitinant vyksta šarminė hidrolizė.
Sprogiosios savybės
Kaip jau minėta, nitroglicerinas yra labai nestabilus. Tačiau čia verta pasakyti svarbią pastabą: jis yra jautrus būtent mechaniniam įtempimui - jis sprogsta nuo sutrenkimo ar smūgio. Jei tiesiog padegsite, skystis greičiausiai sudegs tyliai, nesprogdamas.
Nitroglicerino stabilizavimas. Dinamitas
Pirmoji Nobelio patirtis stabilizuojant nitrogliceriną buvo dinamitas – kisielius visiškai sugėrė skystį, o mišinys buvo saugus (žinoma, kol jis nebuvo suaktyvintas griovimo bomboje). Diatomitinė žemė naudojama dėl kapiliarinio poveikio. Dėl šios veislės mikrovamzdelių efektyviai absorbuojamas skystis (nitroglicerinas) ir jis ilgą laiką išlieka.
Laboratorijos gavimas
Nitroglicerino gavimo laboratorijoje reakcija dabar yra tokia pati kaip ir Sobrero – esterifikacija esant sieros rūgščiai. Pirmiausia imamas azoto ir sieros rūgščių mišinys. Rūgštys reikalingos koncentruotos, su nedideliu kiekiu vandens. Be to, į mišinį palaipsniui maišant mažomis porcijomis pridedamas glicerinas. Temperatūra turi būti žema, nes karštame tirpale vietoj esterifikacijos (esterių susidarymo) glicerolis bus oksiduojamas azoto rūgštimi.
Tačiau kadangi reakcija vyksta išskiriant didelį šilumos kiekį, mišinys turi būti nuolat aušinamas (paprastaipadaryta su ledu). Paprastai jis laikomas apie 0 ° C, viršijus 25 ° C ženklą, gali kilti sprogimo grėsmė. Temperatūra nuolat stebima termometru.
Nitroglicerinas yra sunkesnis už vandenį, bet lengvesnis už mineralines (azoto ir sieros) rūgštis. Todėl reakcijos mišinyje produktas bus atskirame sluoksnyje ant paviršiaus. Pasibaigus reakcijai, indą reikia atvėsinti, palaukti, kol viršutiniame sluoksnyje susikaups maksimalus nitroglicerino kiekis, tada nupilti į kitą indą su š altu vandeniu. Tada prasideda intensyvus plovimas dideliais vandens kiekiais. Tai būtina norint kuo geriau išvalyti nitrogliceriną nuo visų priemaišų. Tai svarbu, nes kartu su nesureagavusių rūgščių likučiais medžiagos sprogstamumas padidėja kelis kartus.
Pramoninė gamyba
Pramonėje nitroglicerino gavimo procesas jau seniai buvo automatizuotas. Šiuo metu naudojamą sistemą pagrindiniais aspektais 1935 m. išrado Biazzi (ir vadinama Biazzi instaliacija). Pagrindiniai techniniai sprendimai jame – separatoriai. Pirminis neplaunamo nitroglicerino mišinys, veikiant išcentrinėms jėgoms, pirmiausia atskiriamas separatoriuje į dvi fazes – su nitroglicerinu paimama tolesniam plovimui, o rūgštys lieka separatoriuje.
Likusieji gamybos etapai yra tokie patys kaip standartiniai. Tai yra, glicerolio ir nitrinimo maišymasmišiniai reaktoriuje (gaminami specialių siurblių pagalba, maišoma su turbininiu maišytuvu, aušinimas galingesnis - su freonu), keli plovimo etapai (vandeniu ir šiek tiek šarminu vandeniu), prieš kiekvieną etapą su a. skyriklis.
Biazzi gamykla yra gana saugi ir pasižymi gana aukštomis našumo savybėmis, palyginti su kitomis technologijomis (tačiau dažniausiai skalbimo metu prarandamas didelis produkto kiekis).
Namų sąlygos
Deja, nors ir laimei, nitroglicerino gaminimas namuose sukelia per daug sunkumų, kurie dažniausiai nėra verti rezultato.
Vienintelis galimas būdas sintetinti namuose – gauti nitrogliceriną iš glicerolio (kaip laboratoriniu metodu). O čia pagrindinė problema – sieros ir azoto rūgštys. Šiuos reagentus gali parduoti tik tam tikri juridiniai asmenys ir juos griežtai kontroliuoja vyriausybė.
Akivaizdus sprendimas yra juos susintetinti patiems. Jules'as Verne'as savo romane „Paslaptingoji sala“, kalbėdamas apie pagrindinių veikėjų nitroglicerino gamybos epizodą, praleido paskutinę proceso akimirką, tačiau labai išsamiai aprašė sieros ir azoto rūgščių gavimo procesą.
ir kt. Ar tai turės paprastas priklausomas žmogus? Mažai tikėtina. Todėl naminis nitroglicerinas daugeliu atvejų lieka tik svajone.
