Nitroglycerin

Nitroglycerin
propane-1,2,3-triyl trinitrate IUPAC name
Chemical formula	C3H5(NO3)3
Molecular mass	227.0872 g/mol
Shock sensitivity	Very High
Friction sensitivity	Very high
Density	1.13 kg/dm³ at 15 °C
Explosive velocity	7700 m/s
RE factor	1.50
Melting point	13.2 °C (55.76 °F)
Autoignition temperature	Decomposes at 50 to 60 °C (122 to 140 °F)
Appearance	Clear yellow/colorless oily liquid
CAS number	55-63-0
PubChem	4510
SMĚRY	C(C(CO(=O))O (=O))O(=O)

Nitroglycerin (NG)- známý také jako nitroglycerin, trinitroglycerin a glyceryl trinitrát – je těžká, bezbarvá, olejovitá kapalina získaná nitrací glycerolu. Je to silná výbušnina a používá se při výrobě dynamitu, který se zase používá ve stavebnictví a demoličním průmyslu. Je také změkčovadlem v některých pevných pohonných hmotách pro rakety. V lékařství slouží nitroglycerin jako vazodilatátor (látka rozšiřující cévy), a proto se používá k léčbě srdečních onemocnění.

Historie

Nitroglycerin objevil v roce 1847 chemik Ascanio Sobrero, který pracoval pod vedením T. J. Pelouze na univerzitě v Turíně. Nejlepší výrobní postup vyvinul Alfred Nobel v 60. letech 19. století. Jeho společnost vyvážela kapalnou kombinaci nitroglycerinu a střelného prachu pod názvem „Swedish Blasting Oil“, která však byla extrémně nestabilní a nebezpečná a měla za následek četné katastrofy, včetně výbuchu, který v roce 1866 zničil kancelář společnosti Wells Fargo v San Francisku. Kapalina byla zakázána a Nobel vyvinul dynamit, méně citlivou výbušninu, smícháním nitroglycerinu s inertní absorpční látkou kieselguhr (diatomická zemina). Smícháním nitroglycerinu s inertními materiály, jako je nitrocelulózový gel nebo trhací želatina, byly připraveny i další podobné směsi, například dualin a lithofracteur.

Nestabilita a znecitlivění

V čisté formě je nitroglycerin kontaktní výbušnina – to znamená, že fyzický náraz může způsobit jeho explozi. Postupem času se rozkládá na ještě nestabilnější formy, takže jeho přeprava nebo použití jsou velmi nebezpečné. V neředěné formě je jednou z nejsilnějších silných výbušnin, srovnatelnou s vojenskými výbušninami RDX a PETN (které se v plné koncentraci v munici nepoužívají kvůli své citlivosti), stejně jako s plastickou trhavinou C-4.

Brzy v historii této výbušniny bylo zjištěno, že kapalný nitroglycerin lze „znecitlivět“ ochlazením na 5 až 10 °C, při kteréžto teplotě zmrzne a po ztuhnutí se smrští. Pozdější rozmrazení však může být velmi senzibilizující, zejména pokud jsou přítomny nečistoty nebo pokud je zahřátí příliš rychlé.

Přidáním přibližně 10-30 % ethanolu, acetonu nebo dinitrotoluenu je možné nitroglycerin chemicky „desenzibilizovat“ do té míry, že jej lze považovat za přibližně stejně „bezpečný“ jako moderní vysoce účinné výbušné přípravky. (Procento se liší podle použitého desenzibilizačního činidla.) Desenzibilizace vyžaduje dodatečné úsilí k obnovení „čistého“ produktu. Pokud se to nepodaří, je třeba předpokládat, že desenzitizovaný nitroglycerin je podstatně obtížněji detonovatelný, což jej pravděpodobně činí nepoužitelným jako výbušninu pro praktické použití.

Vážný problém při použití nitroglycerinu je spojen s jeho vysokým bodem tuhnutí 13 °C (55 °F). Pevný nitroglycerin je mnohem méně citlivý na otřesy než kapalná forma, což je u výbušnin běžná vlastnost. V minulosti byl často dodáván ve zmrzlém stavu, což však vedlo k mnoha nehodám při rozmrazování koncovým uživatelem těsně před použitím. Tuto nevýhodu lze překonat použitím směsí nitroglycerinu s jinými polynitráty; například směs nitroglycerinu a dinitrátu ethylenglykolu zamrzá při teplotě -29 °C.

Detonace versus deflagrace

Nitroglycerin a kterékoli nebo všechna použitá ředidla mohou zcela jistě deflagrovat nebo hořet. Výbušná síla nitroglycerinu však pochází z detonace: energie z počátečního rozkladu způsobí tlakový gradient, který detonuje okolní palivo. To může vyvolat samovolnou rázovou vlnu, která se šíří prostředím bohatým na palivo rychlostí zvuku nebo vyšší, jako kaskáda téměř okamžitého, tlakem vyvolaného rozkladu paliva na plyn. To je zcela odlišné od deflagrace, která závisí výhradně na dostupném palivu, bez ohledu na tlakové rozdíly nebo rázy.

Výroba

Průmyslový výrobní proces často používá téměř 50:50 směs kyseliny sírové a dusičné. Tu lze vyrobit smícháním bílé dýmavé kyseliny dusičné (čistá kyselina dusičná, z níž byly odstraněny oxidy dusíku, na rozdíl od červené dýmavé kyseliny dusičné) a koncentrované kyseliny sírové. Této směsi se často dosahuje levnější metodou smíchání dýmavé kyseliny sírové (kyselina sírová obsahující přebytek oxidu sírového) a azeotropní kyseliny dusičné (sestávající přibližně ze 70 % z kyseliny dusičné, zbytek tvoří voda).

Kyselina sírová vytváří protonované formy kyseliny dusičné, které jsou atakovány nukleofilními atomy kyslíku glycerinu. Nitroskupina se tak přidává ve formě esteru (C-O-NO2) a vzniká voda.

Při přidávání glycerinu dochází k exotermické reakci (tj. uvolňuje se teplo). Pokud je však směs příliš horká, dochází k tzv. runaway reakci – stavu zrychlené nitrace doprovázené destruktivní oxidací organických materiálů kyselinou dusičnou a uvolňováním velmi jedovatého hnědého plynu oxidu dusičitého s vysokým rizikem výbuchu. Proto se směs glycerinu pomalu přidává do reakční nádoby obsahující směsnou kyselinu (nikoliv kyselinu ke glycerinu). Nitrátor se chladí studenou vodou nebo jinou chladicí směsí a po celou dobu přidávání glycerinu se udržuje teplota přibližně 22 °C. Nádoba nitrátoru, často vyrobená ze železa nebo olova a zpravidla míchaná stlačeným vzduchem, má na dně nouzová padací dvířka, která visí nad velkým bazénem s velmi studenou vodou a do nichž lze celou reakční směs (nazývanou náplň) vylít, aby se zabránilo výbuchu, což je proces označovaný jako „utopení“. Pokud teplota nálože přesáhne přibližně 10 °C (skutečná hodnota se v jednotlivých zemích liší) nebo se v průduchu nitrátoru objeví hnědé výpary, je nálož okamžitě utopena.

Vzhledem k velkému nebezpečí spojenému s její výrobou se většina zařízení na výrobu nitroglycerinu nachází na mořských plošinách nebo na odlehlých místech.

Medicínské použití

V medicíně se nitroglycerin obecně nazývá glyceryl trinitrát a používá se jako lék na srdce (mimo jiné pod obchodními názvy Nitrospan®, Nitrostat® a Tridil®). Používá se jako lék na anginu pectoris (ischemickou chorobu srdeční) a je k dispozici ve formě tablet, masti, roztoku (k nitrožilnímu podání), transdermálních náplastí (Transderm Nitro®, Nitro-Dur®) nebo sprejů podávaných sublingválně (Nitrolingual Pump Spray®, Natispray®).

Hlavním účinkem nitroglycerinu je vazodilatace – rozšíření cév. Nitroglycerin rozšíří žíly více než tepny, čímž sníží srdeční předtížení a vede k následujícím terapeutickým účinkům při epizodách anginy pectoris:

• zmírnění bolesti na hrudi
• snížení krevního tlaku
• zvýšení srdeční frekvence.
• ortostatická hypotenze

Tyto účinky vznikají proto, že nitroglycerin se v těle přeměňuje na oxid dusnatý (mechanismem, který není zcela objasněn) a oxid dusnatý je přirozený vazodilatátor. V poslední době se také stal populárním v off-label použití ve snížené (0,2%) koncentraci ve formě masti, jako účinná léčba anální fisury.

Nežádoucí zdravotní účinky

Časté vystavení vysokým dávkám nitroglycerinu může způsobit silné bolesti hlavy – stav známý jako „NG hlava“. Bolesti hlavy mohou být natolik silné, že některé lidi vyřadí z provozu. Zdá se však, že u mnoha lidí se po dlouhodobé expozici nitroglycerinu vyvine tolerance a závislost na něm. Mezi abstinenční příznaky patří bolesti hlavy a srdeční problémy. Tyto příznaky mohou při opětovné expozici nitroglycerinu vymizet. U pracovníků, kteří jsou této látce pravidelně vystaveni na pracovišti (např. ve výrobních závodech nitroglycerinu), to může mít za následek „pondělní ranní bolest hlavy“ – během víkendu se u nich objeví abstinenční příznaky, které jsou potlačeny opětovnou expozicí následující pracovní den. In rare cases, withdrawal has been found to be fatal.

See also

• Alfred Nobel
• Dynamite
• Explosive
• Glycerol

Notes

• Akhavan, Jacqueline. 2004. The Chemistry of Výbušniny. RSC Paperbacks. Cambridge, UK: Royal Society of Chemistry. ISBN 0854046402.

• Davis, Tenney Lombard. 1984. The Chemistry of Powder and Explosives. Hollywood, CA: Angriff Press. ISBN 0913022004.

• Meyer, Edith Patterson. 1958. Dynamite and Peace; the Story of Alfred Nobel. Boston: Little, Brown. OCLC 1252824.

• Meyer, Rudolf, Josef Köhler, and Axel Homburg. 2007. Explosives. Weinheim: Wiley-VCH. ISBN 978-3527316564.

Všechny odkazy vyhledány 6. prosince 2018.

• PubChem: Nitroglycerin. NCBI.
• 1,2,3-propanetriol, trinitrát (nitroglycerin) NIST.
• The Tallini Tales of Destruction. logwell.com. (Podrobné a hrůzostrašné příběhy o historickém použití torpéd naplněných nitroglycerinem k opětovnému spuštění ropných vrtů.)