что такое нитроглицерин в химии

Нитроглицерин (разные формы лекарства)

Дальнейшая история нитроглицерина неразрывно связана с именем ученого и инженера Альфреда Нобеля. Отец Нобеля занимался конструированием мин, по его стопам пошел и сын. Однако, военная техника того времени сильно сдерживалась весьма ограниченным набором взрывчатых веществ. Новые взрывчатые вещества требовались не только военным, но и промышленности. В частности, упомянутые недостатки дымного пороха сильно сдерживали развитие горного дела.

Несмотря на семейную трагедию, Альфред Нобель не отступил и смог вновь наладить производство нитроглицерина. Как уже отмечалось, данное вещество имело большие преимущества перед черным порохом и представляло большой интерес для горного дела, однако проблема опасности нитроглицерина оставалась нерешенной.

Первоначально А. Нобель разводил нитроглицерин метиловым спиртом, что резко уменьшало опасность взрыва при транспортировке. В пункте назначения к смеси нитроглицерина и метанола добавляли воду, в результате метанол растворялся, а нитроглицерин оседал на дно. Процедура была неудобной, возникала опасность пожара.

Альфред Нобель в лаборатории (художник Эмиль Остерман)

Альфред Нобель (почтовая марка)

A. Динамит.
B. Защитная оболочка.
C. Подрывной капсюль.
D. Кабель, связанный с подрывным капсюлем.
E. Крепежная лента

Кизельгур (диатомит или инфузорная земля)

Кизельгур под микроскопом. Видно останки диатомовых водорослей

Живые диатомовые водоросли (диатомеи) под микроскопом

Смешав коллодий и нитроглицерин, и дождавшись испарения растворителей, Нобель получил твердую эластичную массу. Позднее он приготовил эту массу, растворяя 7-8 частей коллоксилина в 92-93 частях нитроглицерина. Сначала образовывалась вязкая жидкость, которая при осторожном нагреве до 60-70°С на протяжении 15-20 минут превращалась в твердую эластичную массу коричневого цвета. Эта масса получила название «гремучий студень». В гремучем студне в качестве наполнителя использовали нитроцеллюлозу, что дало ряд преимуществ: такое взрывчатое вещество разлагалось без остатка и совсем не боялось воды. Положительный кислородный баланс нитроглицерина компенсировался отрицательным кислородным балансом частично нитрованной целлюлозы.

Для уменьшения стоимости к гремучему студню стали добавлять древесную муку и селитру. Подобные динамиты слабее гремучего студня, но имеют ряд преимуществ перед динамитами на основе кизельгура. Приведем пример состава такого динамита: 62.5% нитроглицерина, 2.5% нитрованного хлопка, 8% древесной муки и 27% натриевой селитры.

Позднее Нобель ввел в состав динамитов аммиачную селитру, в результате был получен новый класс взрывчатых веществ, родственный современному аммониту (смесь аммиачной селитры с тротилом) и аммоналу (аммонит с добавкой порошкообразного алюминия.)

Увеличив содержание нитроцеллюлозы в гремучем студне, Нобель получил баллистит, который оказался хорошим метательным взрывчатым веществом. Запатентованный им состав пороха имел следующий вид: 40% нитроглицерина, 60% коллоксилина и пироксилина (соответственно частично и полностью нитрованная целлюлоза).

Заявка на патент, выданный Альфреду Нобелю (1864 г)

Но применение нитроглицерина не ограничивается взрывным и военным делом. Как уже отмечалось, нитроглицерин служит сердечным лекарством. Благодаря сильному сосудорасширяющему действию он эффективен при сердечных приступах. Разумеется, в медицине используют нитроглицерин не в чистом виде, а в форме таблеток, основную массу которых составляет наполнитель или в виде очень разбавленного раствора в спирте.

Несмотря на разбавление, далеко не все люди хорошо переносят такое лекарство. Например, когда я выпил одну таблетку, поплатился за это сильной головной болью. Но при сердечных приступах переживать про головную боль не приходится: такой приступ может стоить человеку жизни. С близким родственником произошел характерный случай. Имея больное сердце, он носил бутылочку с нитроглицерином и в случае проблем принимал таблетки. Когда он забыл (или потерял) бутылочку, с ним случился приступ, он поспешил домой за таблетками нитроглицерина, но не успел.

Нитроглицерин (таблетки)

Нитроглицерин (таблетки)

Нитроглицерин (раствор)

Более того, нитроглицерин был далеко не единственным источником дохода Альфреда Нобеля (львиную долю прибыли приносили нефтяные промыслы Баку), поэтому он мог бы и не заниматься столь опасным делом, постоянно рискуя жизнью.

Возможно, потомки запомнили бы Нобеля только как нефтяного и динамитного короля, но в его жизнь опять вмешался случай. В 1888 году одна французская газета ошибочно напечатала некролог о смерти Альфреда Нобеля. Инцидент не получил серьезной огласки, но информация дошла до самого Нобеля. Это заставило его задуматься о том, что он оставит потомкам после смерти. 27 ноября 1895 года Нобель подписал завещание, согласно которому большая часть его состояния должна была пойти на учреждение премии, которая будет ежегодно присуждаться за выдающиеся достижения в области науки, культуры и дела укрепления мира.

Завещание Альфреда Нобеля (страница 1)

Завещание Альфреда Нобеля (страница 4)

Медаль, выдаваемая вместе с Нобелевской премией

Источник

Свойства и получение нитроглицерина

Зависимость давления насыщенного пара от температуры жидкости. Физико-химические свойства нитроглицерина. Уравнение его образования. Этерификация глицерина, проводимая серно-азотной кислотной смесью. Расчет объема газов при сгорании его одного килограмма.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Свойства жидкостей

2. Физико-химические свойства нитроглицерина

3 Технология производства

Одно и то же вещество в зависимости от соотношения между средней кинетической и средней потенциальной энергиями частиц может находиться в одном из трех агрегатных состояниях: твердом, жидком или газообразном.

Рассмотрим пример (рис. 1):

Рис. 1. Изотермы газа при температурах Т1 TКР не может быть превращен в жидкость ни при каком давлении. Значения PКР, VКР, TКР называются критическими параметрами газа.

Данное свойство жидкости используется, например, при тушении пожаров водой: резкое испарение воды охлаждает зону горения.

Кстати, наш организм при жаркой погоде выделяет пот. Какой его смысл? А смысл в том, что при испарении пота охлаждается кожа человека, и он не перегревается.

Испарение происходит при любой температуре и возрастает при ее повышении до появления кипения. При температуре кипения интенсивное испарение происходит не только с ее поверхности, но и во всем объеме жидкости с образованием пузырьков пара. При этом эффект охлаждения резко возрастает.

Если кипение происходит при постоянном давлении, то температура жидкости остается постоянной, т.к. все подводимое тепло тратиться полностью на парообразование (рис. 3).

С повышением давления в закрытом сосуде температура кипения возрастает. Например, ТКИП воды равно 1000С при P=101,3 кПа и ТКИП=1890С при P=1013 кПа (10 атм). Такая ситуация наблюдается, в частности, в паровых котлах, где существует вода в жидком виде при температуре выше 1000С (это так называемая перегретая вода), либо в кастрюле-скороварке (при РИЗБ=0,2 атм, ТКИП=1200С).

Если прекратить нагрев и расходовать пар, то кипение продолжается до снижения температуры до 1000С и атмосферного давления. Если же резко сбросить давление (например, при лопнувшей трубе котла), то перегретая вода мгновенно превращается в пар с резким скачком его давления и взрывом. Напротив, в условиях пониженного давления атмосферы температура кипения снижается. Это повышает взрывоопасность горючих жидкостей, из-за повышения интенсивности испарения и создания взрывоопасных концентраций паров.

Рис. 4. Диаграмма упругости насыщенного пара

Зависимость давления насыщенного пара Рн от температуры жидкости Тж рассчитывается по уравнению Антуана:

Это уравнение используется для оценки условий взрываемости паровоздушных смесей.

Физико-химические свойства нитроглицерина

Сложный эфир глицерина и азотной кислоты. Прозрачная вязкая нелетучая жидкость (как масло), склонная к переохлаждению. Смешивается с органическими растворителями, почти нерастворим в воде (0.13% при 20C, 0,2% при 50C, 0,35 % при 80 °C, по другим данным 1,8 % при 20 °C и 2,5 % при 50C). При нагревании с водой до 80 °C гидролизуется. Быстро разлагается щёлочами.

Получение нитроглицерина с последующей сепарацией его от отработанной кислоты является одним из самых опасных процессов химической технологии.

Уравнение образования нитроглицерина:

Все технологические стадии производства нитроглицерина, благодаря жидкому агрегатному состоянию реагентов и большой скорости их взаимодействия, легко осуществляется в аппаратах непрерывного действия, которые, в свою очередь, можно легко автоматизировать.

Периодические процессы. Более 60 лет нитроглицерин получали в малогабаритных аппаратах периодического действия, конструкция которых исключала возможность каких-либо ударов или трения. Перемешивание на стадии этерификации и промывки производили сжатым воздухом, перемещение нитроглицерина из одного аппарата в другой осуществлялось только самотеком.

Наиболее совершенный технологический процесс получения нитроглицерина был разработан Нобелем. По этому способу этерификацию проводили в цилиндрическом аппарате—нитраторе, снабженном змеевиком для подачи воды на охлаждение. Перемешивание нитромассы осуществлялось сжатым воздухом.

но и повышает скорость сепарации в результате образования пузырьков газа SiF4.

Несколько более совершенным с точки зрения техники безопасности был способ Натана, Томсона и Ринтула, принятый в производстве в 1904 г.. Основным преимуществом его была компактность установки, достигнутая благодаря совмещению функций нитратора и сепаратора в одном аппарате. Кроме того, на трубопроводах для передачи нитроглицерина вместо кранов были поставлены зажимы.

Этерификация в нитраторе проводится как обычно. В нижнюю часть его через трубу заливают нитросмесь, а сверху подают глицерин. По окончании процесса воздушное перемешивание прекращают и начинают сепарацию с помощью отработанной кислоты, подаваемой по той же трубе, через которую заливали нитросмесь. Нитроглицерин начинает постепенно выдавливаться отработанной кислотой в бак предварительной промывки. Контроль за ходом сепарации осуществляется через смотровое стекло. Такой способ сепарации лучше отвечает требованиям техники безопасности. Способ Натана, Томсона и Ринтула на некоторых заводах сохранился до сих пор.

Безопасность работы периодических установок получения нитроглицерина обеспечивалась рядом специальных правил ведения этого процесса. Основные из них: тщательный контроль за чистотой исходных материалов, точность соблюдения дозировок и температурного режима, а также хорошее перемешивание нитромассы, исключающее образование зон застоя (что вполне возможно из-за несовершенства воздушного перемешивания).

Наиболее опасным процессом была сепарация, вследствие низкой стойкости кислого нитроглицерина. Во всех случаях появления опасности разложения продукта реакционную массу спускали в аварийный чан, заполненный водой. Следует отметить, что спуск содержимого нитратора или сепаратора в аварийный чан не всегда спасает положение [50]. Из 100 случаев 20 кончается взрывом в чане, иногда остаток нитроглицерина взрывается в нитраторе. Для более безопасного и надежного спуска нитромассы аппараты (нитратор и сепаратор) снабжаются кранами, открывающимися автоматически с помощью сжатого воздуха. Пуск автомата в действие может быть произведен не только непосредственно с рабочего места, но также и из убежища. При включении автомата для спуска нитромассы в аварийный чан начинает работать сигнализация, предупреждающая об опасности всех лиц, находящихся в данном помещении.

Определить объем газов при сгорании одного килограмма нитроглицерина

2С3H5N3O9 +2,5O2 = 3CO2 +6NO2+5H2O

Определяем количество вещества нитроглицерина С3H5N3O9

n(С3H5N3O9) = 1к г/ 227к г/кмоль = 0,0044 кмоль

а) при сгорании 0,0044 кмоль С3H5N3O9 образуется х кмоль CO2

при сгорании 2 кмоль С3H5N3O9 образуется 3 кмоль CO2

нитроглицерин жидкость этерификация сгорание

Определяем объем CO2

V(CO2 = 0,066 кмоль *22,4м3/кмоль = 0,14м3

б) при сгорании 0,0044 кмоль С3H5N3O9 образуется х кмоль NO2

при сгорании 2 кмоль С3H5N3O9 образуется 6 кмоль NO2

Определяем объем NO2

V(NO2 = 0,0132 кмоль *22,4м3/кмоль = 0,29м3

в) при сгорании 0,0044 кмоль С3H5N3O9 образуется х кмоль H2O

при сгорании 2 кмоль С3H5N3O9 образуется 5 кмоль H2O

Определяем объем H2O

V(H2O = 0,011 кмоль *22,4м3/кмоль = 0,25м3

1. Артеменко А. И., Практикум по органической химии. Учебное пособие для ВУЗов, М.: Высшая школа, 2001, с.187

2. Ким А.М., Органическая химия, 2004

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Зависимость температуры кипения водных растворов азотной кислоты от содержания HNO. Влияние состава жидкой фазы бинарной системы на температуру кипения при давлении. Влияние температуры на поверхностное натяжение водных растворов азотной кислоты.

реферат [3,9 M], добавлен 31.01.2011

Составы равновесных жидкости и пара. Определение состояние пара. Законы Коновалова. Дробная перегонка и ректификация. Зависимость состава паровой фазы от температуры. Давление насыщенного пара в системах с ограниченной взаимной растворимостью компонентов.

лекция [600,0 K], добавлен 28.02.2009

Аналитическая зависимость теплового эффекта реакции от температуры. Интервалы температур теплоты испарения, возгонки и плавления. Температурная зависимость давлений насыщенного пара для твердого и жидкого вещества. Равновесные парциальные давления.

лабораторная работа [263,4 K], добавлен 03.05.2009

Физические и физико-химические свойства азотной кислоты. Сырье для производства азотной кислоты. Характеристика целевого продукта. Процесс производства слабой (разбавленной) и концентрированной азотной кислоты. Действие на организм и ее применение.

презентация [1,6 M], добавлен 05.12.2013

Хлорид кальция: физико-химические свойства. применение и сырье. Получение плавленого хлорида кальция из дистиллерной жидкости содового производства. Получение хлорида кальция и гидроксилохлорида из маточного щелока. Безводный кальций из соляной кислоты.

реферат [84,4 K], добавлен 09.08.2008

Расчет основных характеристик газа на основании закона Дальтона, понятие парциального давления. Определение плотности смеси газов, значения молекулярной массы. Основные виды вязкости: кинематическая и динамическая. Пределы воспламенения горючего газа.

контрольная работа [65,7 K], добавлен 11.07.2017

Химическая формула молекулы воды и ее строение. Систематическое наименование – оксид водорода. Физические и химические свойства, агрегатные состояния. Требования к качеству воды, зависимость ее вкуса от минерального состава, температуры и наличия газов.

презентация [6,1 M], добавлен 26.10.2011

Источник

• ← Чего нельзя при гипотиреозе
• кукарача что это такое перевод →