Nitroglycerin - jedna z nejznámějších výbušnin, základ složení dynamitu. Díky svým vlastnostem našel široké uplatnění v mnoha oblastech průmyslu, ale zatím jedním z hlavních problémů s ním spojených je otázka bezpečnosti.
Historie
Historie nitroglycerinu začíná u italského chemika Ascania Sobrera. Poprvé tuto látku syntetizoval v roce 1846. Původně dostal název pyroglycerin. Již Sobrero objevil jeho velkou nestabilitu - nitroglycerin mohl explodovat i při slabých otřesech nebo úderech.
Síla exploze nitroglycerinu z něj teoreticky udělala slibné činidlo v těžebním a stavebním průmyslu – bylo mnohem účinnější než typy výbušnin, které v té době existovaly. Uvedená nestabilita však představovala příliš velkou hrozbu během skladování a přepravy - proto byl nitroglycerin odsunut na druhou kolej.
S příchodem Alfreda Nobela a jeho rodiny se věci trochu pohnuly- otec a synové zahájili průmyslovou výrobu této látky v roce 1862 i přes všechna nebezpečí s tím spojená. Stalo se však něco, co se dříve nebo později stát mělo – v továrně došlo k výbuchu a mladší bratr Nobel zemřel. Otec po utrpení smutku odešel do důchodu, ale Alfredovi se podařilo pokračovat ve výrobě. Pro zlepšení bezpečnosti smíchal nitroglycerin s metanolem – směs byla stabilnější, ale velmi hořlavá. Stále to nebylo konečné.
Staly se dynamitem - nitroglycerinem absorbovaným křemelinou (sedimentární hornina). Výbušnost látky se snížila o několik řádů. Později byla směs vylepšena, křemelina byla nahrazena účinnějšími stabilizátory, ale podstata zůstala stejná - kapalina se vstřebala a přestala explodovat při sebemenším otřesu.
Fyzikální a chemické vlastnosti
Nitroglycerin je nitroester kyseliny dusičné a glycerolu. Za normálních podmínek je to nažloutlá viskózní olejovitá kapalina. Nitroglycerin je nerozpustný ve vodě. Nobel využil této vlastnosti: aby nitroglycerin připravil k použití po převozu a zbavil jej metanolu, promyl směs vodou - v ní rozpuštěný metylalkohol a odešel a zůstal nitroglycerin. Stejné vlastnosti se využívá při přípravě nitroglycerinu: produkt syntézy se promyje vodou, aby se odstranily zbytky činidel.
Nitroglycerin při zahřívání hydrolyzuje (za vzniku glycerolu a kyseliny dusičné). Bezzahřívání přechází na alkalickou hydrolýzu.
Výbušné vlastnosti
Jak již bylo zmíněno, nitroglycerin je extrémně nestabilní. Zde však stojí za to učinit důležitou poznámku: je náchylný přesně k mechanickému namáhání - exploduje při otřesu nebo nárazu. Pokud ji jen zapálíte, kapalina bude s největší pravděpodobností hořet tiše bez výbuchu.
Stabilizace nitroglycerinem. Dynamit
Nobelova první zkušenost se stabilizací nitroglycerinu byl dynamit – křemelina kapalinu zcela absorbovala a směs byla bezpečná (samozřejmě do té doby, než byla aktivována v demoliční bombě). Důvodem použití křemeliny je kapilární efekt. Přítomnost mikrotubulů u tohoto plemene způsobuje efektivní vstřebávání tekutiny (nitroglycerinu) a její udržení zde po dlouhou dobu.
Získání v laboratoři
Reakce pro získání nitroglycerinu v laboratoři je nyní stejná jako u Sobrera – esterifikace za přítomnosti kyseliny sírové. Nejprve se odebere směs kyseliny dusičné a sírové. Kyseliny jsou potřeba koncentrované, s malým množstvím vody. Dále se do směsi po malých dávkách za stálého míchání postupně přidává glycerin. Teplota musí být udržována na nízké úrovni, protože v horkém roztoku dojde místo esterifikace (tvorba esteru) k oxidaci glycerolu kyselinou dusičnou.
Ale protože reakce probíhá s uvolňováním velkého množství tepla, musí být směs neustále ochlazována (obvyklehotovo s ledem). Zpravidla se udržuje kolem 0 °C, překročení hranice 25 °C může hrozit výbuchem. Teplota je neustále monitorována teploměrem.
Nitroglycerin je těžší než voda, ale lehčí než minerální kyseliny (dusičná a sírová). Proto v reakční směsi bude produkt ležet v samostatné vrstvě na povrchu. Po skončení reakce je třeba nádobu vychladit, počkat, až se v horní vrstvě nashromáždí maximum nitroglycerinu, a poté scedit do jiné nádoby se studenou vodou. Poté následuje intenzivní mytí ve velkých objemech vody. To je nezbytné pro co nejlepší čištění nitroglycerinu od všech nečistot. To je důležité, protože spolu se zbytky nezreagovaných kyselin se výbušnost látky několikrát zvyšuje.
Průmyslová výroba
V průmyslu byl proces získávání nitroglycerinu již dlouho přenesen do automatizace. Systém, který se v současnosti používá, byl ve svých hlavních aspektech vynalezen již v roce 1935 Biazzim (a nazývá se instalace Biazzi). Hlavním technickým řešením v něm jsou separátory. Primární směs nepromytého nitroglycerinu se nejprve v separátoru za působení odstředivých sil rozdělí na dvě fáze - ta s nitroglycerinem se odebere k dalšímu promývání a kyseliny zůstávají v separátoru.
Zbývající výrobní kroky jsou stejné jako standardní. Tedy smíchání glycerolu a nitracesměsi v reaktoru (vyrábí se pomocí speciálních čerpadel, míchá se turbínovým míchadlem, chlazení je výkonnější - freonem), několik promývacích stupňů (vodou a mírně alkalizovanou vodou), z nichž každému předchází stupeň s oddělovač.
Továrna Biazzi je zcela bezpečná a má poměrně vysoký výkon ve srovnání s jinými technologiemi (obvykle se však při praní ztrácí velké množství produktu).
Domácí podmínky
Bohužel, i když spíše naštěstí, domácí výroba nitroglycerinu s sebou nese příliš mnoho obtíží, které většinou nestojí za výsledek.
Jediný možný způsob, jak syntetizovat doma, je získat nitroglycerin z glycerolu (jako v laboratorní metodě). A zde je hlavním problémem kyselina sírová a dusičná. Prodej těchto činidel je omezen na určité právnické osoby a je přísně kontrolován vládou.
Samozřejmým řešením je syntetizovat je sami. Jules Verne ve svém románu „Tajemný ostrov“, hovořící o epizodě výroby nitroglycerinu hlavními postavami, vynechal poslední okamžik procesu, ale velmi podrobně popsal proces získávání kyseliny sírové a dusičné.
atd. Bude to mít průměrný závislý člověk? Nepravděpodobné. Domácí nitroglycerin proto v naprosté většině případů zůstává pouze snem.
