Nitroglycerine - een van de beroemdste explosieven, de basis van de samenstelling van dynamiet. Vanwege zijn kenmerken heeft het een brede toepassing gevonden in veel sectoren van de industrie, maar tot nu toe is een van de belangrijkste problemen die ermee samenhangen de kwestie van veiligheid.
Geschiedenis
De geschiedenis van nitroglycerine begint bij de Italiaanse chemicus Ascanio Sobrero. Hij synthetiseerde deze stof voor het eerst in 1846. Het kreeg oorspronkelijk de naam pyroglycerine. Sobrero ontdekte al zijn grote instabiliteit - nitroglycerine kan zelfs bij lichte hersenschuddingen of slagen exploderen.
De kracht van de explosie van nitroglycerine maakte het theoretisch tot een veelbelovend reagens in de mijnbouw- en constructie-industrie - het was veel effectiever dan de soorten explosieven die op dat moment bestonden. Deze instabiliteit vormde echter een te grote bedreiging tijdens de opslag en het transport - dus werd nitroglycerine op een laag pitje gezet.
De dingen zijn een beetje bewogen met de verschijning van Alfred Nobel en zijn familie- vader en zonen begonnen in 1862 met de industriële productie van deze stof, ondanks alle gevaren die ermee gepaard gingen. Er gebeurde echter iets dat vroeg of laat had moeten gebeuren - er vond een explosie plaats in de fabriek en de jongere broer van Nobel stierf. De vader ging, na verdriet te hebben gehad, met pensioen, maar Alfred slaagde erin de productie voort te zetten. Om de veiligheid te verbeteren, mengde hij nitroglycerine met methanol - het mengsel was stabieler, maar zeer brandbaar. Het was nog steeds niet definitief.
Ze werden dynamiet - nitroglycerine geabsorbeerd door diatomeeënaarde (sedimentair gesteente). De explosiviteit van de stof is met enkele ordes van grootte afgenomen. Later werd het mengsel verbeterd, diatomeeënaarde werd vervangen door effectievere stabilisatoren, maar de essentie bleef hetzelfde - de vloeistof werd geabsorbeerd en hield op te exploderen bij het minste schudden.
Fysische en chemische eigenschappen
Nitroglycerine is een nitro-ester van salpeterzuur en glycerol. Onder normale omstandigheden is het een geelachtige, stroperige olieachtige vloeistof. Nitroglycerine is onoplosbaar in water. Nobel gebruikte deze eigenschap: om nitroglycerine voor gebruik na transport te bereiden en het te bevrijden van methanol, waste hij het mengsel met water - methylalcohol erin opgelost en vertrokken, en nitroglycerine bleef achter. Dezelfde eigenschap wordt gebruikt bij de bereiding van nitroglycerine: het syntheseproduct wordt gewassen met water om de restanten van de reagentia te verwijderen.
Nitroglycerine hydrolyseert (om glycerol en salpeterzuur te vormen) bij verhitting. Zonderverwarming gaat alkalische hydrolyse.
Explosieve eigenschappen
Zoals reeds vermeld, is nitroglycerine extreem onstabiel. Hier is het echter de moeite waard om een belangrijke opmerking te maken: het is juist gevoelig voor mechanische belasting - het explodeert door een hersenschudding of impact. Als je het gewoon in brand steekt, zal de vloeistof hoogstwaarschijnlijk stil branden zonder een explosie.
Nitroglycerine stabilisatie. Dynamiet
Nobels eerste ervaring met het stabiliseren van nitroglycerine was dynamiet - kiezelgoer absorbeerde de vloeistof volledig en het mengsel was veilig (totdat het natuurlijk werd geactiveerd in een sloopbom). De reden waarom diatomeeënaarde wordt gebruikt, is vanwege het capillaire effect. De aanwezigheid van microtubuli in dit ras zorgt voor een effectieve absorptie van vloeistof (nitroglycerine) en de retentie daar voor een lange tijd.
Laboratorium behalen
De reactie voor het verkrijgen van nitroglycerine in het laboratorium is nu dezelfde als die gebruikt door Sobrero - verestering in aanwezigheid van zwavelzuur. Eerst wordt een mengsel van salpeterzuur en zwavelzuur genomen. Zuren zijn geconcentreerd nodig, met een kleine hoeveelheid water. Verder wordt onder constant roeren geleidelijk glycerine aan het mengsel toegevoegd in kleine porties. De temperatuur moet laag worden gehouden, omdat in een hete oplossing, in plaats van verestering (estervorming), glycerol wordt geoxideerd met salpeterzuur.
Maar aangezien de reactie verloopt met het vrijkomen van een grote hoeveelheid warmte, moet het mengsel constant worden gekoeld (meestalgedaan met ijs). In de regel wordt het rond de 0 ° C gehouden, het overschrijden van de markering van 25 ° C kan een explosie veroorzaken. De temperatuur wordt constant gecontroleerd met een thermometer.
Nitroglycerine is zwaarder dan water, maar lichter dan minerale (salpeter- en zwavelzuur) zuren. Daarom zal het product in het reactiemengsel in een aparte laag op het oppervlak liggen. Na het einde van de reactie moet het vat worden afgekoeld, wachten tot de maximale hoeveelheid nitroglycerine zich ophoopt in de bovenste laag en het vervolgens in een andere container met koud water laten lopen. Daarna volgt intensief wassen in grote hoeveelheden water. Dit is nodig om nitroglycerine zo goed mogelijk te zuiveren van alle onzuiverheden. Dit is belangrijk omdat, samen met de resten van niet-gereageerde zuren, de explosiviteit van een stof meerdere malen toeneemt.
Industriële productie
In de industrie is het proces van het verkrijgen van nitroglycerine al lang geautomatiseerd. Het systeem dat nu in gebruik is, is in zijn hoofdlijnen al in 1935 uitgevonden door Biazzi (en wordt de Biazzi-installatie genoemd). De belangrijkste technische oplossingen daarin zijn separatoren. Het primaire mengsel van ongewassen nitroglycerine wordt eerst in de separator onder invloed van centrifugale krachten in twee fasen gescheiden - die met nitroglycerine wordt genomen voor verder wassen en de zuren blijven in de separator.
De rest van de productiestappen zijn hetzelfde als de standaardstappen. Dat wil zeggen, het mengen van glycerol en nitrerenmengsels in de reactor (geproduceerd met behulp van speciale pompen, gemengd met een turbineroerder, koeling is krachtiger - met freon), verschillende wasfasen (met water en licht alkalisch water), die elk worden voorafgegaan door een fase met een scheidingsteken.
De Biazzi-fabriek is redelijk veilig en presteert redelijk goed in vergelijking met andere technologieën (meestal gaat er echter een grote hoeveelheid product verloren tijdens het wassen).
Thuisvoorwaarden
Helaas, hoewel redelijk gelukkig, brengt het maken van nitroglycerine thuis te veel moeilijkheden met zich mee, die meestal het resultaat niet waard zijn.
De enige mogelijke manier om thuis te synthetiseren, is door nitroglycerine uit glycerol te halen (zoals in de laboratoriummethode). En hier is het grootste probleem zwavelzuur en salpeterzuur. De verkoop van deze reagentia is beperkt tot bepaalde rechtspersonen en wordt strikt gecontroleerd door de overheid.
De voor de hand liggende oplossing is om ze zelf te synthetiseren. Jules Verne liet in zijn roman "The Mysterious Island" over de aflevering van de productie van nitroglycerine door de hoofdpersonen het laatste moment van het proces weg, maar beschreef in detail het proces van het verkrijgen van zwavelzuur en salpeterzuur.
enz. Zal de gemiddelde verslaafde het hebben? Onwaarschijnlijk. Daarom blijft zelfgemaakte nitroglycerine in de overgrote meerderheid van de gevallen slechts een droom.
