ניטרוגליצרין - אחד מחומרי הנפץ המפורסמים ביותר, הבסיס להרכב הדינמיט. הוא מצא יישום נרחב בתחומי תעשייה רבים בשל מאפייניו, אך עד כה אחת הבעיות העיקריות הקשורות בו היא נושא הבטיחות.
היסטוריה
ההיסטוריה של הניטרוגליצרין מתחילה עם הכימאי האיטלקי אסקניו סוברו. הוא סינתז את החומר הזה לראשונה ב-1846. זה קיבל במקור את השם פירוגליצרין. סוברו כבר גילה את חוסר היציבות הגדולה שלו - ניטרוגליצרין עלול להתפוצץ אפילו בגלל זעזוע מוח חלש או מכות.
כוחו של הפיצוץ של ניטרוגליצרין הפך אותו באופן תיאורטי למגיב מבטיח בתעשיות הכרייה והבנייה - הוא היה יעיל הרבה יותר מסוגי חומרי הנפץ שהיו קיימים באותה תקופה. עם זאת, חוסר היציבות האמור היווה איום גדול מדי במהלך האחסון והשינוע שלו - אז ניטרוגליצרין הועלה על המבער האחורי.
הדברים זזו מעט עם הופעתו של אלפרד נובל ומשפחתו- אב ובנים החלו בייצור תעשייתי של חומר זה בשנת 1862, למרות כל הסכנות הכרוכות בו. עם זאת, קרה משהו שהיה צריך לקרות במוקדם או במאוחר - התרחש פיצוץ במפעל, ואחיו הצעיר של נובל מת. האב, לאחר שסבל מצער, פרש, אך אלפרד הצליח להמשיך בהפקה. כדי לשפר את הבטיחות, הוא ערבב ניטרוגליצרין עם מתנול - התערובת הייתה יציבה יותר, אך דליקה מאוד. זה עדיין לא היה סופי.
הם הפכו לדינמיט - ניטרוגליצרין שנספג באדמה דיאטומית (סלע משקע). מידת הנפיצות של החומר ירדה במספר סדרי גודל. בהמשך שופרה התערובת, אדמה דיאטומית הוחלפה במייצבים יעילים יותר, אך המהות נותרה בעינה - הנוזל נספג והפסיק להתפוצץ ממין רעד קל.
מאפיינים פיזיים וכימיים
ניטרוגליצרין הוא ניטרוסטר של חומצה חנקתית וגליצרול. בתנאים רגילים, זהו נוזל שמנוני צהבהב וצמיג. ניטרוגליצרין אינו מסיס במים. נובל השתמש בתכונה זו: על מנת להכין ניטרוגליצרין לשימוש לאחר הובלה ולשחררו מהמתנול, הוא שטף את התערובת במים - מתיל אלכוהול מומס בה ונשאר, ונשאר ניטרוגליצרין. אותה תכונה משמשת בהכנת ניטרוגליצרין: תוצר הסינתזה נשטף במים כדי להסיר את שאריות הריאגנטים.
ניטרוגליצרין עובר הידרוליזה (ליצירת גליצרול וחומצה חנקתית) בחימום. לְלֹאהחימום עובר הידרוליזה אלקלית.
נכסי נפץ
כפי שכבר הוזכר, ניטרוגליצרין הוא מאוד לא יציב. עם זאת, כאן כדאי להעיר הערה חשובה: הוא רגיש בדיוק ללחץ מכני - הוא מתפוצץ בגלל זעזוע מוח או מכה. אם רק תדליק אותו, סביר להניח שהנוזל יישרף בשקט ללא פיצוץ.
ייצוב ניטרוגליצרין. דינמיט
הניסיון הראשון של נובל בייצוב ניטרוגליצרין היה דינמיט - הקיזלגור ספג לחלוטין את הנוזל, והתערובת הייתה בטוחה (עד, כמובן, שהופעלה בפצצת הריסה). הסיבה לשימוש באדמה דיאטומית היא בגלל האפקט הנימים. נוכחותם של מיקרוטובולים בגזע זה גורמת לספיגה יעילה של נוזל (ניטרוגליצרין) ולשמירה שלו שם לאורך זמן.
השגת מעבדה
התגובה להשגת ניטרוגליצרין במעבדה זהה כעת לזו שבה משתמש Sobrero - אסטריפיקציה בנוכחות חומצה גופרתית. ראשית, נלקחת תערובת של חומצות חנקתיות וגופרית. יש צורך בחומצות מרוכזות, עם כמות קטנה של מים. יתר על כן, גליצרין מתווסף בהדרגה לתערובת במנות קטנות תוך ערבוב מתמיד. יש לשמור על הטמפרטורה נמוכה, כי בתמיסה חמה, במקום אסטריפיקציה (יצירת אסטר), גליצרול יתחמצן בחומצה חנקתית.
אבל מכיוון שהתגובה ממשיכה עם שחרור כמות גדולה של חום, יש לקרר את התערובת כל הזמן (בדרך כללנעשה עם קרח). ככלל, הוא נשמר סביב 0 מעלות צלזיוס, מעבר לסימן של 25 מעלות צלזיוס יכול לאיים בפיצוץ. הטמפרטורה מנוטרת כל הזמן עם מדחום.
ניטרוגליצרין כבד יותר ממים, אך קל יותר מחומצות מינרליות (חנקתיות וגופרית). לכן, בתערובת התגובה, המוצר ישכב בשכבה נפרדת על פני השטח. לאחר סיום התגובה יש לקרר את הכלי, להמתין עד להצטברות הכמות המקסימלית של ניטרוגליצרין בשכבה העליונה ולאחר מכן לנקז אותו למיכל אחר עם מים קרים. לאחר מכן מגיעה כביסה אינטנסיבית בכמויות גדולות של מים. זה הכרחי על מנת לטהר את הניטרוגליצרין מכל הזיהומים בצורה הטובה ביותר. זה חשוב מכיוון שביחד עם שאריות חומצות שאינן מגיבות, כושר הנפץ של חומר עולה פי כמה.
ייצור תעשייתי
בתעשייה, תהליך השגת ניטרוגליצרין הובא מזמן לאוטומציה. המערכת שנמצאת כיום בשימוש, בהיבטיה העיקריים, הומצאה עוד בשנת 1935 על ידי Biazzi (ונקראת מיצב Biazzi). הפתרונות הטכניים העיקריים בו הם מפרידים. התערובת הראשונית של ניטרוגליצרין לא שטוף מופרדת תחילה במפריד בפעולת כוחות צנטריפוגליים לשני שלבים - זה עם ניטרוגליצרין נלקח לכביסה נוספת, והחומצות נשארות במפריד.
שאר שלבי הייצור זהים לאלה הסטנדרטיים. כלומר, ערבוב גליצרול וניטרציהתערובות בכור (מיוצרות בעזרת משאבות מיוחדות, מעורבבות עם טורבינה, הקירור חזק יותר - עם פריאון), מספר שלבי שטיפה (עם מים ומים מעט אלקליים), שלכל אחד מהם קדם שלב עם מפריד.
מפעל Biazzi בטוח למדי ובעל ביצועים גבוהים למדי בהשוואה לטכנולוגיות אחרות (עם זאת, בדרך כלל כמות גדולה של מוצר אובדת במהלך הכביסה).
תנאי הבית
למרבה הצער, אם כי למרבה המזל, הכנת ניטרוגליצרין בבית כרוכה ביותר מדי קשיים, שבעיקר לא שווים את התוצאה.
הדרך היחידה האפשרית לסנתז בבית היא להשיג ניטרוגליצרין מגליצרול (כמו בשיטת המעבדה). וכאן הבעיה העיקרית היא חומצות גופרית וחנקתיות. המכירה של ריאגנטים אלה מוגבלת לישויות משפטיות מסוימות ונשלטת בקפדנות על ידי הממשלה.
הפתרון הברור הוא לסנתז אותם בעצמך. ז'ול ורן ברומן שלו "האי המסתורי", מדבר על פרק ייצור הניטרוגליצרין על ידי הדמויות הראשיות, השמיט את הרגע האחרון של התהליך, אך תיאר בפירוט רב את תהליך השגת חומצות גופרית וחנקתיות.
וכו'.האם לאדם המכור הממוצע יהיה את זה? לא סביר. לכן, ניטרוגליצרין תוצרת בית ברוב המוחלט של המקרים נותר רק בגדר חלום.
