Nitroglicerina - uno degli esplosivi più famosi, la base della composizione della dinamite. Ha trovato ampia applicazione in molte aree dell'industria grazie alle sue caratteristiche, ma finora uno dei principali problemi ad esso associati è la questione della sicurezza.
Cronologia
La storia della nitroglicerina inizia con il chimico italiano Ascanio Sobrero. Sintetizzò per la prima volta questa sostanza nel 1846. Originariamente le era stato dato il nome di piroglicerina. Già Sobrero ne aveva scoperto la grande instabilità: la nitroglicerina poteva esplodere anche in caso di deboli commozioni cerebrali o colpi.
Il potere dell'esplosione di nitroglicerina teoricamente lo rendeva un reagente promettente nell'industria mineraria e edile: era molto più efficace dei tipi di esplosivi esistenti in quel momento. Tuttavia, detta instabilità rappresentava una minaccia troppo grande durante lo stoccaggio e il trasporto, quindi la nitroglicerina è stata messa in secondo piano.
Le cose si sono mosse un po' con l'apparizione di Alfred Nobel e della sua famiglia- padre e figli iniziarono la produzione industriale di questa sostanza nel 1862, nonostante tutti i pericoli ad essa connessi. Tuttavia, accadde qualcosa che sarebbe dovuto accadere prima o poi: si verificò un'esplosione in fabbrica e il fratello minore di Nobel morì. Il padre, dopo aver sofferto un lutto, si ritirò, ma Alfred riuscì a continuare la produzione. Per migliorare la sicurezza, ha mescolato nitroglicerina con metanolo: la miscela era più stabile, ma molto infiammabile. Non era ancora la finale.
Divennero dinamite - nitroglicerina assorbita dalla farina fossile (roccia sedimentaria). L'esplosività della sostanza è diminuita di diversi ordini di grandezza. Successivamente, la miscela è stata migliorata, la farina fossile è stata sostituita con stabilizzanti più efficaci, ma l'essenza è rimasta la stessa: il liquido è stato assorbito e ha smesso di esplodere al minimo scuotimento.
Proprietà fisiche e chimiche
La nitroglicerina è un nitroestere di acido nitrico e glicerolo. In condizioni normali è un liquido oleoso giallastro e viscoso. La nitroglicerina è insolubile in acqua. Nobel ha usato questa proprietà: per preparare la nitroglicerina per l'uso dopo il trasporto e liberarla dal metanolo, ha lavato la miscela con acqua - alcool metilico sciolto in essa e lasciato, e la nitroglicerina è rimasta. La stessa proprietà viene utilizzata nella preparazione della nitroglicerina: il prodotto di sintesi viene lavato con acqua per rimuovere i resti dei reagenti.
La nitroglicerina si idrolizza (formando glicerolo e acido nitrico) quando riscaldata. Privo diil riscaldamento diventa idrolisi alcalina.
Proprietà esplosive
Come già accennato, la nitroglicerina è estremamente instabile. Tuttavia, qui vale la pena fare un'osservazione importante: è suscettibile proprio alle sollecitazioni meccaniche: esplode a causa di una commozione cerebrale o di un impatto. Se gli dai fuoco, molto probabilmente il liquido brucerà silenziosamente senza esplosioni.
Stabilizzazione della nitroglicerina. Dinamite
La prima esperienza di Nobel nella stabilizzazione della nitroglicerina è stata la dinamite: la farina fossile ha assorbito completamente il liquido e la miscela era sicura (fino a quando, ovviamente, non è stata attivata in una bomba demolitrice). Il motivo per cui viene utilizzata la farina fossile è a causa dell'effetto capillare. La presenza di microtubuli in questa razza provoca l'efficace assorbimento del liquido (nitroglicerina) e la sua ritenzione per lungo tempo.
Ottenimento in laboratorio
La reazione per ottenere la nitroglicerina in laboratorio è ora la stessa usata da Sobrero - esterificazione in presenza di acido solforico. Innanzitutto, viene presa una miscela di acido nitrico e solforico. Gli acidi sono necessari concentrati, con una piccola quantità di acqua. Inoltre, la glicerina viene aggiunta gradualmente alla miscela in piccole porzioni con agitazione costante. La temperatura deve essere mantenuta bassa, perché in una soluzione calda, invece dell'esterificazione (formazione di esteri), il glicerolo sarà ossidato con acido nitrico.
Ma poiché la reazione procede con il rilascio di una grande quantità di calore, la miscela deve essere costantemente raffreddata (di solitofatto con ghiaccio). Di norma, viene mantenuto intorno a 0 ° C, il superamento del segno di 25 ° C può minacciare un'esplosione. La temperatura è costantemente monitorata con un termometro.
La nitroglicerina è più pesante dell'acqua, ma più leggera degli acidi minerali (nitrico e solforico). Pertanto, nella miscela di reazione, il prodotto giace in uno strato separato sulla superficie. Dopo la fine della reazione, il recipiente deve essere raffreddato, attendere che la quantità massima di nitroglicerina si accumuli nello strato superiore, quindi scolare in un altro contenitore con acqua fredda. Poi arriva il lavaggio intensivo in grandi volumi d'acqua. Ciò è necessario per purificare al meglio la nitroglicerina da tutte le impurità. Questo è importante perché, insieme ai resti di acidi non reagiti, l'esplosività di una sostanza aumenta più volte.
Produzione industriale
Nell'industria, il processo per ottenere la nitroglicerina è stato a lungo portato all'automazione. Il sistema attualmente in uso, nei suoi aspetti principali, è stato inventato nel lontano 1935 da Biazzi (e prende il nome di installazione Biazzi). Le principali soluzioni tecniche in esso contenute sono i separatori. La miscela primaria di nitroglicerina non lavata viene prima separata nel separatore sotto l'azione delle forze centrifughe in due fasi: quella con la nitroglicerina viene prelevata per un ulteriore lavaggio e gli acidi rimangono nel separatore.
Il resto delle fasi di produzione sono le stesse di quelle standard. Cioè, mescolando glicerolo e nitratomiscele nel reattore (prodotte con l'ausilio di pompe speciali, miscelate con un agitatore a turbina, il raffreddamento è più potente - con freon), più fasi di lavaggio (con acqua e acqua leggermente alcalinizzata), ciascuna delle quali è preceduta da una fase con un separatore.
L'impianto Biazzi è abbastanza sicuro e ha prestazioni abbastanza elevate rispetto ad altre tecnologie (tuttavia, di solito, durante i lavaggi si perde una grande quantità di prodotto).
Condizioni di casa
Purtroppo, anche se fortunatamente, fare la nitroglicerina in casa comporta troppe difficoltà, che per lo più non valgono il risultato.
L'unico modo possibile per sintetizzare a casa è ottenere nitroglicerina dal glicerolo (come nel metodo di laboratorio). E qui il problema principale sono gli acidi solforico e nitrico. La vendita di questi reagenti è limitata a determinate persone giuridiche ed è strettamente controllata dal governo.
La soluzione ovvia è sintetizzarli da soli. Jules Verne nel suo romanzo "L'isola misteriosa", parlando dell'episodio della produzione di nitroglicerina da parte dei personaggi principali, ha omesso il momento finale del processo, ma ha descritto in modo molto dettagliato il processo per ottenere acido solforico e nitrico.
ecc. La persona media dipendente ce l'avrà? Improbabile. Pertanto, la nitroglicerina fatta in casa nella stragrande maggioranza dei casi rimane solo un sogno.
