Nitroglycerin er et eksplosivt stoff å produsere. Historien om etableringen av nitroglyserin og dets interessante egenskaper. Se hva "Nitroglyserin" er i andre ordbøker

Hvis den italienske kjemikeren A. Sombrero (Sobre-ro) på et tidspunkt hadde blandet det sammen og brukt fosforsyre i stedet for salpetersyre, ville han ha blitt en god farmasøyt, og han ville aldri ha visst hva pyroteknikk er, og han ville ha blitt oppdageren av stoffet "glycerofosfat" , brukt for utmattelse av kroppen. Tross alt ville det vært bedre om han oppfant den berømte hatten. Skjebnen bestemte imidlertid noe annet, og det var han som i 1846 syntetiserte det mest kjente eksplosive trinitroglyserin (det berømte nitroleumet eller rett og slett nitroglyserin) i Pelus' laboratorium.

Først tilskrev Charles Wurtz (1817-1884) ham en fettlignende struktur (1854), ettersom samtidige anså det som "feil". Tiden setter alt på sin plass og i dag er det nøyaktig fastslått at nitroglyserin faktisk ikke er en nitroforbindelse, men en ester av salpetersyre. Derfor er det mer riktig å kalle det "glyseroltrinitrat". I medisinsk praksis begynte nitroglyserin tilsynelatende å bli brukt som et kardiovaskulært legemiddel etter at oppfinneren, med smerte i hjertet, innså at han ble overlatt til å leve ved en tilfeldighet.

Til og med spor av nitroglyserin kan påvises ved Werbers test: når anilin og konsentrert svovelsyre tilsettes, dannes det en lilla farge, som ved fortynning med vann endres til grønn. I nærvær av difenylamin og konsentrert svovelsyre gir nitroglyserin, som alle nitroderivater, en blå farge.
Ved å varme den opp med en lutløsning og kaliumbisulfat frigjøres akrolein, et kvalmende, skarpt produkt som lukter som en julegås brent i ovnen.

Nitroglycerin av høy kvalitet må tåle Abel-testen: ved 65 ° C skal jod-stivelsespapir ikke farges av nitrogenoksider som frigjøres under nedbrytning.
På et tidspunkt (1872) foreslo de franske kjemiker-oppfinnerne Boutmi og Faucher original måte for å redusere selvoppvarming i syntesen av nitroglyserin og foreslo å forhåndsforberede to blandinger: sulfat-glyserin og svovelnitrat. Deretter ble de blandet avkjølt, mens tiden for hovedreaksjonen ble forlenget med en dag. Denne metoden ble raskt introdusert i Vaunge (Frankrike), Namur (Belgia) og Dember (England). Som praksis har vist, kunne ikke selv det lave utbyttet av sluttproduktet og lengden på operasjonene over tid garantere sikkerheten til en slik syntese. Langvarig kontakt av det resulterende nitroglyserin med et aggressivt miljø økte faren for spontan oksidasjon, noe som førte til en ny serie industrielle eksplosjoner.
Et viktig poeng for å øke sikkerheten ved nitroglyserinsyntese var bruken av å blåse reaksjonsmassen med trykkluft. Denne operasjonen ble først introdusert på Mowbray-fabrikken i Massachusetts og fungerte bra.
Siden 1880 har de fleste nitroglyserinfabrikker gått over til den såkalte Nobelmetoden

Denne uregelmessige substansen har to smeltepunkter på 13,5°C og 2,9°C for en stabil og labil krystallinsk modifikasjon. Dens relative tetthet i flytende tilstand 1,60115 og 1,59320, egenvekt av krystaller 1,735. Produktet er utsatt for hypotermi. Krystaller av den labile modifikasjonen har en triklinisk form, mens de stabile har en bipyramidal-ortorombisk form. Nitroglycerin går lett fra en labil tilstand til en stabil tilstand når temperaturen øker med 10°C.
Nitroglycerin detonerer ved støt (spesielt mellom jerngjenstander), rask oppvarming over 200 °C eller ved kontakt med en varm gjenstand:

4C3H5(ONO2)3 -> 6N2 + 2СО2 + O2 + 10Н2О

I dette tilfellet dannes 650 liter gassformige stoffer fra 1 kg nitroglyserin.
Det har blitt lagt merke til at dens tendens til å detonere ved støt reduseres betydelig når den brukes i produksjon av utstyr laget av bly eller kobber.

Chamnion var den første som studerte termisk ødeleggelse av små mengder nitroglyserin: ved 185°C frigjør det aktivt brune damper, ved 194°C fordamper det sakte, ved 200°C fordamper det raskt, ved 218°C brenner det raskt, kl. 241°C brenner det hardt
eksploderer, ved 257°C detonerer den kraftig, ved 267°C eksploderer den svakere, og ved 287°C detonerer den svakt med en flamme.
Imidlertid slo Conn på et tidspunkt fast at ved sammenstøt detonerer nitroglyserin en størrelsesorden kraftigere enn på en varm metallplate, der eksplosjonen kan ha form av et svakt blitz.
Nitroglycerin kommer inn mer snikende, oppvarmet ikke dråpe for dråpe, men i en masse. Oppvarmingen til kokepunktet (~180-184°C) ender med en kraftig eksplosjon.

I motsetning til hva mange tror, ​​er nitroglyserin vanskelig å antenne.
Det tente nitroglyserinet brenner gradvis inntil temperaturen på massen overstiger 180°C og det oppstår en eksplosjon!
Nitroglycerin er et av de kraftigste eksplosivene. Den har en positiv oksygenbalanse (+3,5%). Dens detonasjonshastighet når opp til 7,7 km/s, selv om lavhastighetsmoduser for eksplosjonen er kjent, ikke over 1,5 km/s. Eksplosjonsvarmen av nitroglyserin er 6220 kJ/kg, og effektiviteten i en blybombe (Trauzl-test) er 550 ml. Detonasjonen er forårsaket av en last på 2 kg som faller fra en høyde på bare 4 cm.

Frosset nitroglyserin er nesten 3-10 ganger mindre følsomt for støt, men det tåler friksjon veldig lunefullt og er derfor enda farligere. Det beste middelet for pålitelig detonasjon er det en kapsel med kvikksølvfulminat (0,1-0,3 g for væske og 1-2 g for frossen). Det er i fast tilstand nitroglyserin utvikler en rekord detonasjonshastighet på 9,15 km/s.
Det løser godt opp noen organiske stoffer, for eksempel kamfer og "oppløselig pyroxylin" (kollodium). På grunn av denne verdifulle kvaliteten og utmerkede brennbare egenskaper, er nitroglyserin mye brukt i produksjonen. moderne arter krutt og fast rakettdrivstoff.

Nitroglycerin i store doser viser giftige egenskaper. Absorberes fritt gjennom huden og forårsaker svimmelhet og alvorlig hodepine, som kun kan elimineres med en kopp sterk kaffe, gjerne med analgin. Interessant nok tolererer erfarne arbeidere kontakt med den lumske væsken smertefritt. Men, som kjent, har ingen ennå taklet en dose på mer enn 10 g tatt oralt.

Nitroglycerin er et av de mest kjente eksplosivene, grunnlaget for dynamitt. Den har funnet bred anvendelse i mange områder av industrien på grunn av dens egenskaper, men fortsatt er et av hovedproblemene knyttet til det spørsmålet om sikkerhet.

Historie

Historien om nitroglyserin begynner med den italienske kjemikeren Ascaño Sobrero. Han syntetiserte først dette stoffet i 1846. Det ble opprinnelig gitt navnet pyroglyserin. Sobrero oppdaget allerede dens store ustabilitet - nitroglyserin kunne eksplodere selv fra svake støt eller slag.

Den eksplosive kraften til nitroglyserin gjorde det teoretisk sett til et lovende reagens i gruve- og anleggsindustrien - det var mye mer effektivt enn eksplosivertypene som fantes på den tiden. Den nevnte ustabiliteten skapte imidlertid en for stor trussel under lagring og transport - så nitroglyserin ble skrinlagt.

Ting beveget seg litt da familien hans dukket opp - far og sønner etablerte industriell produksjon av dette stoffet i 1862, til tross for alle farene forbundet med det. Men det som måtte skje før eller siden skjedde - det var en eksplosjon på fabrikken, og yngre bror Nobel døde. Etter å ha lidd sorg trakk faren seg, men Alfred klarte å fortsette produksjonen. For å øke sikkerheten blandet han nitroglyserin med metanol – blandingen var mer stabil, men svært brannfarlig. Det var fortsatt ikke en endelig avgjørelse.

Det var dynamitt - nitroglyserin absorbert av kiselgur (sedimentær bergart). Eksplosiviteten til stoffet har gått ned med flere størrelsesordener. Senere ble blandingen forbedret, kiselgur ble erstattet med mer effektive stabilisatorer, men essensen forble den samme - væsken ble absorbert og sluttet å eksplodere ved det minste støt.

Fysiske og kjemiske egenskaper

Nitroglycerin er en nitroester av salpetersyre og glyserin. Under normale forhold er det en gulaktig, tyktflytende oljeaktig væske. Nitroglycerin er uløselig i vann. Nobel utnyttet denne egenskapen: for å forberede nitroglyserin for bruk etter transport og frigjøre det fra metanol, vasket han blandingen med vann - metylalkohol løste seg opp i det og gikk, men nitroglyserinet ble igjen. Den samme egenskapen brukes i produksjonen av nitroglyserin: synteseproduktet vaskes med vann for å fjerne eventuelle gjenværende reagenser.

Nitroglycerin hydrolyserer (for å danne glyserol og salpetersyre) ved oppvarming. Alkalisk hydrolyse skjer uten oppvarming.

Eksplosive egenskaper

Som allerede nevnt er nitroglyserin ekstremt ustabilt. Imidlertid er det verdt å gjøre et viktig notat her: det er utsatt for mekanisk stress - det eksploderer fra et støt eller slag. Hvis du bare setter fyr på den, vil væsken mest sannsynlig brenne stille uten en eksplosjon.

Stabilisering av nitroglyserin. Dynamitt

Nobels første eksperiment med å stabilisere nitroglyserin var dynamitt - kiselgur absorberte væsken fullstendig, og blandingen var trygg (inntil den selvfølgelig ble aktivert i en rivningsbombe). Grunnen til at kiselgur brukes er at tilstedeværelsen av mikrotubuli i denne bergarten bestemmer den effektive absorpsjonen av væske (nitroglyserin) og dens retensjon der i lang tid.

Fås i laboratoriet

Reaksjonen for å produsere nitroglyserin i laboratoriet er nå fortsatt den samme som brukes av Sobrero - forestring i nærvær av svovelsyre. Først tas en blanding av salpetersyre og svovelsyre. Syrer må konsentreres, med en liten mengde vann. Deretter tilsettes glyserin gradvis til blandingen i små porsjoner under konstant omrøring. Temperaturen må holdes lav, siden i en varm løsning, i stedet for esterifisering (dannelse av en ester), vil det oppstå oksidasjon av glyserol salpetersyre.

Men siden reaksjonen frigjør en stor mengde varme, må blandingen hele tiden avkjøles (vanligvis gjøres dette med is). Som regel forblir det rundt 0 ° C over 25 ° C kan føre til en eksplosjon. Temperaturen overvåkes kontinuerlig ved hjelp av et termometer.

Nitroglycerin er tyngre enn vann, men lettere enn mineralsyrer (salpetersyre og svovelsyre). Derfor vil produktet i reaksjonsblandingen ligge i et eget lag på overflaten. Etter at reaksjonen er fullført, må karet avkjøles ytterligere, vent til maksimal mengde nitroglyserin har samlet seg i topplaget, og hell det deretter i en annen beholder med kaldt vann. Så kommer intensiv vask i store mengder vann. Dette er nødvendig for å rense nitroglyserin best mulig fra alle urenheter. Dette er viktig, for når det kombineres med rester av ureagerte syrer, øker stoffets eksplosjonsfare flere ganger.

Industriell produksjon

I industrien har prosessen med å produsere nitroglyserin lenge vært automatisert. Systemet som for tiden brukes, i sine hovedaspekter, ble oppfunnet tilbake i 1935 av Biazzi (og det er det det kalles - Biazzi-installasjonen). De viktigste tekniske løsningene i den er separatorer. Den primære blandingen av uvasket nitroglyserin er først i separatoren under påvirkning av sentrifugalkrefter er delt inn i to faser - den med nitroglyserin tas for videre vask, og syrene forblir i separatoren.

De gjenværende stadiene av produksjonen faller sammen med de vanlige. Det vil si å blande glyserin og en nitreringsblanding i en reaktor (produsert ved hjelp av spesielle pumper, blandet med en turbinblander, kraftigere kjøling ved bruk av freon), flere vasketrinn (med vann og lett alkalisert vann), før hver av dem er en trinn med en separator.

Biazzi-installasjonen er ganske sikker og har en ganske høy produktivitet sammenlignet med andre teknologier (men vanligvis et stort nummer av produktet går tapt under vask).

Hjemmeforhold

Dessverre, selv om, snarere, heldigvis, er syntesen av nitroglyserin hjemme forbundet med for mange vanskeligheter, og overvinner som generelt ikke er verdt resultatet.

Den eneste mulige syntesemetoden hjemme er å få nitroglyserin fra glyserin (som i laboratoriemetoden). Og her er hovedproblemet svovelsyre og salpetersyre. Salg av disse reagensene er kun tillatt til visse juridiske personer og er strengt kontrollert av staten.

Den åpenbare løsningen er å syntetisere dem selv. Jules Verne i sin roman "Den mystiske øya", som snakket om episoden med produksjon av nitroglyserin av hovedpersonene, utelot det siste øyeblikket av prosessen, men beskrev i stor detalj prosessen med å oppnå svovelsyre og salpetersyre.

De som virkelig er interessert kan se i boken (første del, kapittel sytten), men det er en hake - den ubebodde øya var bokstavelig talt full av de nødvendige reagensene, så heltene hadde til rådighet svovelkis, alger, en mye kull (til forbrenning), kaliumnitrat og så videre. Vil den gjennomsnittlige avhengige personen ha dette? Neppe. Derfor forblir hjemmelaget nitroglyserin i de aller fleste tilfeller bare en drøm.

Oppfinner: Alfred Nobel
Et land: Sverige
Oppfinnelsens tid: 1867

I flere århundrer visste folk bare én ting eksplosiv- svart, mye brukt både i krig og i fredelige sprengningsoperasjoner. Men andre halvdel av 1800-tallet var preget av oppfinnelsen av en hel familie av nye eksplosiver, hvis destruktive kraft var hundrevis og tusenvis av ganger større enn krutt.

Opprettelsen deres ble innledet av flere funn. Tilbake i 1838 utførte Pelouz de første eksperimentene med nitrering organisk materiale. Essensen av denne reaksjonen er at mange karbonholdige stoffer, når de behandles med en blanding av konsentrerte salpeter- og svovelsyrer, gir fra seg hydrogenet, tar til gjengjeld nitrogruppen NO2 og blir til et kraftig eksplosiv.

Andre kjemikere har undersøkt dette interessante fenomenet. Spesielt oppnådde Schönbein, ved å nitrere bomull, pyroxylin i 1846. I 1847, ved å virke på lignende måte på glyserin, oppdaget Sobrero nitroglyserin, et eksplosiv som hadde kolossal destruktiv kraft. Til å begynne med var ingen interessert i nitroglyserin. Sobrero selv kom tilbake til eksperimentene sine bare 13 år senere og beskrev den nøyaktige metoden for nitrering av glyserol.

Etter dette fant det nye stoffet bruk i gruvedrift. Til å begynne med ble den helt i en brønn, plugget med leire og eksplodert ved hjelp av en patron dyppet i den. Den beste effekten ble imidlertid oppnådd når kapselen med kvikksølvfulminat ble antent.

Hva forklarer den eksepsjonelle eksplosive kraften til nitroglyserin? Det ble funnet at det under en eksplosjon brytes ned, som et resultat av at gassene CO2, CO, H2, CH4, N2 og NO først dannes, som igjen samhandler med hverandre og frigjør en enorm mengde varme. Den endelige reaksjonen kan uttrykkes med formelen: 2C3H5(NO3)3 = 6CO2 + 5H2O + 3N + 0,5O2.

Oppvarmet til enorme temperaturer utvider disse gassene seg raskt og påvirker miljø kolossalt trykk. Sluttprodukter eksplosjoner er helt ufarlige. Alt dette så ut til å gjøre nitroglyserin uunnværlig i underjordisk sprengning. Men det viste seg snart at produksjon, lagring og transport av dette flytende eksplosivet er beheftet med mange farer.

Generelt er ren nitroglyserin ganske vanskelig å antenne fra åpen flamme. Den antente råtne flammen brant i den uten at det fikk konsekvenser. Men dens følsomhet for støt og støt (detonasjon) var mange ganger høyere enn for svartkrutt. Når et støt, ofte svært liten, skjedde i lagene som ble utsatt for risting, skjedde det en rask temperaturøkning før starten på en eksplosiv reaksjon. Minieksplosjonen av de første lagene ga et nytt slag mot de dypere lagene, og dette fortsatte helt til eksplosjonen av hele materiemassen skjedde.

Noen ganger, uten ytre påvirkning, begynte nitroglyserin plutselig å dekomponere til organiske syrer, ble raskt mørkere, og da var den minste risting av flasken nok til å forårsake en forferdelig eksplosjon. Etter en rekke ulykker ble bruken av nitroglyserin nærmest universelt forbudt. De industrimennene som begynte å produsere dette eksplosivet hadde to alternativer - enten finne en tilstand der nitroglyserin ville være mindre følsom for detonasjon, eller begrense produksjonen.

En av de første som ble interessert i nitroglyserin var den svenske ingeniøren Alfred Nobel, som grunnla et anlegg for produksjonen. I 1864 ble fabrikken hans sprengt sammen med arbeiderne. Fem mennesker døde, deriblant Alfreds bror Emil, som var knapt 20 år gammel. Etter denne katastrofen sto Nobel overfor betydelige tap - det var ikke lett å overbevise folk om å investere penger i et så farlig foretak.

I flere år studerte han egenskapene til nitroglyserin og klarte til slutt å etablere dens helt sikre produksjon. Men problemet med transport gjensto. Etter mange eksperimenter fant Nobel at nitroglyserin oppløst i alkohol er mindre følsomt for detonasjon. Denne metoden ga imidlertid ikke fullstendig pålitelighet. Søket fortsatte, og deretter bidro en uventet hendelse til å løse problemet på en glimrende måte.

Ved transport av flasker med nitroglyserin, for å myke opp ristingen, ble de plassert i kiselgur - en spesiell infusorjord utvunnet i Hannover. Diatoméjord besto av flintskjell av alger med mange hulrom og tubuli. Og så en dag, under forsendelsen, gikk en flaske nitroglyserin i stykker og innholdet rant på bakken. Nobel hadde ideen om å utføre flere eksperimenter med denne diatoméjorden impregnert med nitroglyserin.

Det viste seg at de eksplosive egenskapene til nitroglyserin ikke ble redusert i det hele tatt på grunn av det faktum at det ble absorbert av porøs jord, men dets følsomhet for detonasjon ble redusert flere ganger. I denne tilstanden eksploderte den verken fra friksjon, eller fra en svak støt, eller fra forbrenning. Men da en liten mengde kvikksølvfulminat ble antent i en metallkapsel, skjedde det en eksplosjon med samme kraft som ren nitroglyserin i samme volum. Det var med andre ord akkurat det som skulle til, og til og med mye mer enn det Nobel håpet å få. I 1867 tok han patent på forbindelsen han oppdaget, som han kalte dynamitt.

Den eksplosive kraften til dynamitt er like enorm som den til nitroglyserin: 1 kg dynamitt på 1/50 000 av et sekund utvikler en kraft på 1 000 000 kgm, det vil si tilstrekkelig til å løfte 1 000 000 kg med 1 m Dessuten, hvis 1 kg svart pulver ble til gass på 0,01 sekunder, deretter 1 kg dynamitt - på 0,00002 sekunder. Men med alt dette eksploderte dynamitt av høy kvalitet bare fra et veldig sterkt slag. Tent ved berøring av ild, brant det gradvis uten en eksplosjon, med en blåaktig flamme.

En eksplosjon skjedde først da en stor masse dynamitt (mer enn 25 kg) ble antent. Dynamitt, som nitroglyserin, ble best detonert ved detonasjon. For dette formålet oppfant Nobel, i samme 1867, en brennbar kapseldetonator. Dynamitt fant umiddelbart bred anvendelse i bygging av motorveier, tunneler, kanaler, jernbaner og andre gjenstander, som i stor grad forutbestemte den raske veksten av formuen til oppfinneren. Nobel grunnla den første fabrikken for produksjon av dynamitt i Frankrike, deretter etablerte han produksjonen i Tyskland og England. I løpet av tretti år ga dynamitthandelen Nobels enorme rikdom – rundt 35 millioner kroner.

Prosessen med å lage dynamitt kom ned til flere operasjoner. Først av alt var det nødvendig å skaffe nitroglyserin. Dette var det vanskeligste og farligste øyeblikket i hele produksjonen. Nitreringsreaksjonen skjedde når 1 del glyserol ble behandlet med tre deler konsentrert salpetersyre i nærvær av 6 deler konsentrert svovelsyre. Ligningen var som følger: C3H5(OH)3 + 3HNO3 = C3H5(NO3)3 + 3H2O.

Svovelsyre deltok ikke i forbindelsen, men dens tilstedeværelse var nødvendig for det første for absorpsjon av vann som ble frigjort som et resultat av reaksjonen, som ellers ved å fortynne salpetersyre derved ville forhindre fullstendigheten av reaksjonen, og for det andre for frigjøring av det resulterende nitroglyserin fra løsning i salpetersyre, siden det, som er svært løselig i denne syren, ikke ble oppløst i blandingen med svovelsyre.

Nitrering ble ledsaget av en sterk frigjøring av varme. Videre, hvis, som et resultat av oppvarming, temperaturen på blandingen steg over 50 grader, ville reaksjonsforløpet gå i den andre retningen - oksidasjon av nitroglyserin ville begynne, ledsaget av rask frigjøring av nitrogenoksider og enda større oppvarming, noe som kan føre til en eksplosjon.

Derfor måtte nitrering utføres med konstant avkjøling av blandingen av syrer og glyserin, tilsetning av sistnevnte litt etter litt og konstant omrøring i hver porsjon. Nitroglycerin, dannet direkte ved kontakt med syrer, med en lavere tetthet sammenlignet med den sure blandingen, fløt til overflaten og kunne lett samles opp ved slutten av reaksjonen.

Fremstillingen av syreblandingen ved Nobels fabrikker foregikk i store sylindriske støpejernskar, hvorfra blandingen kom inn i det såkalte nitreringsapparatet. I en slik installasjon var det mulig å behandle ca. 150 kg glyserin om gangen. Ved å introdusere den nødvendige mengden syreblanding og avkjøle den (passer kald trykkluft og kaldt vann gjennom spolene) til 15-20 grader begynte de å spraye avkjølt glyserin. Samtidig ble det passet på at temperaturen i apparatet ikke kom over 30 grader. Hvis temperaturen på blandingen begynte å stige raskt og nærmet seg kritisk temperatur, kunne innholdet i karet raskt slippes ut i et stort kar med kaldt vann.

Operasjonen med å produsere nitroglyserin varte i omtrent en og en halv time. Etter dette kom blandingen inn i separatoren - en firkantet blyboks med konisk bunn og to kraner, hvorav den ene var plassert i bunnen og den andre på siden. Når blandingen hadde satt seg og separert, ble nitroglyserin frigjort gjennom toppkranen og syreblandingen gjennom bunnen. Den resulterende nitroglyserin ble vasket flere ganger for å fjerne overflødig syre, siden syren kunne reagere med den og forårsake nedbrytning, noe som uunngåelig førte til en eksplosjon.

For å unngå dette ble vann tilført et forseglet kar med nitroglyserin og blandingen ble blandet med trykkluft. Syren ble oppløst i vann, og siden tetthetene til vann og nitroglyserin var veldig forskjellige, var det ikke vanskelig å skille dem fra hverandre. For å fjerne restvann ble nitroglyserin ført gjennom flere lag med filt og bordsalt.

Som et resultat av alle disse handlingene ble det oppnådd en oljeaktig, gulaktig, luktfri og svært giftig væske (forgiftning kan oppstå enten ved å inhalere dampene eller ved å bringe dråper av nitroglyserin i kontakt med huden). Når den ble varmet opp over 180 grader, eksploderte den med forferdelig ødeleggende kraft.

Det fremstilte nitroglyserin ble blandet med kiselgur. Før dette ble kiselguren vasket og knust grundig. Den var impregnert med nitroglyserin i trekasser foret med bly inni. Etter blanding med nitroglyserin ble dynamitten gnidd gjennom en sikt og fylt i pergamentpatroner.

I kiselgurdynamitt var det kun nitroglyserin som deltok i den eksplosive reaksjonen. Senere kom Nobel på ideen om å impregnere ulike typer krutt med nitroglyserin. I dette tilfellet deltok også krutt i reaksjonen og økte eksplosjonens kraft betydelig.

Strukturformel

Sann, empirisk eller grov formel: C3H5N3O9

Kjemisk sammensetning av nitroglyserin

Molekylvekt: 227,085

Nitroglycerin (1,2,3-trinitroxypropan også glyseroltrinitrat, trinitroglyserin, trinitrin, NGC) - ester glyserol glyserol og salpetersyre. Historisk sett Russisk navn"nitroglyserin" fra synspunktet til moderne nomenklatur er feil, siden nitroglyserin ikke er en nitroforbindelse, men en nitroester (ester av salpetersyre). Når det gjelder IUPAC-nomenklaturen, er navnet 1,2,3-trinitroxypropan. Kjemisk formel 02NOCH2CH(ONO2)CH2ONO2. Vidt kjent for sine eksplosive og medisinske egenskaper. Først syntetisert av den italienske kjemikeren Ascaño Sobrero i 1847, ble det opprinnelig kalt "pyroglyserin" (italiensk: pyroglycerina).

Kvittering

I laboratoriet oppnås det ved forestring av glyserol med en blanding av konsentrert nitrogen og svovel. og glyserin må være fri for urenheter. For å sikre prosesssikkerhet og godt glyserolutbytte må blandingen ha lavt vanninnhold. Prosessen begynner med å blande oleum (eller laboratorie 98% svovelsyre) og melange. Blanding utføres under avkjøling for å forhindre termisk dekomponering av konsentrert salpetersyre. Glyserin tilsettes fra en dråpetrakt under kraftig omrøring og konstant avkjøling av kolben med is (med tilsetning av bordsalt). Temperaturkontroll utføres med kvikksølv eller elektronisk termometer. Blandeprosessen kan uttrykkes i forenklet form ved følgende reaksjon:
2H 2 SO 4 + HNO 3 ↔ H 2 SO 4 H 2 O + NO 2 HSO 4
Reaksjonen er likevekt med en sterk forskyvning av likevekt til venstre. Svovelsyre er nødvendig for å binde vann til sterke solvater og for å protonere molekyler med salpetersyre, for å danne nitrosoniumkationer +NO 2. Den positive ladningen delokaliseres over alle elektronorbitaler i kationen, noe som sikrer stabiliteten. Deretter holdes reaksjonsblandingen og glyserolen i kort tid, mens den avkjøles med is. Væsken skilles i to lag. Nitroglycerin er lettere enn nitreringsblandingen og flyter som et uklart lag. Forestringsprosessen utføres ved temperaturer rundt 0˚C. Ved lavere temperaturer er prosessens hastighet lav ved høyere temperaturer blir prosessen farlig og produktutbyttet synker kraftig. Overskridelse av temperaturen over 25 * C truer med en eksplosjon, så syntesen må utføres under streng temperaturkontroll. Ligningen for forestring av glyserol med salpetersyre i nærvær av svovelsyre kan forenkles som følger:
HOCH 2 -CHOH-CH 2 OH + 3NO 2 HSO 4 → CHONO 2 (CH 2 ONO 2) 2 + 3H 2 SO 4
Topplaget fra reaksjonsglasset (kolben) helles umiddelbart i et stort volum kaldt vann under omrøring. Vanntemperaturen bør være 6-15 °C, volumet bør være minst 100-110 ganger volumet av den oppnådde NGC. oppløses i vann, og nitroglyserin legger seg til bunnen av beholderen i form av grumsete beige dråper. Vannet tappes ut og erstattes med en ny porsjon kaldt vann med tilsetning av en liten mengde brus (1-3 vekt%). Den endelige vaskingen utføres med en liten mengde sodaoppløsning inntil den vandige fasen reagerer nøytralt. For å få renest mulig nitroglyserin (for eksempel til forskningsformål), gjennomføres en sluttrensing ved vasking med vann, noe som gjør det mulig å separere resterende brus og natriumnitrat. Ulempene med laboratorieproduksjon av NGC skyldes i stor grad behovet for å bruke et stort volum av vaskevann, noe som kraftig reduserer utbyttet av produktet på grunn av irreversible tap av NGC på grunn av løselighet i vann i praksis, disse tapene kan nå 30 -50 % av det totale oppnådde produktet. Et stort volum med skyllevann, tvert imot, lar deg skylle NGC så raskt og trygt som mulig. Utilstrekkelig vask av NGC fra urenheter og produkter av ufullstendig esterifisering fører til svært lav stabilitet av produktene (krutt, TRT, BVV, etc.) og gjør NGC ekstremt farlig. I industrien oppnås det ved kontinuerlig nitrering av glyserin med en nitreringsblanding i spesielle injektorer. Den resulterende blandingen separeres umiddelbart i separatorer (hovedsakelig Biazzi-systemer). Etter vask brukes nitroglyserin i form av en vandig emulsjon, som forenkler og gjør transporten mellom verkstedene enklere og sikrere. På grunn av mulig eksplosjonsfare lagres ikke NGC, men bearbeides umiddelbart til røykfritt pulver eller eksplosiver. Mest av produksjonslokaler bedrifter som produserer olje- og gassblandinger har verksteder for rensing og behandling av flytende avfall og annet produksjonsavfall. De mest lovende teknologiene på dette området er basert på lukkede sykluser med bruk av sirkulerende medier (vaskevann, brukt syreblanding, etc.).

Fysisk- Kjemiske egenskaper

En ester av glyserol og salpetersyre. En gjennomsiktig, viskøs, ikke-flyktig væske (som olje), utsatt for hypotermi. Blandbar med organiske løsemidler, nesten uløselig i vann (0,13 % ved 20 °C, 0,2 % ved 50 °C, 0,35 % ved 80 °C. Hydrolyserer ved oppvarming med vann til 80 °C. Nedbrytes raskt. Giftig, Absorberes gjennom huden , forårsaker hodepine Svært følsom for sjokk, friksjon, høye temperaturer, plutselig oppvarming, etc. Følsomhet for sjokk for en belastning på 2 kg - 4 cm (kvikksølvfulminat - 2 cm, TNT - 100 cm). Veldig farlig å håndtere. Når den tennes forsiktig i små mengder, brenner den ustøtt med en blå flamme. Krystallisasjonstemperatur 13,5 °C (stabil modifikasjon, labil modifikasjon krystalliserer ved 2,8 °C). Krystalliserer med en betydelig økning i følsomhet for friksjon. Når den varmes opp til 50 °C, begynner den sakte å brytes ned og blir enda mer eksplosiv. Flammepunkt ca. 200 °C. Eksplosjonsvarme 6.535 MJ/kg. Eksplosjonstemperatur 4110 °C. Til tross for den høye følsomheten er følsomheten for detonasjon ganske lav - det kreves en detonatorkapsel nr. 8 for en fullstendig eksplosjon. Detonasjonshastigheten er 7650 m/s. 8000-8200 m/s - i et stålrør med en diameter på 35 mm, initiert ved bruk av detonator nr. 8. Under normale forhold detonerer flytende NGC ofte i en lavhastighetsmodus på 1100-2000 m/s. Tetthet 1,595 g/cm³, i fast form - 1,735 g/cm³. Fast nitroglyserin er mindre følsom for støt, men mer følsom for friksjon, og er derfor svært farlig. Volumet av eksplosjonsprodukter er 715 l/kg. Høy eksplosivitet og brisans er sterkt avhengig av initieringsmetoden ved bruk av en svak detonator, er effekten relativt lav. Høy eksplosivitet i sand er 390 ml, i vann - 590 ml (krystallinsk er litt høyere), operasjonsevne (høy eksplosivitet) i en blybombe er 550 cm³. Det brukes som en komponent i enkelte flytende eksplosiver, dynamitt og hovedsakelig røykfrie pulvere (for mykning av cellulosenitrater). I tillegg brukes det i medisin i små konsentrasjoner.

applikasjon

I farmakologi Nitroglycerin tilhører kategorien stoffer som kalles vasodilatorer - medisiner som senker blodtrykket, slapper av glatt muskulatur i blodårene, bronkiene, galle- og urinveiene og mage-tarmkanalen. Det brukes hovedsakelig for angina pectoris, hovedsakelig for å lindre akutte angrep av spasmer i koronarkarene. Den er til liten nytte for å forhindre angrep på grunn av dens korte virkningsvarighet. Noen ganger brukt for emboli av den sentrale retinalarterien, samt funksjonell kolecystopati. Brukes i form av 0,5 mg tabletter som skal plasseres under tungen; samt i en 1% alkoholløsning.
I eksplosiver Nitroglycerin ble mye brukt i eksplosiver. I sin rene form er den veldig ustabil og farlig. Etter Sobreros oppdagelse av nitroglyserin foreslo den russiske kjemikeren Zinin i 1853 å bruke det til tekniske formål. 10 år senere var ingeniør Petrushevsky den første som begynte å produsere det i store mengder under hans ledelse, nitroglyserin ble brukt i gruvedrift i 1867. Alfred Nobel i 1863 oppfant en injektor-mikser for produksjon av nitroglyserin og en detonatorkapsel, og i 1867 - dynamitt, oppnådd ved å blande nitroglyserin med kiselgur (kiselgur, infusjonsjord).

Giftighet av nitroglyserin

Giftigheten til nitroglyserin forklares med at det lett og raskt absorberes gjennom huden og slimhinnene (spesielt slimhinnene i munnhulen, luftveiene og lungene) inn i blodet. En giftig dose for mennesker anses å være 25-50 mg. En dose på 50-75 mg forårsaker alvorlig forgiftning: en reduksjon i blodtrykket oppstår, alvorlig hodepine, svimmelhet, rødhet i ansiktet, alvorlig svie i halsen og i magegropen, mulig kortpustethet, besvimelse, kvalme, oppkast, kolikk, fotofobi, kortvarige symptomer og forbigående synsforstyrrelser, lammelser (spesielt av øyemusklene), tinnitus, slag av arterier, langsom puls, cyanose, kalde ekstremiteter. Kroniske effekter av nitroglyserin (kronisk forgiftning av kroppen med nitroglyserin ble observert hos arbeidere som produserer dynamitt), innånding, samt inntak store doser(100-150 mg/kg) kan være dødelig. LD100 for mennesker er 210 mg/kg, døden inntreffer innen 2 minutter. Nitroglycerin kan også forårsake alvorlig hudirritasjon. De som jobber med dynamitt utvikler gjenstridige sår under neglene og på fingrene, utslett på sålene og mellom fingrene, tørr hud og sprekker. Gni 1 dråpe nitroglyserin inn i huden forårsaket generell forgiftning som varte i 10 timer. Maksimal tillatt konsentrasjon for arbeidsområdet er 2 mg/m3.

Det hender at en vitenskapsmann ikke selv kan vurdere alle aspekter av oppdagelsen hans. Kjemikeren Ascanio Sobrero, som skaffet nitroglyserin, og industrimannen Alfred Nobel, som utviklet en metode for produksjonen, skjønte aldri at dette stoffet ikke bare kunne sprenge steiner, men også behandle angina. Det paradoksale er at begge led av denne sykdommen.

I 1847 var den talentfulle italienske kjemikeren Ascanio Sobrero i stand til å syntetisere et stoff som han kalte "pyroglyserin." Det var et trinitrat av den flerverdige alkoholen glyserol og ble derfor senere kjent som nitroglyserin. Sobrero selv trodde at det kunne være nyttig i militære anliggender - vitenskapsmannen selv tjenestegjorde en gang i hæren, kjempet i artilleriet, og selv etter slutten av fiendtlighetene fortsatte han å jobbe ved Artillery Academy. Derfor var hovedforskningen hans rettet mot å møte behovene og kravene til den raskt voksende militærindustrien.

Sobrero satte umiddelbart pris på den "eksplosive" naturen til stoffet han oppdaget - under et av eksperimentene fikk han til og med brannskader på hendene og ansiktet. Imidlertid nevnte han i artikkelen sin en annen interessant effekt av nitroglyserin. Forskeren skrev at "hvis du mister "pyroglyserin" på tungen din, begynner hodet umiddelbart å gjøre vondt." Dermed, uten å mene det, beskrev Sobrero en av de farmakologiske egenskapene til nitroglyserin, nemlig dets evne til å trekke sammen den glatte muskulaturen i blodårene.

Overraskende nok, hvis den geniale kjemikeren hadde gitt mer oppmerksomhet til denne egenskapen, kunne stoffet han oppdaget ha hjulpet ham selv - tross alt led Sobrero av angina pectoris, og han hadde ofte spasmer i koronarkarene. Nå ville legene foreskrive ham medisiner basert på det samme nitroglyserin, som lindrer dem veldig effektivt. Imidlertid falt det aldri opp for forskeren at hans "eksplosive hjernebarn" kunne brukes til fredelige formål. Han døde i 1888 av hjertesvikt, og hadde ingen anelse om at han kunne hjelpe seg selv med nitroglyserin.

Men blant europeiske leger var det en som var interessert i Sobreros artikkel om nitroglyserin nettopp fordi det forårsaker hodepine. Konstantin Göring, etter å ha lest om nitroglyserin, begynte å teste dette stoffet på frivillige og foreslo deretter å bruke det til å behandle... hodepine. Denne tilnærmingen kan overraske deg, men Hering var tilhenger av homeopati og mente at kilen burde slås ut med en kile – siden dette stoffet gir hodepine, kan det også helbrede det.

Imidlertid trodde legene i lang tid ikke på denne merkelige sakseren, som også bar et "talende etternavn" (en av betydningene av ordet "hering" er en eksentrisk), hvis ideer alltid var på grensen til absurditet og geni ( for eksempel foreslo han å behandle forgiftning med slangegift). Men merkelig nok kom en annen person til hjelp for den opprinnelige legen, som heller ikke trodde at nitroglyserin var en medisin, men var overbevist om at han hadde en stor fremtid i gruveindustrien. Han het Alfred Nobel.

Den fremtidige grunnleggeren av verdens mest prestisjefylte pris møtte Sobrero tilbake i 1850, da han var på et seminar i Paris. Oppdagelsen av den briljante italieneren interesserte Nobel og han, etter å ha patentert en metode for å produsere nitroglyserin i 1863, begynte å bygge sitt "dynamittimperium". Forresten, i motsetning til den rådende misoppfatningen, ble produktene fra Nobels fabrikker hovedsakelig ikke brukt til militære behov, men til kreative oppgaver: uten dynamitten hans på 1800-tallet ville de berømte tunnelene og kanalene, jernbanelinjene gjennom Alpene og Cordillera ikke har blitt bygget, ville Donau ikke blitt farbar ved Jernporten osv.

Alfred Nobel

Noe annet er imidlertid interessant - Nobel, uten å vite det, gjennomførte et farmakologisk eksperiment i stor skala på fabrikkene sine. Faktum er at hundrevis av mennesker jobbet i verksteder med nitroglyserin, og de ble konstant utsatt for dampene - det fantes tross alt ingen åndedrettsvern da. Det er ikke overraskende at lokale leger umiddelbart begynte å motta klager på hodepine og dårlig helse, som ligner på alvorlig forgiftning. Det var her legene husket Görings forskning, hvoretter de begynte å utføre sin egen forskning på samme måte.

Som et resultat dukket det opp en interessant ting - arbeiderne sa at ikke bare nykommere som kom til verkstedet for første gang hadde hodepine - hodepinen deres forsvant etter en uke eller to (det vil si at avhengigheten satte inn). Veteraner fra produksjonen opplevde også den samme smerten, selv i helgene - i tillegg var det til og med tilfeller av plutselig død fra krampe i koronarkar. Årsaken til "søndag" smerten ble imidlertid raskt funnet ut - det viser seg at mange på hviledagen, for å gi seg selv en fasjonabel frisyre, gned nitroglyserin inn i hodebunnen eller la en bandasje gjennomvåt i den på deres hoder.

Legen Thomas Lauder Brenton ble interessert i disse dataene - spesielt det de sa om spasmer i koronarkarene. Han innså at nitroglyserin på en eller annen måte kunne påvirke dem. Og så, etter å ha gjort flere eksperimenter i klinikken sin, innså Brenton at nitroglyserin i små doser kan lindre smerten som oppstår med angina pectoris. Riktignok forble bivirkningen i form av et "vondt hode". Derfor risikerte ikke leger å bruke det nye stoffet før, i 1887, dr. William Merrell beregnet den nøyaktige dosen av nitroglyserin som bivirkninger var minimale.

Akk, introduksjonen av den nye medisinen var ekstremt langsom, så Sobrero, som døde et år etter Merrells beregning, hadde ikke tid til å bruke den (forresten, før slutten av dagene trodde han ikke at stoffet han oppdaget kunne kurere). Og den store kjemikeren formidlet denne skepsisen til sin venn og partner Alfred Nobel. Han, som var sikker på at nitroglyserin ikke var bra for ingenting bortsett fra eksplosjoner, brukte det ikke selv da han selv begynte å ha angina. Legene foreskrev dette stoffet flere ganger til den sta "dynamittkongen", men han nektet slik behandling med ordene: "Er det ikke ironisk at legene foreskrev meg nitroglyserin for oral bruk!"