Nitroglütseriin – üks kuulsamaid lõhkeaineid, dünamiidi koostise aluseks. Oma omaduste tõttu on see leidnud laialdast rakendust paljudes tööstusvaldkondades, kuid siiani on üks peamisi sellega seotud probleeme ohutuse küsimus.
Ajalugu
Nitroglütseriini ajalugu algab Itaalia keemiku Ascanio Sobreroga. Ta sünteesis selle aine esmakordselt 1846. aastal. Algselt anti sellele nimi püroglütseriin. Juba Sobrero avastas oma suure ebastabiilsuse – nitroglütseriin võib plahvatada isegi nõrkade põrutuste või löökide korral.
Nitroglütseriini plahvatuse võimsus muutis sellest teoreetiliselt paljulubava reaktiivi kaevandus- ja ehitustööstuses – see oli palju tõhusam kui tol ajal eksisteerinud lõhkeainete tüübid. Nimetatud ebastabiilsus kujutas siiski liiga suurt ohtu selle ladustamise ja transportimise ajal – nii et nitroglütseriin pandi tagapõleti.
Asjad muutusid veidi Alfred Nobeli ja tema pere ilmumisega- isa ja pojad alustasid selle aine tööstuslikku tootmist 1862. aastal, hoolimata kõigist sellega seotud ohtudest. Juhtus aga midagi, mis oleks pidanud varem või hiljem juhtuma – tehases toimus plahvatus ja Nobeli noorem vend suri. Isa läks pärast leina kannatamist pensionile, kuid Alfredil õnnestus tootmist jätkata. Ohutuse parandamiseks segas ta nitroglütseriini metanooliga – segu oli stabiilsem, kuid väga tuleohtlik. See ei olnud ikka veel lõplik.
Neist sai dünamiit – nitroglütseriin, mille absorbeerib kobediatomiit (settekivim). Aine plahvatusohtlikkus on vähenenud mitme suurusjärgu võrra. Hiljem segu täiustati, kobediatomiit asendati tõhusamate stabilisaatoritega, kuid olemus jäi samaks - vedelik imendus ja lakkas plahvatamast väikseimast raputusest.
Füüsikalised ja keemilised omadused
Nitroglütseriin on lämmastikhappe ja glütserooli nitroester. Tavatingimustes on see kollakas viskoosne õline vedelik. Nitroglütseriin on vees lahustumatu. Nobel kasutas seda omadust: et nitroglütseriin pärast transportimist kasutamiseks ette valmistada ja metanoolist vabastada, pesi segu veega - metüülalkohol lahustus selles ja lahkus ning nitroglütseriin jäi alles. Sama omadust kasutatakse ka nitroglütseriini valmistamisel: sünteesiprodukti pestakse veega, et eemaldada reaktiivide jäägid.
Nitroglütseriin hüdrolüüsib (moodustab glütserooli ja lämmastikhapet) kuumutamisel. Ilmakuumutamisel toimub leeliseline hüdrolüüs.
Plahvatusohtlikud omadused
Nagu juba mainitud, on nitroglütseriin äärmiselt ebastabiilne. Siinkohal tasub aga teha oluline märkus: see on vastuvõtlik just mehaanilisele pingele – plahvatab põrutusest või löögist. Kui panite selle lihts alt põlema, põleb vedelik suure tõenäosusega vaikselt ilma plahvatuseta.
Nitroglütseriini stabiliseerimine. Dünamiit
Nobeli esimene kogemus nitroglütseriini stabiliseerimisel oli dünamiit – diiselguur neelas vedeliku täielikult ja segu oli ohutu (kuni see muidugi lammutuspommis aktiveeriti). Kobediatomiiti kasutatakse kapillaarefekti tõttu. Mikrotuubulite olemasolu sellel tõul põhjustab vedeliku (nitroglütseriini) tõhusat imendumist ja selle pikaajalist säilimist.
Laboratooriumi saamine
Reaktsioon nitroglütseriini saamiseks laboris on nüüd sama, mis Sobrero puhul – esterdamine väävelhappe juuresolekul. Esiteks võetakse lämmastik- ja väävelhappe segu. Happeid on vaja kontsentreeritult, väikese koguse veega. Edasi lisatakse segule järk-järgult väikeste portsjonitena pidev alt segades glütseriin. Temperatuuri tuleb hoida madalal, sest kuumas lahuses esterdamise (estri moodustumise) asemel oksüdeerub glütserool lämmastikhappega.
Kuid kuna reaktsioon kulgeb suure hulga soojuse vabanemisega, tuleb segu pidev alt jahutada (tavaliseltjääga tehtud). Reeglina hoitakse seda umbes 0 ° C, üle 25 ° C võib ähvardada plahvatus. Temperatuuri jälgitakse pidev alt termomeetriga.
Nitroglütseriin on raskem kui vesi, kuid kergem kui mineraalsed (lämmastik- ja väävelhapped). Seetõttu asetseb toode reaktsioonisegus pinnal eraldi kihina. Pärast reaktsiooni lõppu tuleb anum maha jahutada, oodata, kuni ülemisse kihti koguneb maksimaalne kogus nitroglütseriini ja seejärel valada see külma veega teise anumasse. Seejärel tuleb intensiivne pesemine suurtes kogustes vees. See on vajalik selleks, et nitroglütseriin võimalikult hästi puhastada kõigist lisanditest. See on oluline, sest koos reageerimata hapete jääkidega suureneb aine plahvatusohtlikkus mitu korda.
Tööstuslik tootmine
Tööstuses on nitroglütseriini saamise protsess juba ammu automatiseeritud. Praegu kasutusel oleva süsteemi oma põhiaspektides leiutas 1935. aastal Biazzi (ja seda nimetatakse Biazzi installatsiooniks). Peamised tehnilised lahendused selles on separaatorid. Pesemata nitroglütseriini esmane segu eraldatakse kõigepe alt separaatoris tsentrifugaaljõudude toimel kaheks faasiks – nitroglütseriiniga faasi viiakse edasiseks pesemiseks ja happed jäävad separaatorisse.
Ülejäänud tootmisetapid on samad, mis standardsed. See tähendab glütserooli ja nitreerimise segamistsegud reaktoris (toodetakse spetsiaalsete pumpade abil, segatakse turbiini segajaga, jahutamine on võimsam - freooniga), mitu pesuetappi (vee ja kergelt leeliselise veega), millest igaühele eelneb etapp eraldaja.
Biazzi tehas on üsna ohutu ja teiste tehnoloogiatega võrreldes üsna kõrge jõudlusega (samas läheb pesemise käigus tavaliselt suur kogus toodet kaotsi).
Kodutingimused
Kahjuks, kuigi pigem õnneks, kaasneb nitroglütseriini kodus valmistamisega liiga palju raskusi, mis enamasti pole tulemust väärt.
Ainus võimalik viis kodus sünteesimiseks on nitroglütseriini saamine glütseroolist (nagu laborimeetodil). Ja siin on põhiprobleemiks väävel- ja lämmastikhape. Nende reaktiivide müük on piiratud teatud juriidilistele isikutele ja seda kontrollib rangelt valitsus.
Ilmne lahendus on need ise sünteesida. Jules Verne oma romaanis "Saladuslik saar", rääkides episoodist, kuidas peategelased nitroglütseriini tootsid, jättis protsessi viimase hetke välja, kuid kirjeldas väga üksikasjalikult väävel- ja lämmastikhappe saamise protsessi.
jne. Kas keskmisel sõltlasel on see? Ebatõenäoline. Seetõttu jääb omatehtud nitroglütseriin enamikul juhtudel vaid unistuseks.
