Nitrogliceryna

[Zefirek]

Nitrogliceryna (nitroglicerol, triazotan gliceryny, triazotan glicerolu, triazotan 1,2,3-propanotriolu) jest jednym z najbardziej znanych materiałów wybuchowych. Choć jej historia jest dość burzliwa nadal znajduje się w powszechnej produkcji i stosowaniu. Nitrogliceryna ze względu na swoją wrażliwość na bodźce znalazła praktyczne zastosowanie dopiero w roku 1867 gdy Alferd Nobel nasycił nią ziemię okrzemkową w stosunku 1:3 otrzymując dynamit. W kilka lat później Nobel zastosował nitroglicerynę do rozpuszczenia bawełny koloidalnej, otrzymując tzw. Żelatynę wybuchową. Nitrogliceryna znalazła szerokie zastosowanie do amonowo-saletrzanych materiałów wybuchowych stosowanych ówcześnie jak i obecnie w górnictwie.
Nitrogliceryna to bezbarwna oleista ciecz o gęstości 1,591 g/cm3 ( w temp. 25°C) i 1,614 g/cm3 ( w temp. 4°C), temperaturze topnienia 13,2-13,5 °C i słodkawym smaku. Rozpuszczalność nitrogliceryny w wodzie jest znikoma, bo zaledwie 2,5g nitrogliceryny rozpuszcza się w 100g wody w temp. 50 °C. Dobrze rozpuszcza się w rozpuszczalnikach organicznych, takich jak: metanol, aceton, toluen, pirydyna, chloroform czy bezwodny kwas octowy. Bardzo dobrze (w każdym stosunku masowym) miesza się z innymi azotani organicznymi, jak myrol czy nitroglikol.
Nitrogliceryna rozkłada się wybuchowo wg równania:

4 C3H5 (NO3)3 -> 12 CO2 + 10 H2O + 6 N2 + O2

z ciepłem rozkładu Cw=6217,7 kJ/kg, objętością gazów powybuchowych V0=715,7l/kg i temperaturą rozkładu tw=3158 °C. Wydęcie w bloku ołowianym (próba Trauzla) dla nitrogliceryny pobudzonej spłonką nr 8 z przybitką wodną wynosi: 590cm3.
Prędkość detonacji dla nitrogliceryny waha się w granicach 1000 (niepełny wybuch) do 9150 m/s (przy pełnej detonacji). Małym prędkościom detonacji sprzyja mała średnica ładunku. W szklanej rurze f22mm pobudzona spłonką nr 8, detonuje z max. prędkością 9150 m/s (Andrejew, Dzierzkowicz, 1930r).
Nitrogliceryna jest skrajnie wrażliwa na tarcie. Wybuch może spowodować już tarcie w porcelanowym, szorstkim moździerzu. Jej wrażliwośc na uderzenie jest bardzo wysoka i tak dla nitrogliceryny ciekłej wrażliwość na pobudzenie uderzeniem wyznaczona została na: 10% wybuchów przy uderzeniu 0,08 kGm/cm2 i 50% wybuchów przy uderzeniu 0,11 kGm/cm2. Znane są jednak przypadki samoistnego wybuchu nitrogliceryny podczas jej przechowywania.
Nitrogliceryna jest związkiem toksycznym a bywa dodatkowo bardzo zdradliwym. Jak wszystkie nitroestry powoduje rozszerzenie naczyń krwionośnych, a co za tym idzie obniżenie ciśnienia tętniczego krwi. Może to wywoływać stany od ospania, przez osłabienie, omdlenie aż do śmierci. Tolerancja różnych osób na nitroglicerynę jest bardzo różna. W razie uwidocznienia objawów zatrucia nitrogliceryną należy przejść na świeże powietrze, a jeśli objawy są silne lub nie ustępują należy zgłosić się do lekarza i zgłosić. Nitrogliceryna może wchłaniać się do ustroju zarówno poprzez układ oddechowy (opary) jak i wnikać przez skórę.

Otrzymywanie:

Otrzymywanie nitrogliceryny jest typowym procesem estryfikowania. Można znaleźć wiele analogii w procesie otrzymywania nitroglikolu (myrolu, nitrodiglikolu) i nitrogliceryny.

Odczynniki:
gliceryna (d=1,26g/cm3)
100% kwas azotowy(V) (d=1,51g/cm3)
98% kwas siarkowy(VI) (d=1,84g/cm3)
wodorowęglan sodu
Sprzęt:
kolba trójszyjna
mieszadło mechaniczne
chłodnica zwrotna
wkraplacz
rozdzielacz
łaźnia wodna (lodowa)
eksykator
Wykonanie syntezy:



W kolbie kulistej zaopatrzonej w chłodnicę zwrotną, mieszadło mechaniczne i wkraplacz umieszczamy mieszaninę nitrująca składającą się z 25cm3 kwasu azotowego i 50cm3 kwasu siarkowego. Kolbe umieszczamy na łaźni wodnej (lodowej), tak aby temperatura mieszanki była w granicach 20 °C.
Następnie do wkraplacza wprowadzamy 10g (7,93ml) gliceryny. Powoli rozpoczynamy wkraplanie gliceryny, nieustannie mieszając, tak aby temperatura nie przekroczyła 30 °C. Po wkropleniu całej gliceryny mieszanie kontynuujemy przez kolejne 10 min, w tej samej temperaturze.
Po tym czasie całość mieszaniny przelewamy do rozdzielacza i pozostawiamy do odstania, aż rozdzieli nam się nitrogliceryna od kwasów ponitracyjnych. Oddzielamy nitroglicerynę (warstwa górna) od kwasów resztkowych i wytrząsamy kilkakrotnie (3-5 razy) z 50ml wody (tym razem nitrogliceryna stanowi warstwę dolną w rozdzielaczu).
Po przemywaniu wodą, powtarzamy tą samą czynność z zastosowaniem 3% roztworu wodorowęglanu sodu, a następnie znów dwu-, trzykrotnie wodą. Po oddzieleniu warstwy wodnej nitroglicerynę suszymy w eksykatorze (najlepiej próżniowym) nad stężonym kwasem siarkowym.
Otrzymujemy ok. 20g nitrogliceryny, co stanowi 81% wydajności teoretycznej.