Nitroglycerin - salah satu bahan letupan yang paling terkenal, asas komposisi dinamit. Ia telah menemui aplikasi yang meluas dalam banyak bidang industri kerana ciri-cirinya, tetapi setakat ini salah satu masalah utama yang berkaitan dengannya ialah isu keselamatan.
Sejarah
Sejarah nitrogliserin bermula dengan ahli kimia Itali Ascanio Sobrero. Dia pertama kali mensintesis bahan ini pada tahun 1846. Ia pada asalnya diberi nama pyroglycerin. Sobrero sudah pun menemui ketidakstabilannya - nitrogliserin boleh meletup walaupun akibat gegaran atau pukulan yang lemah.
Kuasa letupan nitrogliserin secara teori menjadikannya reagen yang menjanjikan dalam industri perlombongan dan pembinaan - ia jauh lebih berkesan daripada jenis bahan letupan yang wujud pada masa itu. Bagaimanapun, ketidakstabilan tersebut menimbulkan ancaman yang terlalu besar semasa penyimpanan dan pengangkutannya - jadi nitrogliserin diletakkan pada penunu belakang.
Perkara sedikit terharu dengan kemunculan Alfred Nobel dan keluarganya- bapa dan anak lelaki memulakan pengeluaran perindustrian bahan ini pada tahun 1862, walaupun semua bahaya yang berkaitan dengannya. Walau bagaimanapun, sesuatu berlaku yang sepatutnya berlaku lambat laun - letupan berlaku di kilang, dan adik lelaki Nobel meninggal dunia. Bapa, selepas mengalami kesedihan, bersara, tetapi Alfred berjaya meneruskan pengeluaran. Untuk meningkatkan keselamatan, dia mencampurkan nitrogliserin dengan metanol - campuran itu lebih stabil, tetapi sangat mudah terbakar. Ia masih belum muktamad.
Ia menjadi dinamit - nitrogliserin yang diserap oleh bumi diatom (batu enapan). Bahan letupan telah berkurangan dengan beberapa urutan magnitud. Kemudian, campuran itu diperbaiki, tanah diatom digantikan dengan penstabil yang lebih berkesan, tetapi intipatinya tetap sama - cecair diserap dan berhenti meletup daripada gegaran yang sedikit.
Sifat fizikal dan kimia
Nitroglycerin ialah nitroester asid nitrik dan gliserol. Dalam keadaan biasa, ia adalah cecair berminyak kekuningan dan likat. Nitrogliserin tidak larut dalam air. Nobel menggunakan harta ini: untuk menyediakan nitrogliserin untuk digunakan selepas pengangkutan dan membebaskannya daripada metanol, dia membasuh campuran dengan air - metil alkohol dilarutkan di dalamnya dan meninggalkannya, dan nitrogliserin kekal. Sifat yang sama digunakan dalam penyediaan nitrogliserin: produk sintesis dibasuh dengan air untuk mengeluarkan saki-baki reagen.
Nitrogliserin menghidrolisis (untuk membentuk gliserol dan asid nitrik) apabila dipanaskan. Tanpapemanasan menjadi hidrolisis alkali.
Sifat meletup
Seperti yang telah disebutkan, nitrogliserin sangat tidak stabil. Walau bagaimanapun, di sini adalah bernilai membuat kenyataan penting: ia mudah terdedah kepada tekanan mekanikal - ia meletup akibat gegaran atau kesan. Jika anda hanya membakarnya, kemungkinan besar cecair akan terbakar senyap tanpa letupan.
Penstabilan Nitrogliserin. Dinamit
Pengalaman pertama Nobel dalam menstabilkan nitrogliserin ialah dinamit - kieselguhr menyerap sepenuhnya cecair, dan campuran itu selamat (sehingga, sudah tentu, ia diaktifkan dalam bom perobohan). Sebab bumi diatom digunakan adalah kerana kesan kapilari. Kehadiran mikrotubul dalam baka ini menyebabkan penyerapan cecair (nitrogliserin) yang berkesan dan pengekalannya di sana untuk jangka masa yang lama.
Pendapatan Makmal
Tindak balas untuk mendapatkan nitrogliserin di makmal kini sama seperti yang digunakan oleh Sobrero - pengesteran dengan kehadiran asid sulfurik. Pertama, campuran asid nitrik dan sulfurik diambil. Asid diperlukan pekat, dengan sedikit air. Selanjutnya, gliserin ditambah secara beransur-ansur ke dalam campuran dalam bahagian kecil dengan kacau berterusan. Suhu mesti dikekalkan rendah, kerana dalam larutan panas, bukannya pengesteran (pembentukan ester), gliserol akan dioksidakan dengan asid nitrik.
Tetapi memandangkan tindak balas diteruskan dengan pembebasan sejumlah besar haba, campuran mesti sentiasa disejukkan (biasanyaselesai dengan ais). Sebagai peraturan, ia disimpan sekitar 0 ° C, melebihi tanda 25 ° C boleh mengancam dengan letupan. Suhu sentiasa dipantau dengan termometer.
Nitrogliserin lebih berat daripada air, tetapi lebih ringan daripada asid mineral (nitrik dan sulfurik). Oleh itu, dalam campuran tindak balas, produk akan terletak dalam lapisan berasingan di permukaan. Selepas tamat tindak balas, kapal mesti disejukkan, tunggu sehingga jumlah maksimum nitrogliserin terkumpul di lapisan atas, dan kemudian longkang ke dalam bekas lain dengan air sejuk. Kemudian datang basuh intensif dalam jumlah besar air. Ini adalah perlu untuk membersihkan nitrogliserin daripada semua kekotoran sebaik mungkin. Ini penting kerana, bersama-sama dengan sisa asid yang tidak bertindak balas, letupan bahan meningkat beberapa kali ganda.
Pengeluaran industri
Dalam industri, proses mendapatkan nitrogliserin telah lama dibawa ke automasi. Sistem yang sedang digunakan, dalam aspek utamanya, telah dicipta pada tahun 1935 oleh Biazzi (dan dipanggil pemasangan Biazzi). Penyelesaian teknikal utama di dalamnya adalah pemisah. Campuran utama nitrogliserin yang tidak dicuci mula-mula diasingkan dalam pemisah di bawah tindakan daya emparan kepada dua fasa - fasa dengan nitrogliserin diambil untuk pencucian selanjutnya, dan asid kekal dalam pemisah.
Selebihnya langkah pengeluaran adalah sama seperti yang standard. Iaitu, mencampurkan gliserol dan penitratancampuran dalam reaktor (dihasilkan dengan bantuan pam khas, dicampur dengan pengaduk turbin, penyejukan lebih berkuasa - dengan freon), beberapa peringkat pencucian (dengan air dan air beralkali sedikit), setiap satunya didahului oleh peringkat dengan pemisah.
Kilang Biazzi agak selamat dan mempunyai prestasi yang agak tinggi berbanding teknologi lain (namun, biasanya sejumlah besar produk hilang semasa mencuci).
Syarat rumah
Malangnya, walaupun agak bernasib baik, membuat nitrogliserin di rumah melibatkan terlalu banyak kesukaran, yang kebanyakannya tidak berbaloi dengan hasilnya.
Satu-satunya cara untuk mensintesis di rumah adalah dengan mendapatkan nitrogliserin daripada gliserol (seperti dalam kaedah makmal). Dan di sini masalah utama ialah asid sulfurik dan nitrik. Penjualan reagen ini dihadkan kepada entiti undang-undang tertentu dan dikawal ketat oleh kerajaan.
Penyelesaian yang jelas ialah mensintesisnya sendiri. Jules Verne dalam novelnya "The Mysterious Island", bercakap tentang episod pengeluaran nitrogliserin oleh watak utama, mengabaikan detik terakhir proses itu, tetapi menerangkan dengan terperinci proses mendapatkan asid sulfurik dan nitrik.
dsb. Adakah rata-rata orang yang ketagih akan mengalaminya? Tidak mungkin. Oleh itu, nitrogliserin buatan sendiri dalam kebanyakan kes hanya tinggal mimpi.
