Nitroglicerin – az egyik leghíresebb robbanóanyag, a dinamit összetételének alapja. Jellemzőinek köszönhetően az ipar számos területén széleskörű alkalmazásra talált, de eddig az egyik fő vele kapcsolatos probléma a biztonság kérdése.
Előzmények
A nitroglicerin története Ascanio Sobrero olasz kémikussal kezdődik. Ezt az anyagot először 1846-ban szintetizálta. Eredetileg a piroglicerin nevet kapta. Már a Sobrero is felfedezte nagy instabilitását – a nitroglicerin még gyenge rázkódástól vagy ütéstől is felrobbanhat.
A nitroglicerin robbanásának ereje elméletileg ígéretes reagenssé tette a bányászatban és az építőiparban – sokkal hatékonyabb volt, mint az akkori robbanóanyagok. Az említett instabilitás azonban túl nagy veszélyt jelentett a tárolás és a szállítás során – ezért a nitroglicerint a hátsó égőre helyezték.
A dolgok kissé megváltoztak Alfred Nobel és családja megjelenésével- apa és fiai 1862-ben kezdték meg ennek az anyagnak az ipari gyártását, minden ezzel kapcsolatos veszély ellenére. Történt azonban valami, aminek előbb-utóbb meg kellett volna történnie – a gyárban robbanás történt, Nobel öccse megh alt. Az apa, miután elszenvedte a gyászt, visszavonult, de Alfrednek sikerült folytatnia a gyártást. A biztonság javítása érdekében nitroglicerint kevert össze metanollal - a keverék stabilabb volt, de nagyon gyúlékony. Még mindig nem volt végleges.
Dinamit lett belőlük – a kovaföld (üledékes kőzet) által elnyelt nitroglicerin. Az anyag robbanékonysága több nagyságrenddel csökkent. Később a keveréket javították, a kovaföldet hatékonyabb stabilizátorokra cserélték, de a lényeg ugyanaz maradt - a folyadék felszívódik, és a legkisebb rázástól is megszűnt robbanni.
Fizikai és kémiai tulajdonságok
A nitroglicerin a salétromsav és a glicerin nitroésztere. Normál körülmények között sárgás, viszkózus olajos folyadék. A nitroglicerin vízben oldhatatlan. Nobel ezt a tulajdonságát használta: a nitroglicerin szállítás utáni felhasználásra való előkészítése és a metanoltól való megszabadítása érdekében a keveréket vízzel lemosta - metil-alkoholt oldott fel, majd távozott, és a nitroglicerin maradt. Ugyanezt a tulajdonságot használják a nitroglicerin előállításánál is: a szintézis terméket vízzel mossuk, hogy eltávolítsuk a reagensek maradványait.
A nitroglicerin hidrolizál (glicerint és salétromsavat képez) hevítés közben. Nélkülmelegítés lúgos hidrolízisbe megy.
Robbanékony tulajdonságok
Amint már említettük, a nitroglicerin rendkívül instabil. Itt azonban érdemes egy fontos megjegyzést tenni: pontosan érzékeny a mechanikai igénybevételre - rázkódástól vagy ütközéstől felrobban. Ha csak felgyújtja, a folyadék valószínűleg csendesen, robbanás nélkül ég el.
Nitroglicerin stabilizálás. Dinamit
A Nobel első tapasztalata a nitroglicerin stabilizálása terén a dinamit volt – a kovaföld teljesen felszívta a folyadékot, és a keverék biztonságos volt (amíg természetesen egy bontóbombában aktiválták). A kovaföld használatának oka a kapilláris hatás. A mikrotubulusok jelenléte ennél a fajtánál a folyadék (nitroglicerin) hatékony felszívódását és hosszú távú visszatartását eredményezi.
Laboratóriumi beszerzés
A nitroglicerin laboratóriumi előállításának reakciója most ugyanaz, mint a Sobrero-nál alkalmazott reakció – kénsav jelenlétében végzett észterezés. Először salétromsav és kénsav keverékét veszik. A savakra koncentráltan, kis mennyiségű vízzel van szükség. Ezenkívül a keverékhez fokozatosan, kis részletekben, folyamatos keverés mellett glicerint adunk. A hőmérsékletet alacsonyan kell tartani, mert forró oldatban az észterezés (észterképződés) helyett a glicerin salétromsavval oxidálódik.
De mivel a reakció nagy mennyiségű hő felszabadulásával megy végbe, a keveréket folyamatosan hűteni kell (általábanjéggel készült). Általában 0 °C körül tartják, a 25 °C-os határ túllépése robbanással fenyegethet. A hőmérsékletet folyamatosan figyeljük hőmérővel.
A nitroglicerin nehezebb, mint a víz, de könnyebb, mint az ásványi (salétromsav és kénsav). Emiatt a reakcióelegyben a termék külön rétegben fekszik a felületen. A reakció lezajlása után az edényt le kell hűteni, meg kell várni, amíg a felső rétegben a maximális mennyiségű nitroglicerin felhalmozódik, majd le kell engedni egy másik edénybe hideg vízzel. Ezután következik az intenzív mosás nagy mennyiségű vízben. Erre azért van szükség, hogy a lehető legjobban megtisztítsuk a nitroglicerint az összes szennyeződéstől. Ez azért fontos, mert az el nem reagált savak maradványaival együtt az anyag robbanékonysága többszörösére nő.
Ipari termelés
Az iparban a nitroglicerin előállításának folyamatát már régóta automatizálták. A jelenleg használatban lévő rendszert főbb vonatkozásaiban még 1935-ben Biazzi találta fel (ezt Biazzi installációnak hívják). A fő műszaki megoldások benne az elválasztók. A mosatlan nitroglicerin elsődleges keverékét először a szeparátorban centrifugális erők hatására két fázisra választják el - a nitroglicerint tartalmazót további mosáshoz veszik, és a savak a szeparátorban maradnak.
A gyártás többi lépése megegyezik a szabványos lépésekkel. Azaz a glicerin és a nitrálás keverésekeverékek a reaktorban (speciális szivattyúk segítségével, turbinás keverővel keverve, a hűtés erősebb - freonnal), több mosási lépés (vízzel és enyhén lúgosított vízzel), mindegyiket megelőzi egy szakasz elválasztó.
A Biazzi üzem meglehetősen biztonságos, és más technológiákhoz képest meglehetősen nagy teljesítményű (a mosás során azonban rendszerint nagy mennyiségű termék vész el).
Otthoni körülmények
Sajnos, bár meglehetősen szerencsére, a nitroglicerin otthoni előállítása túl sok nehézséggel jár, ami többnyire nem éri meg az eredményt.
Az otthoni szintetizálás egyetlen lehetséges módja a nitroglicerin glicerinből történő előállítása (mint a laboratóriumi módszernél). És itt a fő probléma a kénsav és a salétromsav. Ezeknek a reagenseknek az értékesítése bizonyos jogi személyekre korlátozódik, és szigorúan a kormány ellenőrzi.
A kézenfekvő megoldás az, hogy saját maga szintetizálja őket. Jules Verne "A titokzatos sziget" című regényében, amely a főszereplők nitroglicerin-termelésének epizódjáról beszél, kihagyta a folyamat utolsó pillanatát, de nagyon részletesen leírta a kénsav és salétromsav előállításának folyamatát.
stb. Meglesz ez az átlagos függő embernek? Valószínűtlen. Ezért a házi nitroglicerin az esetek túlnyomó többségében csak álom marad.
