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
SMILJÖKNING	C(C(CO(=O))O (=O))O(=O)

Nitroglycerin (NG) – även känt som nitroglycerin, trinitroglycerin och glyceryltrinitrat – är en tung, färglös, oljig vätska som erhålls genom nitrering av glycerol. Det är ett kraftfullt sprängämne och används vid tillverkning av dynamit, som i sin tur används inom byggnads- och rivningsindustrin. Det är också en mjukgörare i vissa fasta drivmedel för raketer. Inom medicinen fungerar nitroglycerin som en vasodilator (ett medel som vidgar blodkärlen) och används därför för att behandla hjärtsjukdomar.

Historia

Nitroglycerin upptäcktes av kemisten Ascanio Sobrero 1847, som arbetade under T.J. Pelouze vid universitetet i Torino. Den bästa tillverkningsprocessen utvecklades av Alfred Nobel på 1860-talet. Hans företag exporterade en flytande kombination av nitroglycerin och krut som ”Swedish Blasting Oil”, men den var extremt instabil och farlig och ledde till många katastrofer, bland annat en explosion som förstörde ett Wells Fargo-kontor i San Francisco 1866. Vätskan förbjöds allmänt och Nobel utvecklade dynamit, ett mindre känsligt sprängämne, genom att blanda nitroglycerin med det inerta absorberande ämnet kieselguhr (kiselgur). Andra liknande blandningar, såsom dualine och lithofracteur, framställdes också genom att blanda nitroglycerin med inerta material såsom nitrocellulosegel eller spränggelatin.

Instabilitet och avsaknad av känslighet

I sin rena form är nitroglycerin ett kontaktexplosivämne – det vill säga att en fysisk chock kan få det att explodera. Det bryts med tiden ner till ännu mer instabila former, vilket gör det mycket farligt att transportera eller använda. I outspädd form är det ett av de mest kraftfulla sprängämnena, jämförbart med de militära sprängämnena RDX och PETN (som inte används i full koncentration i ammunition på grund av deras känslighet) samt plastsprängämnet C-4.

Tidigt i detta sprängämnes historia upptäckte man att flytande nitroglycerin kan ”avkänsliggöras” genom att kylas ned till 5-10 °C (40-50 °F), vid vilken temperatur det fryser och drar ihop sig när det stelnar. Det är möjligt att kemiskt ”desensibilisera” nitroglycerin till en punkt där det kan betraktas som ungefär lika ”säkert” som moderna sprängämnesberedningar genom att tillsätta cirka 10-30 procent etanol, aceton eller dinitrotoluen. (Procentandelen varierar beroende på vilket desensibiliseringsmedel som används.) Desensibilisering kräver extra ansträngning för att rekonstituera den ”rena” produkten. Om detta inte lyckas måste man anta att desensibiliserat nitroglycerin är betydligt svårare att detonera, vilket eventuellt gör det oanvändbart som sprängämne för praktiska tillämpningar.

Ett allvarligt problem vid användning av nitroglycerin är förknippat med dess höga fryspunkt 13 °C (55 °F). Fast nitroglycerin är mycket mindre känsligt för stötar än den flytande formen, en egenskap som är vanlig i sprängämnen. Tidigare skickades det ofta i fruset tillstånd, men detta ledde till många olyckor när slutanvändaren tinade upp det precis innan det skulle användas. Denna nackdel kan övervinnas genom att använda blandningar av nitroglycerin med andra polynitrater; till exempel fryser en blandning av nitroglycerin och etylenglykoldinitrat vid -29 °C (-20 °F).

Detonation kontra deflagration

Nitroglycerin och någon eller några av de spädningsmedel som används kan förvisso deflagrera eller brinna. Nitroglycerinets sprängkraft härrör dock från detonation: energin från den inledande nedbrytningen orsakar en tryckgradient som detonerar det omgivande bränslet. Detta kan generera en självunderhållande chockvåg som fortplantar sig genom det bränslerika mediet med ljudhastighet eller högre, som en kaskad av nästan omedelbar, tryckinducerad nedbrytning av bränslet till gas. Detta är helt olikt deflagration, som enbart är beroende av tillgängligt bränsle, oavsett tryckskillnader eller chock.

Hantering

I den industriella tillverkningsprocessen används ofta en nästan 50:50-blandning av svavelsyra och salpetersyra. Denna kan framställas genom att blanda vit rökande salpetersyra (ren salpetersyra från vilken kväveoxider har avlägsnats, till skillnad från röd rökande salpetersyra) och koncentrerad svavelsyra. Denna blandning uppnås ofta genom den billigare metoden att blanda rykande svavelsyra (svavelsyra som innehåller ett överskott av svaveltrioxid) och azeotropisk salpetersyra (som består av cirka 70 procent salpetersyra, resten är vatten).

Svavelsyran producerar protonerade salpetersyrearter, som angrips av glycerins nukleofila syreatomer. Nitrogruppen läggs alltså till som en ester (C-O-NO2) och vatten bildas.

Anslutningen av glycerin resulterar i en exotermisk reaktion (det vill säga värme frigörs). Om blandningen blir för varm resulterar den dock i en skenande reaktion – ett tillstånd av accelererad nitrering som åtföljs av destruktiv oxidering av organiska material med salpetersyra och utsläpp av mycket giftig brun kvävedioxidgas med hög risk för explosion. Glycerinblandningen tillsätts därför långsamt till reaktionskärlet som innehåller den blandade syran (inte syra till glycerin). Nitratkärlet kyls med kallt vatten eller någon annan kylmedelsblandning och hålls under hela glycerintillsättningen på ca 22 °C. Nitratorkärlet, som ofta är konstruerat av järn eller bly och i allmänhet rörs om med tryckluft, har en nödlucka i botten som hänger över en stor bassäng med mycket kallt vatten och i vilken hela reaktionsblandningen (kallad laddningen) kan dumpas för att förhindra en explosion, en process som kallas ”drunkning”. Om laddningens temperatur överstiger cirka 10 °C (det faktiska värdet varierar från land till land), eller om bruna ångor syns i nitratorns ventil, dränks den omedelbart.

På grund av de stora faror som är förknippade med dess produktion finns de flesta produktionsanläggningar för nitroglycerin i offshoreplattformar eller på avlägsna platser.

Medicinska användningsområden

I medicinen kallas nitroglycerin i allmänhet för glyceryltrinitrat och används som hjärtmedicin (bland annat under handelsnamnen Nitrospan®, Nitrostat® och Tridil®). Det används som behandling av angina pectoris (ischemisk hjärtsjukdom) och finns i form av tabletter, salva, lösning (för intravenös användning), transdermala plåster (Transderm Nitro®, Nitro-Dur®) eller spray som administreras sublingualt (Nitrolingual Pump Spray®, Natispray®).

Nitroglycerin har som huvudsaklig verkan att vasodilatera -vidga blodkärlen. Nitroglycerin kommer att utvidga venerna mer än artärerna, vilket minskar hjärtats förbelastning och leder till följande terapeutiska effekter under episoder av angina pectoris:

• subventionering av bröstsmärta
• sänkning av blodtrycket
• ökning av hjärtfrekvensen.
• orthostatisk hypotension

Dessa effekter uppstår eftersom nitroglycerin omvandlas till kväveoxid i kroppen (genom en mekanism som inte är helt klarlagd), och kväveoxid är en naturlig vasodilator. Nyligen har det också blivit populärt i en off-label användning i reducerad (0,2 procent) koncentration i salvaform, som en effektiv behandling av analfissur.

Negativa hälsoeffekter

Ofsenlig exponering för höga doser av nitroglycerin kan orsaka svår huvudvärk – ett tillstånd som kallas ”NG-huvud”. Huvudvärken kan vara tillräckligt svår för att göra vissa personer oförmögna. Det verkar dock som om många människor utvecklar en tolerans och ett beroende av nitroglycerin efter långvarig exponering. Till abstinenssymtom hör huvudvärk och hjärtproblem. Dessa symtom kan försvinna när man åter exponeras för nitroglycerin. För arbetstagare som regelbundet utsätts för detta ämne på arbetsplatsen (t.ex. i nitroglycerintillverkningsanläggningar) kan detta resultera i ”måndagsmorgonens huvudvärk” – de utvecklar abstinenssymtom under helgen, som motverkas av återexponering under nästa arbetsdag. In rare cases, withdrawal has been found to be fatal.

See also

• Alfred Nobel
• Dynamite
• Explosive
• Glycerol

Notes

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

Alla länkar hämtade 6 december 2018.

• PubChem: Nitroglycerin. NCBI.
• 1,2,3-Propanetriol, trinitrat (Nitroglycerin) NIST.
• The Tallini Tales of Destruction. logwell.com. (Detaljerade och fasansfulla berättelser om den historiska användningen av nitroglycerinfyllda torpeder för att starta om oljebrunnar.)