Nitroglycerin - một trong những chất nổ nổi tiếng nhất, cơ sở cấu tạo nên thuốc nổ. Nó đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp do các đặc tính của nó, nhưng cho đến nay một trong những vấn đề chính liên quan đến nó là vấn đề an toàn.
Lịch sử
Lịch sử của nitroglycerin bắt đầu với nhà hóa học người Ý Ascanio Sobrero. Ông tổng hợp chất này lần đầu tiên vào năm 1846. Ban đầu nó được đặt tên là pyroglycerin. Sobrero đã phát hiện ra sự bất ổn lớn của nó - nitroglycerin có thể phát nổ ngay cả khi bị chấn động hoặc va đập yếu.
Sức mạnh của vụ nổ nitroglycerin về mặt lý thuyết đã khiến nó trở thành một loại thuốc thử đầy hứa hẹn trong ngành khai thác và xây dựng - nó hiệu quả hơn nhiều so với các loại chất nổ tồn tại vào thời điểm đó. Tuy nhiên, cho biết sự bất ổn định gây ra mối đe dọa quá lớn trong quá trình bảo quản và vận chuyển - vì vậy nitroglycerin đã được đưa vào lò đốt sau.
Mọi thứ có chút thay đổi khi có sự xuất hiện của Alfred Nobel và gia đình anh ấy- hai cha con bắt đầu sản xuất công nghiệp chất này vào năm 1862, bất chấp mọi nguy hiểm liên quan đến nó. Tuy nhiên, một điều gì đó đã xảy ra mà lẽ ra sớm muộn gì cũng xảy ra - một vụ nổ xảy ra tại nhà máy, và em trai của Nobel qua đời. Người cha sau khi đau buồn đã nghỉ hưu nhưng Alfred vẫn tiếp tục sản xuất. Để cải thiện độ an toàn, ông đã trộn nitroglycerin với methanol - hỗn hợp ổn định hơn, nhưng rất dễ cháy. Nó vẫn chưa phải là cuối cùng.
Chúng trở thành thuốc nổ - nitroglycerin được hấp thụ bởi đất tảo cát (đá trầm tích). Độ nổ của chất này đã giảm đi một số bậc của độ lớn. Sau đó, hỗn hợp đã được cải tiến, đất tảo cát được thay thế bằng chất ổn định hiệu quả hơn, nhưng bản chất vẫn giữ nguyên - chất lỏng được hấp thụ và không còn phát nổ do rung lắc nhẹ.
Tính chất vật lý và hóa học
Nitroglycerin là một nitroester của axit nitric và glycerol. Trong điều kiện bình thường, nó là một chất lỏng màu vàng, nhớt nhờn. Nitroglycerin không hòa tan trong nước. Nobel đã sử dụng tính chất này: để điều chế nitroglycerin để sử dụng sau khi vận chuyển và giải phóng nó khỏi metanol, ông rửa hỗn hợp này bằng nước - rượu metylic hòa tan trong đó và để lại, và nitroglycerin vẫn còn. Tính chất tương tự cũng được sử dụng để điều chế nitroglycerin: sản phẩm tổng hợp được rửa bằng nước để loại bỏ tàn dư của thuốc thử.
Nitroglycerin thủy phân (tạo thành glycerol và axit nitric) khi đun nóng. Không cóđun nóng sẽ bị thủy phân kiềm.
Tính chất dễ nổ
Như đã đề cập, nitroglycerin cực kỳ không ổn định. Tuy nhiên, ở đây cần đưa ra một nhận xét quan trọng: nó rất dễ bị ứng suất cơ học - nó phát nổ do chấn động hoặc va chạm. Nếu bạn chỉ đốt cháy nó, chất lỏng rất có thể sẽ cháy lặng lẽ mà không gây nổ.
Nitroglycerin ổn định. Dynamite
Kinh nghiệm đầu tiên của Nobel trong việc ổn định nitroglycerin là thuốc nổ - kieselguhr hấp thụ hoàn toàn chất lỏng và hỗn hợp an toàn (tất nhiên cho đến khi nó được kích hoạt trong một quả bom phá hủy). Sở dĩ đất tảo cát được sử dụng là do tác dụng tạo mao mạch. Sự hiện diện của các vi ống ở giống chó này giúp hấp thụ hiệu quả chất lỏng (nitroglycerin) và lưu giữ nó ở đó trong một thời gian dài.
Phòng thí nghiệm Thu được
Phản ứng thu được nitroglycerin trong phòng thí nghiệm giống như phản ứng được sử dụng bởi Sobrero - phản ứng este hóa với sự có mặt của axit sulfuric. Đầu tiên, một hỗn hợp của axit nitric và axit sunfuric được thực hiện. Axit cần được cô đặc, với một lượng nhỏ nước. Hơn nữa, glyxerin dần dần được thêm vào hỗn hợp theo từng phần nhỏ với sự khuấy liên tục. Nhiệt độ phải được giữ ở mức thấp, vì trong dung dịch nóng, thay vì quá trình este hóa (tạo este), glixerol sẽ bị ôxy hóa bằng axit nitric.
Nhưng vì phản ứng xảy ra với việc giải phóng một lượng nhiệt lớn nên hỗn hợp phải được làm lạnh liên tục (thường làthực hiện với nước đá). Theo quy định, nó được giữ ở khoảng 0 ° C, vượt quá 25 ° C có thể đe dọa phát nổ. Nhiệt độ được theo dõi liên tục bằng nhiệt kế.
Nitroglycerin nặng hơn nước, nhưng nhẹ hơn axit khoáng (nitric và sulfuric). Do đó, trong hỗn hợp phản ứng, sản phẩm sẽ nằm thành một lớp riêng biệt trên bề mặt. Sau khi kết thúc phản ứng, bình phải được hạ nhiệt, đợi cho đến khi lượng nitroglycerin tích tụ ở lớp trên là tối đa rồi xả sang bình khác có nước lạnh. Sau đó là rửa chuyên sâu với lượng nước lớn. Điều này là cần thiết để tinh chế nitroglycerin khỏi tất cả các tạp chất tốt nhất có thể. Điều này rất quan trọng vì cùng với phần còn lại của axit chưa phản ứng, khả năng nổ của một chất sẽ tăng lên nhiều lần.
Sản xuất công nghiệp
Trong công nghiệp, quá trình thu nhận nitroglycerin từ lâu đã được tự động hóa. Hệ thống hiện đang được sử dụng, trong các khía cạnh chính của nó, được phát minh vào năm 1935 bởi Biazzi (và được gọi là cài đặt Biazzi). Các giải pháp kỹ thuật chính trong đó là dải phân cách. Hỗn hợp chính của nitroglycerin chưa rửa lần đầu tiên được tách trong thiết bị tách dưới tác dụng của lực ly tâm thành hai giai đoạn - giai đoạn có nitroglycerin được đưa để rửa thêm, và các axit vẫn còn trong thiết bị tách.
Các bước sản xuất còn lại đều giống như tiêu chuẩn. Đó là, trộn glycerol và nitrate hóahỗn hợp trong lò phản ứng (được tạo ra với sự hỗ trợ của máy bơm đặc biệt, trộn với máy khuấy tuabin, làm mát mạnh hơn - với freon), một số giai đoạn rửa (với nước và nước hơi kiềm), mỗi giai đoạn được tiến hành trước một giai đoạn với một dấu phân cách.
Nhà máy Biazzi khá an toàn và có hiệu suất khá cao so với các công nghệ khác (tuy nhiên, thường một lượng lớn sản phẩm bị thất thoát trong quá trình giặt).
Điều kiện nhà
Thật không may, mặc dù khá may mắn, việc tạo nitroglycerin tại nhà gặp quá nhiều khó khăn, mà hầu hết là kết quả không đáng có.
Cách duy nhất có thể để tổng hợp tại nhà là thu được nitroglycerin từ glycerol (như trong phương pháp phòng thí nghiệm). Và ở đây vấn đề chính là axit sunfuric và nitric. Việc bán các loại thuốc thử này bị hạn chế đối với một số pháp nhân nhất định và được chính phủ kiểm soát chặt chẽ.
Giải pháp rõ ràng là tự tổng hợp chúng. Jules Verne trong cuốn tiểu thuyết "Hòn đảo bí ẩn", nói về giai đoạn sản xuất nitroglycerin của các nhân vật chính, đã bỏ qua khoảnh khắc cuối cùng của quá trình, nhưng mô tả rất chi tiết quá trình thu được axit sulfuric và nitric.
v.v. Liệu những người nghiện bình thường có mắc phải nó không? Không có khả năng. Do đó, nitroglycerin tự chế trong phần lớn các trường hợp vẫn chỉ là một giấc mơ.
