Nitroglyseriini - yksi tunnetuimmista räjähteistä, dynamiitin koostumuksen perusta. Se on ominaisuuksiensa ansiosta löytänyt laajan käytön monilla teollisuuden aloilla, mutta tähän mennessä yksi suurimmista siihen liittyvistä ongelmista on turvallisuuskysymys.
Historia
Nitroglyseriinin historia alkaa italialaisesta kemististä Ascanio Sobrerosta. Hän syntetisoi tämän aineen ensimmäisen kerran vuonna 1846. Sille annettiin alun perin nimi pyroglyseriini. Sobrero havaitsi jo sen suuren epävakauden - nitroglyseriini saattoi räjähtää jopa heikoista aivotärähdyksistä tai iskuista.
Nitroglyseriinin räjähdysvoima teki siitä teoreettisesti lupaavan reagenssin kaivos- ja rakennusteollisuudessa – se oli paljon tehokkaampi kuin tuolloin olemassa olleet räjähteet. Mainittu epävakaus aiheutti kuitenkin liian suuren uhan sen varastoinnin ja kuljetuksen aikana - joten nitroglyseriini laitettiin takapolttimeen.
Asiat muuttuivat hieman Alfred Nobelin ja hänen perheensä ilmestyessä- isä ja pojat aloittivat tämän aineen teollisen tuotannon vuonna 1862 huolimatta kaikista siihen liittyvistä vaaroista. Kuitenkin tapahtui jotain, jonka olisi pitänyt tapahtua ennemmin tai myöhemmin - tehtaalla tapahtui räjähdys, ja Nobelin nuorempi veli kuoli. Surun jälkeen isä jäi eläkkeelle, mutta Alfred onnistui jatkamaan tuotantoa. Turvallisuuden parantamiseksi hän sekoitti nitroglyseriiniä metanoliin - seos oli vakaampi, mutta erittäin syttyvä. Se ei vieläkään ollut lopullinen.
Niistä tuli dynamiittia - nitroglyseriiniä, jonka piimaa (sedimenttikivi) absorboi. Aineen räjähtävyys on vähentynyt useita suuruusluokkia. Myöhemmin seosta paranneltiin, piimaa korvattiin tehokkaammilla stabilointiaineilla, mutta olemus pysyi samana - neste imeytyi ja lakkasi räjähtämästä pienimmästäkin tärinästä.
Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet
Nitroglyseriini on typpihapon ja glyserolin nitroesteri. Normaaleissa olosuhteissa se on kellertävää, viskoosi öljyistä nestettä. Nitroglyseriini on veteen liukenematon. Nobel käytti tätä ominaisuutta: valmistaakseen nitroglyseriiniä käytettäväksi kuljetuksen jälkeen ja vapauttaakseen sen metanolista, hän pesi seoksen vedellä - metyylialkoholi liuotettiin siihen ja lähti, ja nitroglyseriini jäi jäljelle. Samaa ominaisuutta käytetään nitroglyseriinin valmistuksessa: synteesituote pestään vedellä reagenssijäänteiden poistamiseksi.
Nitroglyseriini hydrolysoituu (muodostaa glyserolia ja typpihappoa) kuumennettaessa. Ilmanlämmityksessä tapahtuu alkalinen hydrolyysi.
Räjähdysominaisuudet
Kuten jo mainittiin, nitroglyseriini on erittäin epävakaa. Tässä on kuitenkin syytä tehdä tärkeä huomautus: se on herkkä mekaaniselle rasitukselle - se räjähtää aivotärähdyksestä tai törmäyksestä. Jos sytytät sen vain tuleen, neste todennäköisesti palaa hiljaa ilman räjähdystä.
Nitroglyseriinin stabilointi. Dynamiitti
Nobelin ensimmäinen kokemus nitroglyseriinin stabiloinnista oli dynamiitti – piimaa imesi nesteen täysin, ja seos oli turvallinen (kunnes tietysti se aktivoitiin purkupommissa). Syy piimaan käyttöön johtuu kapillaarivaikutuksesta. Tämän rodun mikrotubulusten esiintyminen aiheuttaa nesteen (nitroglyseriinin) tehokkaan imeytymisen ja sen pysymisen siellä pitkään.
Laboratorion saaminen
Reaktio nitroglyseriinin saamiseksi laboratoriossa on nyt sama kuin Sobrero-esteröinti rikkihapon läsnäollessa. Ensin otetaan typpi- ja rikkihapon seos. Hapot tarvitaan väkevöitynä, pienellä määrällä vettä. Lisäksi seokseen lisätään vähitellen glyseriiniä pienissä erissä jatkuvasti sekoittaen. Lämpötila on pidettävä alhaisena, koska kuumassa liuoksessa glyseroli hapettuu esteröimisen (esterinmuodostuksen) sijaan typpihapolla.
Mutta koska reaktio etenee vapauttaen paljon lämpöä, seosta on jäähdytettävä jatkuvasti (yleensätehty jäällä). Yleensä sitä pidetään noin 0 °C:ssa, 25 °C:n merkin ylittäminen voi uhata räjähdyksellä. Lämpötilaa seurataan jatkuvasti lämpömittarilla.
Nitroglyseriini on raskaampaa kuin vesi, mutta kevyempi kuin mineraalihapot (typpi- ja rikkihapot). Siksi reaktioseoksessa tuote on erillisessä kerroksessa pinnalla. Reaktion päätyttyä astia on jäähdytettävä, odotettava, kunnes enimmäismäärä nitroglyseriiniä kertyy yläkerrokseen, ja valuta se sitten toiseen astiaan kylmällä vedellä. Sitten tulee intensiivinen pesu suurissa vesimäärissä. Tämä on välttämätöntä nitroglyseriinin puhdistamiseksi kaikista epäpuhtauksista mahdollisimman hyvin. Tämä on tärkeää, koska yhdessä reagoimattomien happojen jäännösten kanssa aineen räjähtävyys kasvaa useita kertoja.
Teollisuustuotanto
Teollisuudessa nitroglyseriinin hankintaprosessi on jo pitkään automatisoitu. Tällä hetkellä käytössä oleva järjestelmä pääpiirteissään keksi vuonna 1935 Biazzi (ja sitä kutsutaan Biazzi-asennukseksi). Sen tärkeimmät tekniset ratkaisut ovat erottimet. Pesemättömän nitroglyseriinin primääriseos erotetaan ensin erottimessa keskipakovoimien vaikutuksesta kahteen faasiin - nitroglyseriiniä sisältävä faasi viedään jatkopesuun, ja hapot jäävät erottimeen.
Muut tuotantovaiheet ovat samat kuin vakiovaiheet. Eli sekoittamalla glyserolia ja nitraustaseokset reaktorissa (valmistettu erikoispumppujen avulla, sekoitettu turbiinisekoittimella, jäähdytys on tehokkaampaa - freonilla), useita pesuvaiheita (vedellä ja lievästi alkalisoidulla vedellä), joista jokaista edeltää vaihe, jossa on erotin.
Biazzin tehdas on melko turvallinen ja sen suorituskyky on melko korkea verrattuna muihin tekniikoihin (yleensä kuitenkin suuri määrä tuotetta häviää pesun aikana).
Kodin olosuhteet
Valitettavasti, vaikkakin melko onneksi, nitroglyseriinin valmistaminen kotona sisältää liikaa vaikeuksia, jotka eivät useimmiten ole tuloksen arvoisia.
Ainoa mahdollinen tapa syntetisoida kotona on saada nitroglyserolia glyserolista (kuten laboratoriomenetelmässä). Ja tässä suurin ongelma on rikki- ja typpihappo. Näiden reagenssien myynti on rajoitettu tietyille juridisille henkilöille, ja hallitus valvoo sitä tiukasti.
Ilmeinen ratkaisu on syntetisoida ne itse. Jules Verne romaanissaan "Salaperäinen saari", joka puhui jaksosta, jossa päähenkilöt tuottavat nitroglyseriiniä, jätti pois prosessin viimeisen hetken, mutta kuvasi hyvin yksityiskohtaisesti rikki- ja typpihapon valmistusprosessia.
jne. Onko se keskivertoriippuvaisella ihmisellä? Epätodennäköistä. Siksi kotitekoinen nitroglyseriini jää useimmissa tapauksissa vain haaveeksi.
