نیتروگلیسیرین - یکی از معروف ترین مواد منفجره، اساس ترکیب دینامیت. با توجه به ویژگی هایی که دارد در بسیاری از زمینه های صنعتی کاربرد گسترده ای پیدا کرده است، اما تاکنون یکی از مشکلات اصلی مرتبط با آن بحث ایمنی است.
تاریخ
تاریخچه نیتروگلیسیرین با آسکانیو سوبررو شیمیدان ایتالیایی آغاز می شود. او برای اولین بار این ماده را در سال 1846 سنتز کرد. نام اصلی آن پیروگلیسیرین بود. Sobrero قبلاً ناپایداری بزرگ خود را کشف کرده است - نیتروگلیسیرین می تواند حتی در اثر ضربه یا ضربه ضعیف منفجر شود.
قدرت انفجار نیتروگلیسیرین از لحاظ نظری آن را به یک معرف امیدوارکننده در صنایع معدنی و ساختمانی تبدیل کرد - بسیار مؤثرتر از انواع مواد منفجره موجود در آن زمان بود. با این حال، ناپایداری گفته شده در طول ذخیره سازی و حمل و نقل آن یک تهدید بسیار بزرگ است - بنابراین نیتروگلیسیرین در پشت مشعل قرار داده شد.
با ظاهر شدن آلفرد نوبل و خانواده اش اوضاع کمی تغییر کرد- پدر و پسر در سال 1862 تولید صنعتی این ماده را با وجود تمام خطرات مرتبط با آن آغاز کردند. با این حال، اتفاقی افتاد که باید دیر یا زود اتفاق می افتاد - انفجاری در کارخانه رخ داد و برادر کوچکتر نوبل درگذشت. پدر پس از تحمل اندوه بازنشسته شد اما آلفرد موفق به ادامه تولید شد. برای بهبود ایمنی، او نیتروگلیسیرین را با متانول مخلوط کرد - این مخلوط پایدارتر، اما بسیار قابل اشتعال بود. هنوز نهایی نشده بود.
تبدیل به دینامیت شدند - نیتروگلیسیرین جذب شده توسط خاک دیاتومه (سنگ رسوبی). قدرت انفجاری این ماده چندین مرتبه کاهش یافته است. بعداً مخلوط بهبود یافت، خاک دیاتومه با تثبیت کننده های مؤثرتر جایگزین شد، اما جوهر همان باقی ماند - مایع جذب شد و از کوچکترین تکان منفجر نشد.
خواص فیزیکی و شیمیایی
نیتروگلیسیرین یک نیترواستر از اسید نیتریک و گلیسرول است. در شرایط عادی، یک مایع روغنی مایل به زرد و چسبناک است. نیتروگلیسیرین در آب نامحلول است. نوبل از این خاصیت استفاده کرد: برای اینکه نیتروگلیسیرین را برای استفاده پس از حمل و نقل آماده کند و آن را از متانول آزاد کند، مخلوط را با آب - متیل الکل حل شده در آن شسته و ترک کرد و نیتروگلیسیرین باقی ماند. از همین ویژگی در تهیه نیتروگلیسیرین استفاده می شود: محصول سنتز با آب شسته می شود تا بقایای معرف ها از بین برود.
نیتروگلیسیرین وقتی گرم می شود هیدرولیز می شود (برای تشکیل گلیسرول و اسید نیتریک). بدونگرمایش باعث هیدرولیز قلیایی می شود.
خواص انفجاری
همانطور که قبلا ذکر شد، نیتروگلیسیرین بسیار ناپایدار است. با این حال، در اینجا ارزش یک نکته مهم را دارد: دقیقاً در معرض استرس مکانیکی است - از ضربه مغزی یا ضربه منفجر می شود. اگر فقط آن را آتش بزنید، به احتمال زیاد مایع بی صدا و بدون انفجار می سوزد.
تثبیت نیتروگلیسیرین. دینامیت
اولین تجربه نوبل در تثبیت نیتروگلیسیرین دینامیت بود - کیزلگوهر مایع را کاملاً جذب کرد و مخلوط بی خطر بود (البته تا زمانی که در یک بمب تخریب فعال شود). دلیل استفاده از خاک دیاتومه به دلیل اثر مویرگی است. وجود میکروتوبول ها در این نژاد باعث جذب موثر مایع (نیتروگلیسیرین) و ماندگاری طولانی مدت آن در آنجا می شود.
دسترسی آزمایشگاه
واکنش برای به دست آوردن نیتروگلیسیرین در آزمایشگاه در حال حاضر همان واکنشی است که توسط Sobrero - استریفیکاسیون در حضور اسید سولفوریک استفاده می شود. ابتدا مخلوطی از اسیدهای نیتریک و سولفوریک گرفته می شود. اسیدها به صورت غلیظ و با مقدار کمی آب مورد نیاز هستند. علاوه بر این، گلیسیرین به تدریج در قسمت های کوچک با هم زدن مداوم به مخلوط اضافه می شود. دما باید پایین نگه داشته شود، زیرا در محلول داغ، به جای استری شدن (تشکیل استر)، گلیسرول با اسید نیتریک اکسید می شود.
اما از آنجایی که واکنش با آزاد شدن مقدار زیادی گرما ادامه می یابد، مخلوط باید دائماً خنک شود (معمولاًبا یخ انجام می شود). به عنوان یک قاعده، در حدود 0 درجه سانتیگراد نگهداری می شود، بیش از علامت 25 درجه سانتیگراد می تواند با انفجار تهدید شود. دما دائماً با دماسنج کنترل می شود.
نیتروگلیسیرین از آب سنگین تر است، اما از اسیدهای معدنی (نیتریک و سولفوریک) سبک تر است. بنابراین، در مخلوط واکنش، محصول در یک لایه جداگانه روی سطح قرار می گیرد. پس از پایان واکنش، ظرف باید خنک شود، صبر کنید تا حداکثر مقدار نیتروگلیسیرین در لایه بالایی جمع شود و سپس آن را در ظرف دیگری با آب سرد تخلیه کنید. سپس شستشوی فشرده در حجم زیاد آب انجام می شود. این برای پاکسازی نیتروگلیسیرین از تمام ناخالصی ها به بهترین شکل ممکن ضروری است. این مهم است زیرا همراه با بقایای اسیدهای واکنش نداده، قابلیت انفجار یک ماده چندین برابر افزایش می یابد.
تولید صنعتی
در صنعت، فرآیند به دست آوردن نیتروگلیسیرین مدتهاست که به اتوماسیون کشیده شده است. سیستمی که در حال حاضر مورد استفاده قرار می گیرد، در جنبه های اصلی خود، در سال 1935 توسط Biazzi اختراع شد (و نصب Biazzi نامیده می شود). راه حل های فنی اصلی در آن جداکننده ها هستند. مخلوط اولیه نیتروگلیسیرین شسته نشده ابتدا در جداکننده تحت تأثیر نیروهای گریز از مرکز به دو فاز جدا می شود - فازی که نیتروگلیسیرین دارد برای شستشوی بیشتر گرفته می شود و اسیدها در جداکننده باقی می مانند.
بقیه مراحل تولید همانند مراحل استاندارد است. یعنی مخلوط کردن گلیسرول و نیتراتمخلوط‌های موجود در راکتور (تولید شده با پمپ‌های ویژه، مخلوط با همزن توربین، خنک‌سازی قوی‌تر است - با فریون)، چندین مرحله شستشو (با آب و آب کمی قلیایی شده)، که هر یک از آنها قبل از یک مرحله با یک جداکننده.
گیاه Biazzi کاملاً ایمن است و عملکرد نسبتاً بالایی در مقایسه با سایر فناوری ها دارد (البته معمولاً مقدار زیادی از محصول هنگام شستشو از بین می رود).
شرایط خانه
متاسفانه، اگرچه خوشبختانه، ساختن نیتروگلیسیرین در خانه با مشکلات بسیار زیادی همراه است، که عمدتاً ارزش نتیجه را ندارند.
تنها راه ممکن برای سنتز در خانه، بدست آوردن نیتروگلیسیرین از گلیسرول است (مانند روش آزمایشگاهی). و در اینجا مشکل اصلی اسیدهای سولفوریک و نیتریک است. فروش این معرف ها محدود به اشخاص حقوقی خاصی است و به شدت توسط دولت کنترل می شود.
راه حل واضح این است که خودتان آنها را سنتز کنید. ژول ورن در رمان خود "جزیره اسرار آمیز" که در مورد قسمت تولید نیتروگلیسیرین توسط شخصیت های اصلی صحبت می کند، لحظه پایانی این فرآیند را حذف کرده است، اما با جزئیات کامل فرآیند به دست آوردن اسیدهای سولفوریک و نیتریک را شرح داده است.
و غیرهآیا یک فرد معتاد متوسط به آن مبتلا خواهد شد؟ بعید. بنابراین، نیتروگلیسیرین خانگی در اکثر موارد تنها یک رویا باقی می ماند.
