Nitroglycerin - Nitroglycerin
|
|
.png)
|
|
|
|
| Jména | |
|---|---|
|
Preferovaný název IUPAC
Propan-1,2,3-triyltrinitrát |
|
| Ostatní jména
*1,2,3-Tris (nitrooxy) propan
|
|
| Identifikátory | |
|
3D model ( JSmol )
|
|
| 1802063 | |
| ČEBI | |
| CHEMBL | |
| ChemSpider | |
| DrugBank | |
| Informační karta ECHA |
100 000,219 
|
| Číslo ES | |
| 165859 | |
| KEGG | |
| Pletivo | Nitroglycerin |
|
PubChem CID
|
|
| UNII | |
| UN číslo | 0143, 0144, 1204, 3064, 3319 |
|
CompTox Dashboard ( EPA )
|
|
|
|
|
|
| Vlastnosti | |
| C 3 H 5 N 3 O 9 | |
| Molární hmotnost | 227,085 g · mol −1 |
| Vzhled | Bezbarvá kapalina |
| Hustota | 1,6 g⋅cm −3 (při 15 ° C) |
| Bod tání | 14 ° C (57 ° F; 287 K) |
| Bod varu | 50 ° C (122 ° F; 323 K) exploduje |
| Mírně | |
| Rozpustnost | Aceton, ether, benzen, alkohol |
| log P | 2,154 |
| Struktura | |
| Výbušná data | |
| Citlivost na otřesy | Vysoký |
| Citlivost na tření | Vysoký |
| Detonační rychlost | 7700 m⋅s −1 |
| RE faktor | 1,50 |
| Termochemie | |
|
Standardní entalpie
tvorby (Δ f H ⦵ 298 ) |
−370 kJ⋅mol −1 |
|
Standardní entalpie
spalování (Δ c H ⦵ 298 ) |
−1,529 MJ⋅mol −1 |
| Farmakologie | |
| C01DA02 ( WHO ) C05AE01 ( WHO ) | |
| Intravenózní, ústy, pod jazykem, aktuální | |
| Farmakokinetika : | |
| <1% | |
| Játra | |
| 3 min | |
| Právní status | |
| Nebezpečí | |
| Hlavní nebezpečí | Výbušný, toxický |
| Piktogramy GHS |
   
|
| Signální slovo GHS | Nebezpečí |
| H202 , H205 , H241 , H301 , H311 , H331 , H370 | |
| P210 , P243 , P250 , P260 , P264 , P270 , P271 , P280 , P302+352 , P410 | |
| NFPA 704 (ohnivý diamant) | |
| NIOSH (limity expozice USA pro zdraví): | |
|
PEL (přípustné)
|
C 0,2 ppm (2 mg/m 3 ) [kůže] |
|
Pokud není uvedeno jinak, jsou údaje uvedeny pro materiály ve standardním stavu (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
|
 ověřit ( co je to ?)
  |
|
| Reference na infobox | |
Nitroglycerin ( NG ), také známý jako nitroglycerin , trinitroglycerin ( TNG ), nitro , glyceryl trinitrát ( GTN ), nebo 1,2,3-trinitroxypropane , je hustá, bezbarvá olejovitá, výbušná kapalina nejčastěji vyrábí nitrační glycerolu s bílou dýmavá kyselina dusičná za podmínek vhodných pro tvorbu esteru kyseliny dusičné . Chemicky je tato látka spíše organickou sloučeninou dusičnanu než nitrosloučeninou , ale tradiční název je zachován. Vynalezen v roce 1847 Ascanio Sobrero , nitroglycerin se od té doby používá jako účinná látka při výrobě výbušnin , jmenovitě dynamitu , a jako takový se používá ve stavebnictví , demolici a těžebním průmyslu. Od 80. let 19. století jej armáda používá jako účinnou látku a želatinátor nitrocelulózy v některých pevných pohonných látkách , jako je kordit a ballistite . Je to hlavní součást dvojitých bezdýmných pohonných hmot používaných překládkami . V kombinaci s nitrocelulózou používají stovky puškových kombinací pušky, pistole a brokovnice.
Nitroglycerin se v medicíně používá více než 130 let jako účinný vazodilatátor (dilatace cévního systému) k léčbě srdečních chorob, jako je angina pectoris a chronické srdeční selhání . Ačkoli bylo dříve známo, že tyto příznivé účinky jsou způsobeny přeměnou nitroglycerinu na oxid dusnatý , silný venodilatátor, enzym pro tuto přeměnu byl mitochondriální aldehyddehydrogenázou ( ALDH2 ) objeven až v roce 2002. Nitroglycerin je dostupný v sublingválních tabletách , sprejích , masti a náplasti.
Dějiny
Nitroglycerin byl první vyrobenou výbušninou, která byla silnější než černý prášek . Poprvé jej syntetizoval italský chemik Ascanio Sobrero v roce 1847 a pracoval pod vedením Théophile-Jules Pelouze na univerzitě v Turíně . Sobrero svůj objev původně nazval pyroglycerinem a důrazně varoval před jeho použitím jako výbušniny.
Alfred Nobel později přijal nitroglycerin jako komerčně užitečnou výbušninu , když experimentoval s bezpečnějšími způsoby, jak zacházet s nebezpečnou sloučeninou poté, co jeho mladší bratr Emil Oskar Nobel a několik továrních dělníků zahynulo při výbuchu v Nobelově zbrojovce v roce 1864. Heleneborg , Švédsko.
O rok později založil Nobel společnost Alfred Nobel and Company v Německu a postavil izolovanou továrnu v Krümmelských kopcích Geesthacht poblíž Hamburku . Tato firma vyvážela tekutou kombinaci nitroglycerinu a střelného prachu s názvem „Blasting Oil“, ale to bylo extrémně nestabilní a obtížně zvládnutelné, což dokládají četné katastrofy. Budovy továrny Krümmel byly dvakrát zničeny.
V dubnu 1866 byly do Kalifornie odeslány tři bedny s nitroglycerinem pro centrální pacifickou železnici , která s nimi plánovala experimentovat jako s trhací výbušninou, která měla urychlit stavbu summitového tunelu o délce 1 659 stop (506 m) pohořím Sierra Nevada. . Jedna z beden explodovala, zničila kancelář společnosti Wells Fargo v San Francisku a zabila 15 lidí. To vedlo k úplnému zákazu přepravy tekutého nitroglycerinu v Kalifornii. Výroba nitroglycerinu na místě byla tedy nutná pro zbývající vrtání a tryskání do tvrdé skály potřebné k dokončení První transkontinentální železnice v Severní Americe .
V červnu 1869 explodovaly na silnici ve vesnici Cwm-y-glo v severním Walesu dva jednotonové vozy naložené nitroglycerinem, místně známým jako Powder-Oil . Výbuch vedl ke ztrátě šesti životů, mnoha zraněním a velkým škodám ve vesnici. U obou koní byla nalezena malá stopa. Vláda Spojeného království byla natolik znepokojena způsobenými škodami a tím, co se mohlo stát v místě města (tyto dvě tuny byly součástí většího nákladu přicházejícího z Německa přes Liverpool), že brzy schválily zákon o nitro-glycerinu z roku 1869. Tekutý nitroglycerin byl široce zakázáno i jinde, a tato zákonná omezení vedla k tomu, že Alfred Nobel a jeho společnost vyvinuli dynamit v roce 1867. To bylo vyrobeno smícháním nitroglycerinu s křemelinou ( v němčině „ Kieselguhr “) nalezenou v Krümmelských kopcích. Podobné směsi, jako „dualine“ (1867), „lithofracteur“ (1869) a „ gelignite “ (1875), byly vytvořeny smícháním nitroglycerinu s jinými inertními absorbenty a mnoho kombinací vyzkoušely jiné společnosti ve snaze obejít se Nobelovy pevně držené patenty na dynamit.
Směsi dynamitu obsahující nitrocelulózu , která zvyšuje viskozitu směsi, jsou běžně známé jako „želatiny“.
Po zjištění, že amylnitrit pomohl zmírnit bolest na hrudi, lékař William Murrell experimentoval s použitím nitroglycerinu ke zmírnění anginy pectoris a ke snížení krevního tlaku . Začal léčit své pacienty malými zředěnými dávkami nitroglycerinu v roce 1878 a tato léčba byla brzy přijata do širokého používání poté, co Murrell publikoval své výsledky v časopise The Lancet v roce 1879. Několik měsíců před svou smrtí v roce 1896 byl Alfredu Nobelovi předepsán nitroglycerin pro tuto srdeční poruchu psaní příteli: „Není to ironie osudu, že mi byl předepsán nitro-glycerin, aby byl přijat vnitřně! Říkají mu Trinitrin, aby nevyděsili chemika a veřejnost.“ Lékařské zařízení také ze stejného důvodu používalo název „glyceryltrinitrát“.
Míra válečné produkce
Velké množství nitroglycerinu bylo vyrobeno během první světové války a druhé světové války pro použití jako vojenské pohonné látky a při vojenských inženýrských pracích. Během první světové války vyráběla společnost HM Factory, Gretna , největší továrna na pohonné hmoty v Británii, asi 800 tun korditového RDB týdně. Toto množství vyžadovalo nejméně 336 tun nitroglycerinu týdně (za předpokladu, že nedochází ke ztrátám ve výrobě). Royal Navy měla svou vlastní továrnu na Royal Navy kordita továrna, Holton Heath , v Dorset , Anglie. Během první světové války byla v Kanadě postavena také velká továrna na kordit. Korditová továrna Canadian Explosives Limited v Nobel v Ontariu byla navržena tak, aby produkovala 680 t korditu 1 500 000 lb za měsíc, což vyžadovalo asi 286 tun nitroglycerinu za měsíc.
Nestabilita a znecitlivění
Nitroglycerin je ve své nezředěné formě kontaktní výbušnina , při jejímž fyzickém šoku exploduje. Pokud nebyl během výroby dostatečně vyčištěn, může časem degradovat na ještě nestabilnější formy. To činí nitroglycerin vysoce nebezpečným pro přepravu nebo použití. Ve své nezředěné formě je jednou z nejmocnějších výbušnin na světě, srovnatelná s nověji vyvinutými RDX a PETN .
Na počátku své historie bylo zjištěno, že kapalný nitroglycerin je „ znecitlivěn “ zmrazením na teplotu nižší než 7 až 13 ° C pod 45 až 55 ° F, v závislosti na jeho čistotě. Jeho citlivost na šok při zmrazení je poněkud nepředvídatelná: „Je v tomto stavu necitlivější na šok z fulminátního víčka nebo kulovnice, ale na druhou stranu se zdá, že je náchylnější k výbuchu při rozbití, rozdrcení, podbíjení, atd." Zmrazený nitroglycerin je mnohem méně energetický než tekutý, a proto musí být před použitím rozmrazen. Rozmrazování může být extrémně senzibilizující, zvláště pokud jsou přítomny nečistoty nebo je zahřívání příliš rychlé. Ethylenglykoldinitrát nebo jiný polynitrát mohou být přidány ke snížení tání a tím k zamezení nutnosti rozmrazování zmrazené výbušniny.
Chemicky „desenzibilizující“ nitroglycerin je možné do té míry, že jej lze považovat za „bezpečný“ jako moderní vysoce výbušné látky , například přidáním ethanolu , acetonu nebo dinitrotoluenu . Nitroglycerin může být nutné extrahovat z chemikálie desenzibilizátoru, aby se obnovila jeho účinnost před použitím, například přidáním vody k odstranění ethanolu používaného jako desenzibilizátor.
Detonace
Nitroglycerin a jakákoli ředidla mohou určitě deflagrovat (spálit). Výbušná síla nitroglycerinu pochází z detonace : energie z počátečního rozkladu způsobí silnou tlakovou vlnu, která odpálí okolní palivo. Jedná se o samonosnou rázovou vlnu, která se šíří výbušným médiem 30krát rychleji než zvuk jako téměř okamžitý tlakem indukovaný rozklad paliva na rozžhavený plyn. Detonace nitroglycerinu generuje plyny, které by za běžné pokojové teploty a tlaku zabíraly více než 1 200násobek původního objemu. Uvolněné teplo zvyšuje teplotu na přibližně 5 000 ° C (9 000 ° F). To se zcela liší od deflagrace , která závisí výhradně na dostupném palivu bez ohledu na tlak nebo otřes. Výsledkem rozkladu je mnohem vyšší poměr energie k plynným molům uvolněným ve srovnání s jinými výbušninami, což z něj činí jednu z nejžhavějších detonačních vysoce výbušnin .
Výrobní
Nitroglycerin lze vyrobit kyselinou katalyzovanou nitrací glycerolu (glycerinu).
Průmyslový výrobní proces často reaguje s glycerolem téměř se směsí koncentrované kyseliny sírové a koncentrované kyseliny dusičné v poměru 1: 1 . To lze vyrobit smícháním bílé dýmavé kyseliny dusičné - poměrně drahé čisté kyseliny dusičné, ze které byly odstraněny oxidy dusíku, na rozdíl od červeně vznětlivé kyseliny dusičné , která obsahuje oxidy dusíku - a koncentrované kyseliny sírové . Častěji se této směsi dosahuje levnějším způsobem mísení dýmavé kyseliny sírové , známé také jako oleum - kyselina sírová obsahující přebytek oxidu sírového - a azeotropní kyseliny dusičné (sestávající z asi 70% kyseliny dusičné , přičemž zbytek tvoří voda).
Kyselina sírová produkuje protonovány kyselina dusičná druhů, které jsou napadena glycerolu s nukleofilními kyslíkových atomů. Nitro skupina je tak přidána jako ester C-O-NO 2 a je produkován voda. To se liší od elektrofilní aromatické substituční reakce, ve které jsou elektrofilem nitroniové ionty .
Přidání glycerolu vede k exotermické reakci (tj. Vzniká teplo), jak je obvyklé pro nitrace smíšených kyselin. Pokud je směs příliš horká, má za následek útěkovou reakci, stav zrychlené nitrace doprovázený destruktivní oxidací organických materiálů horkou kyselinou dusičnou a uvolněním jedovatého plynného oxidu dusičitého s vysokým rizikem výbuchu. To znamená, že glycerin směs se pomalu přidá do reakční nádoby obsahující kyselinu smíšený (ne kyselina k glycerin). Dusičnan se ochladí studenou vodou nebo jinou chladicí směsí a během přidávání glycerinu se udržuje při teplotě přibližně 22 ° C (72 ° F), což je teplota, pod níž probíhá esterifikace příliš pomalu, než aby byla užitečná. Nitrátová nádoba, často konstruovaná ze železa nebo olova a obvykle míchaná stlačeným vzduchem , má na svém dně nouzové záchytné dveře, které visí nad velkým bazénem velmi studené vody a do kterého lze vložit celou reakční směs (nazývanou vsázka) vyhozeno, aby se zabránilo výbuchu, což je proces označovaný jako utonutí. Pokud teplota vsázky překročí přibližně 30 ° C (86 ° F) (skutečná hodnota se liší podle země) nebo jsou v průduchu nitrátoru vidět hnědé výpary, okamžitě se utopí.
Používejte jako výbušninu a hnací plyn
Hlavní použití nitroglycerinu podle tonáže je ve výbušninách, jako je dynamit, a v hnacích plynech.
Nitroglycerin je olejovitá kapalina, která může při působení tepla, šoku nebo plamene explodovat.
Alfred Nobel vyvinul použití nitroglycerinu jako trhaviny smícháním nitroglycerinu s inertními absorbenty , zejména „ křemelinou “ nebo křemelinou . Pojmenoval tento výbušný dynamit a nechal si jej patentovat v roce 1867. Byl dodán připraven k použití ve formě tyčinek, jednotlivě zabalených do namazaného nepromokavého papíru. Dynamit a podobné výbušniny byly široce používány pro úkoly stavebního inženýrství , například při vrtání dálničních a železničních tunelů , pro těžbu , pro čištění zemědělské půdy od pařezů, při dobývání a při demoličních pracích . Stejně tak vojenští inženýři použili dynamit pro stavební a demoliční práce.
Nitroglycerin byl také použit jako přísada do vojenských pohonných hmot pro použití ve střelných zbraních .
Nitroglycerin byl použit ve spojení s hydraulickým štěpením , procesem používaným k získávání ropy a plynu z břidlicových formací. Tato technika zahrnuje vytěsnění a detonaci nitroglycerinu v přirozených nebo hydraulicky indukovaných frakturních systémech nebo vytlačení a detonaci nitroglycerinu v hydraulicky indukovaných zlomeninách následovaných výstřely vrtů pomocí peletizovaného TNT .
Nitroglycerin má oproti některým dalším výbušninám výhodu, že při detonaci neprodukuje prakticky žádný viditelný kouř. Proto je užitečný jako přísada do formulací různých druhů bezdýmného prášku .
Jeho citlivost omezila užitečnost nitroglycerinu jako vojenské výbušniny a méně citlivé výbušniny jako TNT , RDX a HMX jej do značné míry nahradily v munici. Ve vojenské technice zůstává důležitá a bojoví inženýři stále používají dynamit.
Alfred Nobel pak vyvinul ballistite , kombinací nitroglycerinu a guncotonu . Patentoval to v roce 1887. Ballistite byl přijat řadou evropských vlád, jako vojenský pohon. Jako první ji přijala Itálie. Britská vláda a vlády společenství místo toho přijaly kordit , který byl vyvinut Sirem Frederickem Abelem a Sirem Jamesem Dewarem ze Spojeného království v roce 1889. Původní Cordite Mk I sestával z 58% nitroglycerinu, 37% guncotonu a 5,0% vazelíny . Ballistite a kordit byly vyráběny ve formě „šňůr“.
Bezdýmné prášky byly původně vyvinuty s použitím nitrocelulózy jako jediné výbušné složky. Proto byli známí jako jednopalivové pohonné hmoty. Rovněž byla vyvinuta řada bezdýmných prášků, které obsahují jak nitrocelulózu, tak nitroglycerin, známé jako dvojité báze pohonných hmot. Bezdýmné prášky byly původně dodávány pouze pro vojenské použití, ale byly také brzy vyvinuty pro civilní použití a byly rychle přijaty pro sport. Některé jsou známé jako sportovní prášky. Hnací látky na třech základnách obsahují nitrocelulózu, nitroglycerin a nitroguanidin , ale jsou vyhrazeny hlavně pro muniční náboje extrémně vysokého kalibru, jaké se používají v tankových kanónech a námořním dělostřelectvu . Tryskací želatinu, také známou jako gelignit , vynalezl Nobel v roce 1875 za použití nitroglycerinu, dřevoviny a dusičnanu sodného nebo draselného . Jednalo se o ranou, levnou a flexibilní výbušninu.
Lékařské použití
Nitroglycerin patří do skupiny léčiv nazývaných nitráty, která zahrnuje mnoho dalších dusičnanů, jako je isosorbid dinitrát (Isordil) a isosorbid mononitrát (Imdur, Ismo, Monoket). Všechna tato činidla uplatňují svůj účinek přeměnou na oxid dusnatý v těle mitochondriální aldehyddehydrogenázou ( ALDH2 ) a oxid dusnatý je silným přírodním vazodilatátorem.
V medicíně je nitroglycerin pravděpodobně nejčastěji předepisován pro anginu pectoris , bolestivý symptom ischemické choroby srdeční způsobené nedostatečným přísunem krve a kyslíku do srdce a jako silné antihypertenzní činidlo. Nitroglycerin koriguje nerovnováhu mezi tokem kyslíku a krve do srdce a energetickou potřebou srdce. Na trhu je spousta formulací v různých dávkách. Při nízkých dávkách nitroglycerin rozšiřuje žíly více než tepny, čímž snižuje předpětí (objem krve v srdci po naplnění); toto je považováno za jeho primární mechanismus účinku. Snížením předpětí má srdce méně krve k pumpování, což snižuje potřebu kyslíku, protože srdce nemusí tak tvrdě pracovat. Menší předpětí navíc snižuje komorový transmurální tlak (tlak vyvíjený na stěny srdce), což snižuje stlačování srdečních tepen, aby mohlo srdce protékat více krve. Při vyšších dávkách také rozšiřuje tepny, čímž snižuje afterload (snižuje tlak, proti kterému musí srdce pumpovat). Vylepšený poměr potřeby kyslíku v myokardu k nabídce vede k následujícím terapeutickým účinkům během epizod anginy pectoris: odeznění bolesti na hrudi, snížení krevního tlaku , zvýšení srdeční frekvence a ortostatická hypotenze . Pacienti trpící angínou při určitých fyzických aktivitách mohou často předcházet symptomům užíváním nitroglycerinu 5 až 10 minut před aktivitou. Předávkování může způsobit methemoglobinémii .
Nitroglycerin je k dispozici ve formě tablet, masti, roztoku pro intravenózní podání , transdermálních náplastí nebo sprejů podávaných sublingválně . Některé formy nitroglycerinu vydrží v těle mnohem déle než jiné. Nitroglycerin, stejně jako nástup a trvání účinku každé formy je jiný. Sublingvální nebo tabletový sprej nitroglycerinu má dvouminutový nástup a dvacet pět minut trvající účinek. Perorální formulace nitroglycerinu má nástup pětatřicet minut a trvání účinku 4-8 hodin. Transdermální náplast má nástup třicet minut a trvání účinku deset až dvanáct hodin. Bylo prokázáno, že nepřetržitá expozice dusičnanům způsobuje, že tělo přestane na tento lék normálně reagovat. Odborníci doporučují, aby byly náplasti odstraněny v noci, což umožní tělu několik hodin obnovit jeho schopnost reagovat na dusičnany. Krátkodobě působící přípravky nitroglycerinu lze použít několikrát denně s menším rizikem vzniku tolerance. Nitroglycerin poprvé použil William Murrell k léčbě záchvatů anginy pectoris v roce 1878, přičemž objev byl publikován ještě téhož roku.
Průmyslová expozice
Zřídkavé vystavení vysokým dávkám nitroglycerinu může způsobit silné bolesti hlavy známé jako „NG hlava“ nebo „třesková hlava“. Tyto bolesti hlavy mohou být natolik závažné, že některé lidi zneschopní; po dlouhodobé expozici si však lidé vytvářejí toleranci a závislost na nitroglycerinu. Ačkoli je to vzácné, stažení může být fatální. Mezi abstinenční příznaky patří bolest na hrudi a další srdeční problémy. Tyto příznaky lze zmírnit opětovným vystavením nitroglycerinu nebo jiným vhodným organickým dusičnanům.
U pracovníků ve výrobních zařízeních na výrobu nitroglycerinu (NTG) účinky stažení někdy zahrnují „nedělní srdeční záchvaty“ u osob, které zažívají pravidelnou expozici nitroglycerinu na pracovišti, což vede k rozvoji tolerance k venodilatačním účinkům. O víkendu pracovníci ztrácejí toleranci, a když jsou v pondělí znovu odhaleni, drastická vazodilatace způsobí rychlý srdeční tep , závratě a bolesti hlavy. Toto se označuje jako „pondělní nemoc“.
Lidé mohou být nitroglycerinu na pracovišti vystaveni dýcháním, absorpcí pokožkou, polykáním nebo očním kontaktem. Úřad pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci stanovil zákonný limit ( přípustný expoziční limit ) pro expozici nitroglycerinu na pracovišti na 0,2 ppm (2 mg/m 3 ) expozice kůže během 8hodinového pracovního dne. Národní institut pro bezpečnost a ochranu zdraví stanovila doporučenou hranici expozice 0,1 mg / m 3 vystavení pokožky v průběhu 8 hodin pracovního dne. Při hladinách 75 mg/m 3 je nitroglycerin bezprostředně nebezpečný pro život a zdraví .
Viz také
Reference
externí odkazy
- „Nitroglycerin! Hrozný výbuch a ztráta životů v San Francisku“ . Central Pacific Railroad Photographic History Museum . Citováno 23. března 2005 . - 1866 Novinový článek
- Webová stránka pro C 3 H 5 N 3 O 9
- Kapesní průvodce CDC - NIOSH k chemickým nebezpečím
- The Tallini Tales of Destruction Podrobné a děsivé příběhy o historickém používání nitroglycerinem naplněných torpéd k restartu ropných vrtů.
- Dynamit a TNT v Periodické tabulce videí (University of Nottingham)