Нитроглицерин
Перед тем как описать технологию, хочу предупредить о необходимых мерах безопасности. Рекомендую серьезно отнестись к ним так как нитроглицерин очень чувствительное вещество. Советую работать с теми количествами которые здесь указаны - будет хотя бы гарантия, что вам не оторвет голову. Лично я никогда бы не использовал чистый нитроглицерин, так как в переработанном виде он гораздо менее опасен. Как это сделать вы узнаете в разделе динамиты.
Полученную порцию рекомендуется переработать в динамит, т.к. нитроглицерин обладает очень нехорошим свойством - взрываться при хранения без видимых причин.
HYDROHOLIC
Глицерин тринитрат (нитроглицерин) - C3H5(NO3)3 - сложный эфир глицерина и азотной кислоты; первое широко применявшееся мощное высокобризантное взрывчатое вещество, основной компонент таких известных ВВ, как динамиты и гремучий студень; в настоящее время используется в составах различных предохранительных взрывчатых веществ и кроме того, является важнейшей частью ряда бездымных порохов (баллиститов и кордитов). Как применение, так и транспортировка чистого нитроглицерина в силу его исключительно высокой чувствительности запрещены повсеместно.
Вместо чистого нитроглицерина при необходимости перевозят его раствор - например, в этиловом спирте (растворимость NG 1:3,7 по объему в абсолютном спирте и 1:5 в 96%). С эфиром, ацетоном, метиловым спиртом, бензолом, нитротолуолом, ледяной уксусной кислотой, хлороформом нитроглицерин при обычной температуре смешивается во всех соотношениях. Малорастворим он в серо- и четыреххлористом углероде, бензине, глицерине, воде, что может быть использовано для его выделения.
Нитроглицерин - слегка желтоватая (в совершенно чистом виде - бесцветная) маслянистая жидкость без запаха; вкус NG описывают как сладковато-жгучий холодящий. Обладает сильным физиологическим действием (как сосудорасширяющее средство применяется в медицине); в повышенных дозах ядовит - проникая через кожу или при вдыхании паров может вызывать сильнейшую головную боль.
При 20град.С удельный вес нитроглицерина 1,596г/куб.см; при охлаждении он замерзает, образуя две кристаллические фазы - стабильную (плавится при 13,5град.С) и лабильную (плавится при 2,8град.С). NG склонен к переохлаждению и стеклованию; чувствительность замерзшего NG исключительно высока, его взрыв может быть вызван самым слабым механическим воздействием. Для снижения температуры замерзания в технике используют вместо чистого нитроглицерина его смеси или растворы с другими ВВ (нитрогликолем, нитродигликолем, диглицерин тетранитратом, глицеринхлоргидрином динитратом, динитротолуолом и др.).
Нитроглицерин - химически нестойкое соединение. Его разложение сопровождается выделением окислов азота и протекает автокаталитически. Разложение ускоряется многими примесями (кислотами, сильными основаниями, солями переходных металлов) и нагреванием. По литературным данным, активное разложение чистого NG начинается при 50-60град.С (полный распад за 3-4 недели); при 80град.С время полного распада 2-3 дня, при 100град.С - около 10 часов. При 135град.С нитроглицерин окрашивается в красный цвет и при 145град.С из-за сильного выделения газов "вскипает". Разложение, сопровождающееся значительным выделением тепла и саморазогревом, может завершиться взрывом (температура вспышки NG 200-218град.С). Тем не менее, под вакуумом или с водяным паром нитроглицерин может быть перегнан почти без потерь.
Для предотвращения распада к нитроглицерину добавляют специальные присадки, связывающие окислы азота. В частности, к лучшим стабилизаторам относятся дифениламин, централиты I и II (симметричные диэтил- и диметилдифенилмочевины), акардит (несимметричная дифенилмочевина), а также уретаны (эфиры карбаминовой кислоты).
Молекулярный вес NG 227,06, содержание азота 18,5%, кислородный баланс +3,52%; энергия и энтальпия образования соответственно -1547кДж/кг и -1633кДж/кг, теплота взрыва 6200кДж/кг, объем детонационных газов - около 715л/кг.
Работоспособность чистого нитроглицерина около 520куб.см (по другим данным, 550куб.см - т.е. около 173 или 183% работоспособности TNT); скорость нормальной детонации жидкого NG 7650м/с (по менее достоверным источникам 7400-8600м/с) при плотности 1,60г/куб.см. Критический диаметр нормальной детонации составляет около 2мм при критической скорости детонации 6741м/с (в стеклянных капиллярах - ФГВ, №5, 1998, стр. 111-117). Кроме нормальной детонации для нитроглицерина (особенно состаренного и в металлических трубах) и некоторых смесевых ВВ на его основе характерен режим низкоскоростной (1200-2000м/с) детонации, являющийся обычно нежелательным.
Следует отметить, что указанный критический диаметр соответствует обычному синтетическому нитроглицерину, содержащему заметное количество различных микровключений (пузырьков газов и капелек жидкости), играющих роль "горячих точек". По некоторым частным сообщениям, для нитроглицерина, очищенного от таких микропримесей, критический диаметр существенно возрастает, а чувствительность к механическим воздействиям сильно падает.
Стандартный способ получения нитроглицерина - этерификация глицерина азотной кислотой в присутствии серной. По Штетбахеру, 200г чистого глицерина (удельного веса 1,26г/куб.см) при непрерывном охлаждении (в проточной водяной ванне около 12град.С с амортизирующей подкладкой) и перемешивании медленно прикапывают к смеси 544мл (1кг) концентрированной серной и 333мл (500г) дымящей азотной кислот так, чтобы температура не поднималась выше 30град.С. По завершении реакции (через 15-60мин.) жидкость разделяется на два слоя; нижний кислотный отсасывается, нитроглицерин промывается холодной водой, тщательно нейтрализуется раствором соды (под которым выдерживается примерно сутки) и снова промывается водой. Сушится NG безводным сульфатом натрия; выход около 430г (269мл).
Иногда в лабораторном синтезе используют водные глицерин и азотную кислоту. В этом случае (Штетбахер) на 191г глицерина удельного веса 1,228г/куб.см (13,5%воды) берут 750мл водной 62% азотной кислоты (d=1,38г/куб.см) и 1300мл концентрированной серной. Выход - примерно 288г.
В принципе, аналогичный выход можно получить вообще без применения азотной кислоты. И далее будет рассмотрен лабораторный синтез с использованием в качестве соответствующего агента нитрата аммония. Преимущество этой методики - низкое содержание в нитрующей смеси окислов азота - и как следствие, низкая вероятность неконтролируемого разогрева и разложения; недостаток - пониженные выходы и практическая невозможность регенерации серной кислоты.
Необходимые реактивы: концентрированная серная кислота (98%), нитрат аммония (гранулированная аммиачная селитра, предварительно хорошо просушенная над силикагелем или в сушильном шкафу), глицерин (в крайнем случае пригоден технический), бикарбонат натрия, стабилизатор (например, дифениламин или этилуретан); при допустимости внесения - флегматизатор (например, динитротолуол).
Оборудование: круглодонная колба 0,5л; ванночка для охлаждения с проточной холодной водой; химические стаканы 400мл; мерный цилиндр, технохимические весы, термометр с мягким наконечником (надетая на шарик термометра фторопластовая трубка с прорезями); кроме того, должна быть возможность воспользоваться морозильной камерой.
Этапы синтеза:
1) 150мл концентрированной серной кислоты (отмеренных в колбу и плотно закрытых) быстро охлаждается в морозильной камере до 0- -10град.С (из-за переохлаждения кислота остается жидкой);
2) Отвешивается и всыпается в кислоту 70г просушенного нитрата аммония; смесь взбалтывается 3-4минуты (селитра при этом частично растворяется);
3) Колба переносится в ванночку с проточной холодной (10- 15град.С) водой и в смесь по каплям добавляется 20мл глицерина; при прикапывании раствор аккуратно размешивается либо термометром, либо встряхиванием колбы (в последнем случае термометр закрепляется в пробке и не должен касаться стенок колбы); температура при этом непрерывно отслеживается и не должна превышать 20-25град.С (в случае неконтролируемого роста температуры, активного выделения пузырьков газа или изменения окраски смесь надо немедленно вылить в сосуд с 1-2л холодной воды);
4) По завершении прикапывания глицерина раствор перемешивают 5-7 минут (продолжая охлаждение), затем колбу вынимают из ванночки и при периодическом перемешивании выдерживают 40-60 минут при комнатной температуре (размешивание предотвращает образование на поверхности слоя NG); при этом гранулы нитрата аммония полностью растворяются, а сам раствор приобретает заметную вязкость; если нет необходимости в синтезе именно чистого нитроглицерина, то в колбу рекомендуется внести и размешать 5-6г раскрошенного динитротолуола - это позволит сразу получить его 20-25% раствор в нитроглицерине (такой раствор менее опасен в обращении, чем чистый NG);
5) Из-за высокой вязкости реакционной смеси сколько-нибудь полного самопроизвольного ее разделения не происходит; поэтому по завершении выдержки хорошо размешанный раствор осторожно переливают в химический стакан с 60г мелкоколотого льда;
6) После растворения льда в стакан при перемешивании доливают охлажденную дистиллированную воду до полного объема 300-400мл; нитроглицерин при этом довольно быстро оседает на дне в виде тяжелого белесого масла;
7) Через 10-15мин. водный слой сливают, а к органическому (с остатками кислоты) приливают и аккуратно перемешивают 50-70мл воды; после отстаивания воду сливают;
8) Промыв водой повторяют 1-2 раза, после чего NG предварительно нейтрализуют тщательно размешав со 100-150мл 2-3% раствора бикарбоната натрия (питьевой соды);
9) По завершении выделения пузырьков газа размешивание прекращают, смесь отстаивают и раствор соды сливают; далее к NG приливают и размешивают свежую порцию раствора бикарбоната;
10) Если после 5-7 минут перемешивания раствор остается нейтральным по лакмусу, то его выдерживают над нитроглицерином сутки-другие (осторожно взбалтывая через каждые 10-15часов) и снова проверяют лакмусом; если в растворе появились следы кислоты, повторяют промыв новой порцией раствора бикарбоната натрия;
11) По завершении нейтрализации раствор бикарбоната сливают, а NG еще 2-3 раза промывают водой;
12) Промытый нитроглицерин с остатками воды переливают (очень осторожно, по полиэтиленовой палочке и не соприкасая края стаканов !) в стаканчик 50мл; после отстаивания воду аккуратно отсасывают (с мягким наконечником!), а оставшиеся ее капли удаляют полоской фильтровальной бумаги;
13) NG переливают в чашку Петри и ставят для просушивания на несколько дней в эксикатор с прокаленным карбонатом калия (можно использовать и прокаленный силикагель);
14) Высушенный нитроглицерин разливают пипеткой с мягким наконечником по пенициллиновым пузырькам, добавляя в каждый 0,1-0,2г стабилизатора (сколь-либо продолжительное хранение NG без такой добавки не допустимо); выход - 16-20мл в зависимости от содержания воды в исходном глицерине; соответственно, при добавлении для флегматизации динитротолуола - 20-24мл 20%раствора.
Вообще же, нитроглицерин желательно не синтезировать в количествах, превышающих потребности текущего эксперимента, и не хранить впрок; любые излишки NG рекомендуется сразу же уничтожать.
Mihail Gen <mihailru2000@yahoo.com>
Назад на http://www.pirotek.info - пиротехника и взрывчатка, самодельные бомбы и салюты