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
SMILLE	C(C(CO(=O))O (=O))O(=O)

Nitroglicerina (NG)- conosciuta anche come nitroglicerina, trinitroglicerina e trinitrato di glicerile – è un liquido pesante, incolore e oleoso ottenuto dalla nitrazione del glicerolo. È un potente esplosivo ed è usato nella fabbricazione della dinamite, che a sua volta è impiegata nelle industrie di costruzione e demolizione. È anche un plastificante in alcuni propellenti solidi per razzi. In medicina, la nitroglicerina serve come vasodilatatore (un agente che dilata i vasi sanguigni) ed è quindi usata per trattare condizioni cardiache.

Storia

La nitroglicerina fu scoperta dal chimico Ascanio Sobrero nel 1847, lavorando sotto T.J. Pelouze all’Università di Torino. Il miglior processo di fabbricazione fu sviluppato da Alfred Nobel negli anni 1860. La sua azienda esportò una combinazione liquida di nitroglicerina e polvere da sparo come ‘Swedish Blasting Oil’, ma era estremamente instabile e pericoloso, causando numerose catastrofi, tra cui un’esplosione che distrusse un ufficio Wells Fargo a San Francisco nel 1866. Il liquido fu ampiamente vietato, e Nobel sviluppò la dinamite, un esplosivo meno sensibile, mescolando la nitroglicerina con l’inerte assorbente kieselguhr (terra diatomacea). Altre miscele simili, come la dualina e il lithofracteur, furono anche preparate mescolando la nitroglicerina con materiali inerti come il gel di nitrocellulosa o la gelatina per esplosivi.

Instabilità e desensibilizzazione

Nella sua forma pura, la nitroglicerina è un esplosivo da contatto, cioè uno shock fisico può provocarne l’esplosione. Si degrada nel tempo in forme ancora più instabili, rendendola altamente pericolosa da trasportare o usare. Nella sua forma non diluita, è uno degli alti esplosivi più potenti, paragonabile agli esplosivi militari RDX e PETN (che non sono usati nelle munizioni a piena concentrazione a causa della loro sensibilità) così come l’esplosivo plastico C-4.

Presto nella storia di questo esplosivo è stato scoperto che la nitroglicerina liquida può essere “desensibilizzata” dal raffreddamento a 5 a 10 °C (40 a 50 °F), alla quale temperatura si congela, contraendosi alla solidificazione. Tuttavia, il successivo scongelamento può essere estremamente sensibilizzante, soprattutto se sono presenti impurità o se il riscaldamento è troppo rapido.

È possibile “desensibilizzare” chimicamente la nitroglicerina fino a un punto in cui può essere considerata approssimativamente “sicura” come le moderne formulazioni ad alto contenuto esplosivo, con l’aggiunta di circa il 10-30 per cento di etanolo, acetone o dinitrotoluene. (La desensibilizzazione richiede uno sforzo supplementare per ricostituire il prodotto “puro”. In caso contrario, si deve presumere che la nitroglicerina desensibilizzata sia sostanzialmente più difficile da far esplodere, rendendola forse inutile come esplosivo per applicazioni pratiche.

Un serio problema nell’uso della nitroglicerina è associato al suo alto punto di congelamento 13 °C (55 °F). La nitroglicerina solida è molto meno sensibile agli urti della forma liquida, una caratteristica comune negli esplosivi. In passato, veniva spesso spedita allo stato congelato, ma questo comportava molti incidenti durante il processo di scongelamento da parte dell’utente finale, appena prima dell’uso. Questo svantaggio può essere superato utilizzando miscele di nitroglicerina con altri polinitrati; per esempio, una miscela di nitroglicerina e glicole etilenico dinitrato congela a -29 °C (-20 °F).

Detonazione contro deflagrazione

La nitroglicerina e qualsiasi o tutti i diluenti usati possono certamente deflagrare o bruciare. Tuttavia, il potere esplosivo della nitroglicerina deriva dalla detonazione: l’energia della decomposizione iniziale causa un gradiente di pressione che fa esplodere il combustibile circostante. Questo può generare un’onda d’urto autosostenuta che si propaga attraverso il mezzo ricco di combustibile ad una velocità pari o superiore a quella del suono, come una cascata di decomposizione quasi istantanea, indotta dalla pressione, del combustibile in gas. Questo è molto diverso dalla deflagrazione, che dipende esclusivamente dal combustibile disponibile, indipendentemente dalle differenze di pressione o dallo shock.

Fabbricazione

Il processo di produzione industriale spesso utilizza una miscela quasi 50:50 di acido solforico e acido nitrico. Questo può essere prodotto mescolando l’acido nitrico fumante bianco (acido nitrico puro da cui sono stati rimossi gli ossidi di azoto, al contrario dell’acido nitrico fumante rosso) e l’acido solforico concentrato. Questa miscela è spesso ottenuta con il metodo più economico di mescolare l’acido solforico fumante (acido solforico contenente triossido di zolfo in eccesso) e l’acido nitrico azeotropico (composto da circa il 70% di acido nitrico, il resto è acqua).

L’acido solforico produce specie di acido nitrico protonate, che vengono attaccate dagli atomi di ossigeno nucleofili della glicerina. Il gruppo nitro viene quindi aggiunto sotto forma di estere (C-O-NO2), e viene prodotta acqua.

L’aggiunta di glicerina provoca una reazione esotermica (cioè, viene rilasciato calore). Tuttavia, se la miscela diventa troppo calda, risulta in una reazione di fuga – uno stato di nitrazione accelerata accompagnata dall’ossidazione distruttiva dei materiali organici dell’acido nitrico e il rilascio di gas di biossido di azoto marrone molto velenoso ad alto rischio di esplosione. Così, la miscela di glicerina viene aggiunta lentamente al recipiente di reazione contenente l’acido misto (non l’acido alla glicerina). Il nitratore viene raffreddato con acqua fredda o qualche altra miscela refrigerante e mantenuto durante l’aggiunta di glicerina a circa 22 °C. Il recipiente del nitratore, spesso costruito in ferro o piombo e generalmente agitato con aria compressa, ha una botola di emergenza alla sua base, che pende su una grande piscina di acqua molto fredda e in cui l’intera miscela di reazione (chiamata carica) può essere scaricata per prevenire un’esplosione, un processo indicato come “annegamento”. Se la temperatura della carica supera i 10 °C circa (il valore effettivo varia a seconda del paese), o si vedono fumi marroni nello sfiato dei nitratori, allora viene immediatamente affogata.

A causa dei grandi pericoli associati alla sua produzione, la maggior parte degli impianti di produzione di nitroglicerina sono in piattaforme offshore o in luoghi remoti.

Usi medici

In medicina, la nitroglicerina è generalmente chiamata trinitrato di glicerile ed è usata come farmaco cardiaco (sotto i nomi commerciali Nitrospan®, Nitrostat® e Tridil®, tra gli altri). Usato come trattamento per l’angina pectoris (malattia ischemica del cuore), è disponibile sotto forma di compresse, unguento, soluzione (per uso endovenoso), cerotti transdermici (Transderm Nitro®, Nitro-Dur®), o spray somministrati sublingualmente (Nitrolingual Pump Spray®, Natispray®).

L’azione principale della nitroglicerina è la vasodilatazione-allargamento dei vasi sanguigni. La nitroglicerina dilata le vene più delle arterie, diminuendo il precarico cardiaco e portando ai seguenti effetti terapeutici durante gli episodi di angina pectoris:

• sottrazione del dolore al petto
• diminuzione della pressione sanguigna
• aumento della frequenza cardiaca.
• Ipotensione ortostatica

Questi effetti si verificano perché la nitroglicerina viene convertita in ossido nitrico nel corpo (da un meccanismo che non è completamente compreso), e l’ossido nitrico è un vasodilatatore naturale. Recentemente, è anche diventata popolare in un uso off-label a concentrazione ridotta (0,2 per cento) in forma di unguento, come un trattamento efficace per le ragadi anali.

Effetti avversi sulla salute

L’esposizione frequente ad alte dosi di nitroglicerina può causare gravi mal di testa – condizione nota come “testa NG”. I mal di testa possono essere abbastanza gravi da inabilitare alcune persone. Sembra, tuttavia, che molte persone sviluppino una tolleranza e una dipendenza dalla nitroglicerina dopo un’esposizione a lungo termine. I sintomi di astinenza includono mal di testa e problemi cardiaci. Questi sintomi possono scomparire con la riesposizione alla nitroglicerina. Per i lavoratori esposti regolarmente a questa sostanza sul posto di lavoro (come negli impianti di produzione di nitroglicerina), questo può risultare in un “mal di testa del lunedì mattina” – essi sviluppano sintomi di astinenza durante il fine settimana, che sono contrastati dalla riesposizione il giorno lavorativo successivo. In rare cases, withdrawal has been found to be fatal.

See also

• Alfred Nobel
• Dynamite
• Explosive
• Glycerol

Notes

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

Tutti i link recuperati il 6 dicembre 2018.

• PubChem: Nitroglicerina. NCBI.
• 1,2,3-Propanetriolo, trinitrato (Nitroglicerina) NIST.
• The Tallini Tales of Destruction. logwell.com. (Storie dettagliate e raccapriccianti dell’uso storico di siluri riempiti di nitroglicerina per far ripartire i pozzi di petrolio.)