ไนโตรกลีเซอรีน - หนึ่งในวัตถุระเบิดที่มีชื่อเสียงที่สุดซึ่งเป็นพื้นฐานขององค์ประกอบของไดนาไมต์ พบว่ามีการใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายพื้นที่ของอุตสาหกรรมเนื่องจากลักษณะของมัน แต่จนถึงขณะนี้ปัญหาหลักประการหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับเรื่องนี้คือปัญหาด้านความปลอดภัย
ประวัติศาสตร์
ประวัติศาสตร์ของไนโตรกลีเซอรีนเริ่มต้นด้วยนักเคมีชาวอิตาลี อัสคานิโอ โซเบรโร เขาสังเคราะห์สารนี้ครั้งแรกในปี พ.ศ. 2389 เดิมชื่อ pyroglycerin Sobrero ค้นพบความไม่เสถียรที่ยิ่งใหญ่ของมันแล้ว - ไนโตรกลีเซอรีนสามารถระเบิดได้แม้จากการถูกกระทบกระแทกที่อ่อนแอหรือการกระแทก
พลังของการระเบิดของไนโตรกลีเซอรีนในทางทฤษฎีทำให้มันเป็นรีเอเจนต์ที่มีแนวโน้มดีในอุตสาหกรรมเหมืองแร่และการก่อสร้าง - มันมีประสิทธิภาพมากกว่าประเภทของระเบิดที่มีอยู่ในเวลานั้นมาก อย่างไรก็ตาม ความไม่เสถียรดังกล่าวเป็นภัยคุกคามที่ยิ่งใหญ่เกินไประหว่างการเก็บรักษาและการขนส่ง ดังนั้นไนโตรกลีเซอรีนจึงถูกนำไปเผาที่ด้านหลัง
ทุกอย่างเปลี่ยนไปเล็กน้อยกับการปรากฏตัวของอัลเฟรด โนเบล และครอบครัว- พ่อและลูกชายเริ่มผลิตสารนี้ทางอุตสาหกรรมในปี พ.ศ. 2405 แม้จะมีอันตรายทั้งหมดที่เกี่ยวข้องก็ตาม อย่างไรก็ตาม มีบางอย่างเกิดขึ้นที่ควรจะเกิดขึ้นไม่ช้าก็เร็ว - เกิดการระเบิดขึ้นที่โรงงานและน้องชายของโนเบลเสียชีวิต พ่อหลังจากทุกข์ทรมานจากความเศร้าโศกเกษียณ แต่อัลเฟรดสามารถดำเนินการผลิตต่อไปได้ เพื่อปรับปรุงความปลอดภัย เขาผสมไนโตรกลีเซอรีนกับเมทานอล - ส่วนผสมมีความเสถียรมากกว่า แต่ติดไฟได้มาก ยังไม่จบ
พวกมันกลายเป็นไดนาไมต์ - ไนโตรกลีเซอรีนที่ถูกดูดซับโดยดินเบา (หินตะกอน) การระเบิดของสารได้ลดลงหลายลำดับความสำคัญ ต่อมา ส่วนผสมได้รับการปรับปรุง ดินเบาถูกแทนที่ด้วยสารทำให้คงตัวที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น แต่สาระสำคัญยังคงเหมือนเดิม - ของเหลวถูกดูดซับและหยุดระเบิดจากการเขย่าเพียงเล็กน้อย
คุณสมบัติทางกายภาพและเคมี
ไนโตรกลีเซอรีนเป็นไนโตรเอสเทอร์ของกรดไนตริกและกลีเซอรอล ภายใต้สภาวะปกติ จะเป็นของเหลวที่มีความหนืดและมีสีเหลือง ไนโตรกลีเซอรีนไม่ละลายในน้ำ โนเบลใช้คุณสมบัตินี้: เพื่อเตรียมไนโตรกลีเซอรีนสำหรับใช้หลังการขนส่งและปลอดจากเมทานอลเขาล้างส่วนผสมด้วยน้ำ - เมทิลแอลกอฮอล์ละลายในนั้นและทิ้งไว้และไนโตรกลีเซอรีนยังคงอยู่ คุณสมบัติเดียวกันนี้ใช้ในการเตรียมไนโตรกลีเซอรีน: ผลิตภัณฑ์สังเคราะห์ถูกล้างด้วยน้ำเพื่อขจัดเศษของรีเอเจนต์
ไนโตรกลีเซอรีนไฮโดรไลซ์ (เพื่อสร้างกลีเซอรอลและกรดไนตริก) เมื่อถูกความร้อน ปราศจากความร้อนจะถูกไฮโดรไลซิสเป็นด่าง
วัตถุระเบิด
ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว ไนโตรกลีเซอรีนไม่เสถียรอย่างยิ่ง อย่างไรก็ตาม ควรมีข้อสังเกตที่สำคัญในที่นี้: มีความอ่อนไหวต่อความเค้นทางกลอย่างแม่นยำ - ระเบิดจากการถูกกระทบกระแทกหรือการกระแทก หากคุณเพิ่งจุดไฟ ของเหลวมักจะเผาไหม้อย่างเงียบ ๆ โดยไม่มีการระเบิด
ไนโตรกลีเซอรีนคงตัว. ไดนาไมต์
ประสบการณ์ครั้งแรกของโนเบลในการรักษาเสถียรภาพของไนโตรกลีเซอรีนคือไดนาไมต์ - kieselguhr ดูดซับของเหลวจนหมด และส่วนผสมก็ปลอดภัย (แน่นอน มันถูกกระตุ้นด้วยระเบิดทำลายล้าง) เหตุผลที่ใช้ดินเบาเป็นเพราะผลของเส้นเลือดฝอย การปรากฏตัวของไมโครทูบูลในสายพันธุ์นี้ทำให้เกิดการดูดซึมของเหลว (ไนโตรกลีเซอรีน) อย่างมีประสิทธิภาพและคงอยู่เป็นเวลานาน
รับห้องปฏิบัติการ
ปฏิกิริยาในการได้รับไนโตรกลีเซอรีนในห้องปฏิบัติการตอนนี้เหมือนกับปฏิกิริยาที่ใช้โดย Sobrero - เอสเทอริฟิเคชันเมื่อมีกรดซัลฟิวริก ขั้นแรกให้นำส่วนผสมของกรดไนตริกและกรดซัลฟิวริกมาผสมกัน กรดจำเป็นเข้มข้นด้วยน้ำปริมาณเล็กน้อย นอกจากนี้ กลีเซอรีนจะค่อยๆ เติมลงในส่วนผสมในส่วนเล็กๆ โดยกวนอย่างต่อเนื่อง ต้องรักษาอุณหภูมิให้ต่ำ เพราะในสารละลายที่ร้อน กลีเซอรอลจะถูกออกซิไดซ์ด้วยกรดไนตริกแทนเอสเทอริฟิเคชัน (การก่อตัวของเอสเทอร์) แทนเอสเทอริฟิเคชัน
แต่เนื่องจากปฏิกิริยาเกิดขึ้นกับการปล่อยความร้อนจำนวนมาก ส่วนผสมจะต้องเย็นลงอย่างต่อเนื่อง (โดยปกติทำน้ำแข็ง) ตามกฎแล้วจะถูกเก็บไว้ประมาณ 0 ° C เกินเครื่องหมาย 25 ° C สามารถคุกคามด้วยการระเบิด อุณหภูมิจะถูกตรวจสอบอย่างต่อเนื่องด้วยเทอร์โมมิเตอร์
ไนโตรกลีเซอรีนหนักกว่าน้ำ แต่เบากว่ากรดแร่ (ไนตริกและซัลฟิวริก) ดังนั้นในส่วนผสมของปฏิกิริยา ผลิตภัณฑ์จะอยู่ในชั้นที่แยกจากกันบนพื้นผิว หลังจากสิ้นสุดปฏิกิริยา เรือจะต้องเย็นลง รอจนกระทั่งปริมาณไนโตรกลีเซอรีนสูงสุดสะสมในชั้นบน แล้วระบายลงในภาชนะอื่นด้วยน้ำเย็น ตามมาด้วยการล้างอย่างเข้มข้นด้วยน้ำปริมาณมาก นี่เป็นสิ่งจำเป็นในการทำให้ไนโตรกลีเซอรีนบริสุทธิ์จากสิ่งสกปรกทั้งหมดให้ดีที่สุด นี่เป็นสิ่งสำคัญเพราะเมื่อรวมกับกรดที่ไม่ทำปฏิกิริยา การระเบิดของสารจะเพิ่มขึ้นหลายเท่า
การผลิตเชิงอุตสาหกรรม
ในอุตสาหกรรม กระบวนการในการได้รับไนโตรกลีเซอรีนนั้นถูกนำไปใช้กับระบบอัตโนมัติมานานแล้ว ระบบที่กำลังใช้งานอยู่ในปัจจุบัน ถูกประดิษฐ์ขึ้นในปี 1935 โดย Biazzi (และเรียกว่าการติดตั้ง Biazzi) โซลูชันทางเทคนิคหลักคือตัวคั่น ส่วนผสมหลักของไนโตรกลีเซอรีนที่ยังไม่ได้ล้างจะถูกแยกออกก่อนในเครื่องแยกภายใต้การกระทำของแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางออกเป็นสองขั้นตอน - ขั้นที่มีไนโตรกลีเซอรีนถูกนำไปล้างเพิ่มเติม และกรดจะยังคงอยู่ในตัวคั่น
ขั้นตอนการผลิตที่เหลือเหมือนกับขั้นตอนมาตรฐาน นั่นคือการผสมกลีเซอรอลกับไนเตรตสารผสมในเครื่องปฏิกรณ์ (ผลิตโดยปั๊มพิเศษ, ผสมกับกังหันกวน, การระบายความร้อนมีประสิทธิภาพมากขึ้น - ด้วย freon), การล้างหลายขั้นตอน (ด้วยน้ำและน้ำที่เป็นด่างเล็กน้อย) ซึ่งแต่ละขั้นตอนจะนำหน้าด้วย ตัวคั่น
โรงงาน Biazzi ค่อนข้างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพค่อนข้างสูงเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีอื่นๆ (อย่างไรก็ตาม โดยปกติผลิตภัณฑ์จำนวนมากจะสูญหายระหว่างการซัก)
เงื่อนไขเหย้า
น่าเสียดายที่การทำไนโตรกลีเซอรีนที่บ้านนั้นมีปัญหามากเกินไป ซึ่งส่วนใหญ่ไม่คุ้มกับผลลัพธ์ที่ได้
วิธีเดียวที่จะสังเคราะห์ที่บ้านได้คือการได้รับไนโตรกลีเซอรีนจากกลีเซอรอล และที่นี่ปัญหาหลักคือกรดกำมะถันและไนตริก การขายรีเอเจนต์เหล่านี้จำกัดเฉพาะนิติบุคคลบางแห่งและรัฐบาลควบคุมอย่างเข้มงวด
ทางออกที่ชัดเจนคือการสังเคราะห์มันเอง Jules Verne ในนวนิยายเรื่อง "The Mysterious Island" ที่พูดถึงตอนของการผลิตไนโตรกลีเซอรีนโดยตัวละครหลัก ละเว้นช่วงเวลาสุดท้ายของกระบวนการ แต่อธิบายอย่างละเอียดถึงกระบวนการในการได้รับกรดซัลฟิวริกและไนตริก
เป็นต้นคนติดยาทั่วไปจะมีไหม? ไม่น่าจะเป็นไปได้ ดังนั้นไนโตรกลีเซอรีนแบบโฮมเมดในกรณีส่วนใหญ่ยังคงเป็นเพียงความฝัน