Nitroglycerin

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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	SMILES	C(C(CO(=O))O (=O))O(=O)

Nitroglycérine (NG)-également connue sous le nom de nitroglycérine, trinitroglycérine et trinitrate de glycéryle – est un liquide lourd, incolore et huileux obtenu par nitration du glycérol. C’est un explosif puissant qui est utilisé dans la fabrication de la dynamite, elle-même utilisée dans les industries de la construction et de la démolition. Elle est également un plastifiant dans certains propergols solides pour fusées. En médecine, la nitroglycérine sert de vasodilatateur (un agent qui dilate les vaisseaux sanguins) et est donc utilisée pour traiter les troubles cardiaques.

Histoire

La nitroglycérine a été découverte par le chimiste Ascanio Sobrero en 1847, travaillant sous la direction de T.J. Pelouze à l’université de Turin. Le meilleur procédé de fabrication a été mis au point par Alfred Nobel dans les années 1860. Sa société exportait une combinaison liquide de nitroglycérine et de poudre à canon sous le nom de « Swedish Blasting Oil », mais ce produit était extrêmement instable et dangereux, provoquant de nombreuses catastrophes, dont une explosion qui a détruit un bureau de la Wells Fargo à San Francisco en 1866. Le liquide étant largement interdit, Nobel mit au point la dynamite, un explosif moins sensible, en mélangeant la nitroglycérine avec l’absorbant inerte kieselguhr (terre diatomée). D’autres mélanges similaires, comme la dualine et le lithofracteur, ont également été préparés en mélangeant la nitroglycérine avec des matériaux inertes comme le gel de nitrocellulose ou la gélatine de dynamitage.

Instabilité et désensibilisation

Dans sa forme pure, la nitroglycérine est un explosif de contact – c’est-à-dire qu’un choc physique peut la faire exploser. Elle se dégrade avec le temps en des formes encore plus instables, ce qui la rend très dangereuse à transporter ou à utiliser. Sous sa forme non diluée, c’est l’un des explosifs brisants les plus puissants, comparable aux explosifs militaires RDX et PETN (qui ne sont pas utilisés dans les munitions à pleine concentration en raison de leur sensibilité) ainsi qu’à l’explosif plastique C-4.

Au début de l’histoire de cet explosif, on a découvert que la nitroglycérine liquide peut être « désensibilisée » par refroidissement à une température de 5 à 10 °C (40 à 50 °F), température à laquelle elle gèle, se contractant lors de la solidification. Cependant, une décongélation ultérieure peut être extrêmement sensibilisante, surtout si des impuretés sont présentes ou si le réchauffement est trop rapide.

Il est possible de « désensibiliser » chimiquement la nitroglycérine à un point où elle peut être considérée comme à peu près aussi « sûre » que les formulations modernes d’explosifs brisants, par l’ajout d’environ 10 à 30 % d’éthanol, d’acétone ou de dinitrotoluène. (Le pourcentage varie en fonction de l’agent désensibilisant utilisé.) La désensibilisation exige un effort supplémentaire pour reconstituer le produit « pur ». A défaut, il faut supposer que la nitroglycérine désensibilisée est sensiblement plus difficile à faire détoner, ce qui peut la rendre inutile en tant qu’explosif pour des applications pratiques.

Un problème sérieux dans l’utilisation de la nitroglycérine est associé à son point de congélation élevé 13 °C (55 °F). La nitroglycérine solide est beaucoup moins sensible aux chocs que la forme liquide, une caractéristique commune aux explosifs. Dans le passé, elle était souvent expédiée à l’état congelé, mais cela entraînait de nombreux accidents lors du processus de décongélation par l’utilisateur final, juste avant l’utilisation. Cet inconvénient peut être surmonté en utilisant des mélanges de nitroglycérine avec d’autres polynitrates ; par exemple, un mélange de nitroglycérine et de dinitrate d’éthylène glycol gèle à -29 °C (-20 °F).

Détonation versus déflagration

La nitroglycérine et tout ou partie des diluants utilisés peuvent certainement déflagrer ou brûler. Cependant, le pouvoir explosif de la nitroglycérine provient de la détonation : l’énergie de la décomposition initiale provoque un gradient de pression qui fait exploser le combustible environnant. Cela peut générer une onde de choc auto-entretenue qui se propage dans le milieu riche en combustible à une vitesse égale ou supérieure à la vitesse du son, sous la forme d’une cascade de décomposition quasi-instantanée du combustible en gaz sous l’effet de la pression. Ceci est tout à fait différent de la déflagration, qui dépend uniquement du combustible disponible, indépendamment des différences de pression ou du choc.

Fabrication

Le processus de fabrication industrielle utilise souvent un mélange presque 50:50 d’acide sulfurique et d’acide nitrique. Celui-ci peut être produit en mélangeant de l’acide nitrique fumant blanc (acide nitrique pur dont les oxydes d’azote ont été éliminés, par opposition à l’acide nitrique fumant rouge) et de l’acide sulfurique concentré. Ce mélange est souvent atteint par la méthode moins coûteuse consistant à mélanger de l’acide sulfurique fumant (acide sulfurique contenant un excès de trioxyde de soufre) et de l’acide nitrique azéotropique (constitué d’environ 70 % d’acide nitrique, le reste étant de l’eau).

L’acide sulfurique produit des espèces d’acide nitrique protonées, qui sont attaquées par les atomes d’oxygène nucléophiles de la glycérine. Le groupe nitro est donc ajouté sous forme d’ester (C-O-NO2), et de l’eau est produite.

L’ajout de glycérine entraîne une réaction exothermique (c’est-à-dire que de la chaleur est libérée). Cependant, si le mélange devient trop chaud, il en résulte un emballement de la réaction – un état de nitration accélérée accompagné de l’oxydation destructrice des matières organiques de l’acide nitrique et de la libération de gaz de dioxyde d’azote brun très toxique à haut risque d’explosion. Ainsi, le mélange de glycérine est ajouté lentement au récipient de réaction contenant l’acide mélangé (pas d’acide à la glycérine). Le nitrateur est refroidi avec de l’eau froide ou un autre mélange réfrigérant et maintenu pendant toute l’addition de la glycérine à environ 22 °C. La cuve du nitrateur, souvent construite en fer ou en plomb et généralement agitée avec de l’air comprimé, possède à sa base une trappe d’urgence qui surplombe un grand bassin d’eau très froide et dans lequel on peut déverser tout le mélange réactionnel (appelé charge) pour éviter une explosion, un procédé appelé « noyade ». Si la température de la charge dépasse environ 10 °C (la valeur réelle varie selon les pays), ou si des fumées brunes sont observées dans l’évent des nitrateurs, alors elle est immédiatement noyée.

En raison des grands dangers associés à sa production, la plupart des installations de production de nitroglycérine se trouvent sur des plates-formes offshore ou dans des endroits éloignés.

Utilisations médicales

En médecine, la nitroglycérine est généralement appelée trinitrate de glycéryle et est utilisée comme médicament pour le cœur (sous les noms commerciaux Nitrospan®, Nitrostat® et Tridil®, entre autres). Utilisé comme traitement de l’angine de poitrine (cardiopathie ischémique), il est disponible sous forme de comprimés, de pommade, de solution (pour une utilisation intraveineuse), de patchs transdermiques (Transderm Nitro®, Nitro-Dur®) ou de sprays administrés par voie sublinguale (Nitrolingual Pump Spray®, Natispray®).

L’action principale de la nitroglycérine est la vasodilatation – l’élargissement des vaisseaux sanguins. La nitroglycérine va dilater les veines plus que les artères, diminuant la précharge cardiaque et entraînant les effets thérapeutiques suivants lors des épisodes d’angine de poitrine :

• substitution de la douleur thoracique
• diminution de la pression artérielle
• augmentation de la fréquence cardiaque.
• hypotension orthostatique

Ces effets surviennent parce que la nitroglycérine est convertie en oxyde nitrique dans le corps (par un mécanisme qui n’est pas complètement compris), et l’oxyde nitrique est un vasodilatateur naturel. Récemment, elle est également devenue populaire dans une utilisation hors AMM à une concentration réduite (0,2 pour cent) sous forme de pommade, comme traitement efficace de la fissure anale.

Effets indésirables sur la santé

L’exposition fréquente à de fortes doses de nitroglycérine peut provoquer de graves maux de tête – un état connu sous le nom de « tête NG ». Ces maux de tête peuvent être suffisamment graves pour rendre certaines personnes invalides. Il semble toutefois que de nombreuses personnes développent une tolérance et une dépendance à la nitroglycérine après une exposition à long terme. Les symptômes de sevrage comprennent des maux de tête et des problèmes cardiaques. Ces symptômes peuvent disparaître avec une réexposition à la nitroglycérine. Pour les travailleurs régulièrement exposés à cette substance sur leur lieu de travail (comme dans les usines de fabrication de nitroglycérine), cela peut entraîner un « mal de tête du lundi matin » – ils développent des symptômes de sevrage pendant le week-end, qui sont contrés par une réexposition le jour ouvrable suivant. In rare cases, withdrawal has been found to be fatal.

See also

• Alfred Nobel
• Dynamite
• Explosive
• Glycerol

Notes

• Akhavan, Jacqueline. 2004. The Chemistry of Explosifs. 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.

Tous les liens ont été récupérés le 6 décembre 2018.

• PubChem : Nitroglycérine. NCBI.
• 1,2,3-Propanetriol, trinitrate (Nitroglycérine) NIST.
• Les récits de destruction de Tallini. logwell.com. (Récits détaillés et horribles de l’utilisation historique de torpilles remplies de nitroglycérine pour relancer les puits de pétrole.)