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

Nitroglicerină (NG) – cunoscută și sub numele de nitroglicerină, trinitroglicerină și trinitrat de gliceril-este un lichid greu, incolor, uleios, obținut prin nitrarea glicerolului. Este un exploziv puternic și este utilizat la fabricarea dinamitei, care, la rândul ei, este folosită în industria construcțiilor și a demolărilor. Este, de asemenea, un plastifiant în unii propulsoare solide pentru rachete. În medicină, nitroglicerina servește ca vasodilatator (un agent care dilată vasele de sânge) și, prin urmare, este folosită pentru tratarea afecțiunilor cardiace.

Historie

Nitroglicerina a fost descoperită de chimistul Ascanio Sobrero în 1847, lucrând sub conducerea lui T.J. Pelouze la Universitatea din Torino. Cel mai bun proces de fabricație a fost dezvoltat de Alfred Nobel în anii 1860. Compania sa a exportat o combinație lichidă de nitroglicerină și praf de pușcă sub numele de „Swedish Blasting Oil”, dar era extrem de instabilă și periculoasă, ceea ce a dus la numeroase catastrofe, inclusiv o explozie care a distrus un birou Wells Fargo din San Francisco în 1866. Lichidul a fost interzis pe scară largă, iar Nobel a dezvoltat dinamita, un exploziv mai puțin sensibil, prin amestecarea nitroglicerinei cu kieselguhr (pământ de diatomee), un absorbant inert. Alte amestecuri similare, cum ar fi dualine și lithofracteur, au fost, de asemenea, preparate prin amestecarea nitroglicerinei cu materiale inerte, cum ar fi gelul de nitroceluloză sau gelatina de detonare.

Instabilitate și desensibilizare

În forma sa pură, nitroglicerina este un exploziv de contact – adică un șoc fizic poate provoca explozia. Ea se degradează în timp în forme și mai instabile, ceea ce o face extrem de periculoasă pentru transport sau utilizare. În forma sa nediluată, este unul dintre cei mai puternici explozibili de mare putere, comparabil cu explozivii militari RDX și PETN (care nu sunt utilizați în muniții în concentrație maximă din cauza sensibilității lor), precum și cu explozibilul pentru plastic C-4.

La începutul istoriei acestui exploziv s-a descoperit că nitroglicerina lichidă poate fi „desensibilizată” prin răcire la 5 până la 10 °C (40 până la 50 °F), temperatură la care îngheață, contractându-se la solidificare. Cu toate acestea, decongelarea ulterioară poate fi extrem de sensibilizantă, în special dacă sunt prezente impurități sau dacă încălzirea este prea rapidă.

Este posibil să se „desensibilizeze” chimic nitroglicerina până la un punct în care poate fi considerată aproximativ la fel de „sigură” ca și formulările moderne de explozibili de mare putere, prin adăugarea a aproximativ 10-30% etanol, acetonă sau dinitrotoluen. (Procentul variază în funcție de agentul de desensibilizare utilizat.) Desensibilizarea necesită un efort suplimentar pentru a reconstitui produsul „pur”. Dacă nu se reușește acest lucru, trebuie să se presupună că nitroglicerina desensibilizată este substanțial mai dificil de detonat, ceea ce o poate face inutilă ca exploziv pentru aplicații practice.

O problemă serioasă în utilizarea nitroglicerinei este asociată cu punctul său ridicat de îngheț 13 °C (55 °F). Nitroglicerina solidă este mult mai puțin sensibilă la șocuri decât forma lichidă, o caracteristică comună în cazul explozivilor. În trecut, aceasta era adesea expediată în stare înghețată, dar acest lucru a dus la numeroase accidente în timpul procesului de decongelare de către utilizatorul final, chiar înainte de utilizare. Acest dezavantaj poate fi depășit prin utilizarea amestecurilor de nitroglicerină cu alți polinitrați; de exemplu, un amestec de nitroglicerină și dinitrat de etilenglicol îngheață la -29 °C (-20 °F).

Detonare versus deflagrație

Nitroglicerina și oricare sau toți diluanții utilizați pot cu siguranță deflagra sau arde. Cu toate acestea, puterea explozivă a nitroglicerinei provine din detonare: energia din descompunerea inițială provoacă un gradient de presiune care detonează combustibilul din jur. Acest lucru poate genera o undă de șoc autoîntreținută care se propagă prin mediul bogat în combustibil cu o viteză egală sau mai mare decât viteza sunetului, ca o cascadă de descompunere aproape instantanee, indusă de presiune, a combustibilului în gaz. Acest lucru este cu totul diferit de deflagrație, care depinde exclusiv de combustibilul disponibil, indiferent de diferențele de presiune sau de șoc.

Fabricare

Procesul de fabricare industrială utilizează adesea un amestec aproape 50:50 de acid sulfuric și acid azotic. Acesta poate fi produs prin amestecarea acidului azotic fumant alb (acid azotic pur din care au fost eliminați oxizii de azot, spre deosebire de acidul azotic fumant roșu) și acid sulfuric concentrat. Acest amestec este adesea obținut prin metoda mai ieftină de amestecare a acidului sulfuric fumant (acid sulfuric care conține trioxid de sulf în exces) și a acidului azotic azeotropic (format din aproximativ 70 % acid azotic, restul fiind apă).

Acidul sulfuric produce specii de acid azotic protonat, care sunt atacate de atomii de oxigen nucleofili ai glicerinei. Astfel, gruparea nitro este adăugată sub formă de ester (C-O-NO2) și se produce apă.

Adaosul de glicerină are ca rezultat o reacție exotermă (adică se degajă căldură). Cu toate acestea, dacă amestecul se încălzește prea mult, se produce o reacție de fugă – o stare de nitrare accelerată însoțită de oxidarea distructivă a materialelor organice de acid azotic și de degajarea de dioxid de azot brun foarte otrăvitor, gazos și cu risc ridicat de explozie. Astfel, amestecul de glicerină se adaugă încet în vasul de reacție care conține acidul amestecat (nu acid la glicerină). Nitratorul se răcește cu apă rece sau cu un alt amestec de lichid de răcire și se menține pe toată durata adaosului de glicerină la aproximativ 22 °C. Recipientul nitratorului, adesea construit din fier sau plumb și în general agitat cu aer comprimat, are la bază o trapă de urgență care atârnă deasupra unui bazin mare de apă foarte rece și în care întregul amestec de reacție (numit încărcătură) poate fi aruncat pentru a preveni o explozie, un proces denumit „înecare”. În cazul în care temperatura încărcăturii depășește aproximativ 10 °C (valoarea reală variază în funcție de țară) sau dacă se observă fumuri maro în gura de aerisire a nitratorului, atunci aceasta este imediat înecată.

Din cauza pericolelor mari asociate cu producția sa, majoritatea instalațiilor de producție a nitroglicerinei se află în platforme offshore sau în locații îndepărtate.

Utilizări medicale

În medicină, nitroglicerina se numește, în general, trinitrat de gliceril și este utilizată ca medicament pentru inimă (sub denumirile comerciale Nitrospan®, Nitrostat® și Tridil®, printre altele). Folosit ca tratament pentru angina pectorală (cardiopatie ischemică), este disponibil sub formă de tablete, unguent, soluție (pentru uz intravenos), plasturi transdermici (Transderm Nitro®, Nitro-Dur®) sau spray-uri administrate sublingual (Nitrolingual Pump Spray®, Natispray®).

Acțiunea principală a nitroglicerinei este vasodilatarea – lărgirea vaselor de sânge. Nitroglicerina va dilata venele mai mult decât arterele, scăzând preîncărcarea cardiacă și conducând la următoarele efecte terapeutice în timpul episoadelor de angină pectorală:

• substanțierea durerii toracice
• diminuarea tensiunii arteriale
• creșterea frecvenței cardiace.
• hipotensiune ortostatică

Aceste efecte apar deoarece nitroglicerina este transformată în oxid nitric în organism (printr-un mecanism care nu este complet înțeles), iar oxidul nitric este un vasodilatator natural. Recent, a devenit, de asemenea, populară într-o utilizare off-label la o concentrație redusă (0,2 la sută) sub formă de unguent, ca tratament eficient pentru fisura anală.

Efecte adverse asupra sănătății

Expunerea frecventă la doze mari de nitroglicerină poate provoca dureri de cap severe – o afecțiune cunoscută sub numele de „NG head”. Durerile de cap pot fi suficient de severe pentru a incapacita unele persoane. Cu toate acestea, se pare că multe persoane dezvoltă o toleranță și o dependență față de nitroglicerină după o expunere pe termen lung. Simptomele de sevraj includ dureri de cap și probleme cardiace. Aceste simptome pot dispărea odată cu reexpunerea la nitroglicerină. Pentru lucrătorii expuși în mod regulat la această substanță la locul de muncă (cum ar fi în instalațiile de fabricare a nitroglicerinei), acest lucru poate duce la o „durere de cap de luni dimineața” – aceștia dezvoltă simptome de sevraj în timpul weekend-ului, care sunt contracarate de reexpunerea în următoarea zi lucrătoare. In rare cases, withdrawal has been found to be fatal.

See also

• Alfred Nobel
• Dynamite
• Explosive
• Glycerol

Notes

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

Toate linkurile recuperate la 6 decembrie 2018.

• PubChem: Nitroglicerină. NCBI.
• 1,2,3-Propanetriol, trinitrat (Nitroglicerină) NIST.
• The Tallini Tales of Destruction. logwell.com. (Povești detaliate și înfiorătoare despre utilizarea istorică a torpilelor umplute cu nitroglicerină pentru a reporni puțurile de petrol.)