Nitroglicerina, Historia, La inestabilidad y la desensibilización, Detonación, Fabricación, Uso como un explosivo y un propelente, El uso médico, La exposición industrial

La nitroglicerina, también conocido como nitroglicerina, trinitroglycerin, trinitroglicerina, o nitro, se conoce más correctamente como trinitrato de glicerilo o más formalmente: 1,2,3-trinitroxypropane. Es un pesado incoloro aceitoso, líquido,, explosivo más comúnmente producida por el tratamiento de glicerol con ácido nítrico fumante blanco en condiciones apropiadas para la formación del éster de ácido nítrico. Químicamente, la sustancia es un compuesto de nitrato orgánico en lugar de un compuesto nitro, pero el nombre tradicional a menudo se retiene. Desde la década de 1860, la nitroglicerina se ha utilizado como un ingrediente activo en la fabricación de explosivos, sobre todo de dinamita, y, como tal, se emplea en la construcción, la demolición, y las industrias mineras. Del mismo modo, desde la década de 1880, se ha utilizado por los militares como un ingrediente activo, y un gelatinizador para nitrocelulosa, en algunos propulsores sólidos, tales como Cordita y balistita.

La nitroglicerina es también un componente importante en dobles pólvoras sin humo basadas utilizados por transbordadores. Combinado con nitrocelulosa, hay cientos de combinaciones utilizadas por rifle, pistola, escopeta y recargadores.

La nitroglicerina se utiliza médicamente como vasodilatador para el tratamiento de enfermedades del corazón, como angina de pecho e insuficiencia cardíaca crónica. Después de haber sido utilizado por más de 130 años, la nitroglicerina es una de las drogas más antiguas y más útiles para el tratamiento y la prevención de ataques de angina de pecho. A pesar de que se conocía anteriormente que surgen estos efectos, ya que la nitroglicerina se convierte en óxido nítrico, un potente vasodilatador, no fue hasta 2002 que la enzima para esta conversión se descubrió que era aldehído deshidrogenasa mitocondrial. La nitroglicerina se presenta en forma de tabletas, aerosoles o parches. Se ha sugerido también para otros usos, tales como una terapia adjunta en el cáncer de próstata.

Historia

La nitroglicerina fue el primer explosivo práctico producido nunca más fuerte que el polvo negro. La nitroglicerina fue sintetizada por el químico italiano Ascanio Sobrero en 1847, trabajando bajo Théophile-Jules Pelouze en la Universidad de Turín. Sobrero inicialmente llamó a su pyroglycerine descubrimiento, y advirtió enérgicamente en contra de su uso como explosivo. Más tarde fue adoptado como un explosivo comercialmente útil de Alfred Nobel. Nobel experimentó con varias formas más seguras para manejar la nitroglicerina peligrosa después de que su hermano menor Emil Oskar Nobel y varios obreros murieron en una explosión de nitroglicerina en la fábrica de armamentos del Nobel en 1864 en Heleneborg, Suecia.

Un año más tarde, Alfred Nobel fundó Alfred Nobel y Company en Alemania y construyó una fábrica aislada en el Krmmel colinas de Geesthacht, cerca de Hamburgo. Este negocio exporta una combinación de líquido de la nitroglicerina y la pólvora llamado "Aceite de voladura", pero esto era extremadamente inestable y difícil de manejar, como se muestra en numerosas catástrofes. Los edificios de la fábrica Krmmel fueron destruidos dos veces.

En abril de 1866, tres cajas de nitroglicerina fueron enviadas a California para el ferrocarril pacífico central, que planeaba experimentar con ella como un explosivo de voladura para acelerar la construcción del túnel de la Cumbre 1659 pies de largo a través de la Sierra Nevada. Una de estas cajas explotó, destruyendo una oficina de la compañía Wells Fargo en San Francisco y matando a 15 personas. Esto llevó a una prohibición total sobre el transporte de nitroglicerina líquida en California. Por lo tanto se requiere la fabricación in situ de nitroglicerina para la perforación de roca dura restante y voladura necesarios para la realización del primer ferrocarril transcontinental en América del Norte.

Nitroglicerina líquida fue ampliamente prohibido en otros lugares, y estos problemas legales llevaron a Alfred Nobel y el desarrollo de la dinamita de su compañía en 1867 - Este fue hecho por nitroglicerina mezclado con tierra de diatomeas que se encuentra en las colinas Krmmel. Mezclas similares, como "Dualine", "lithofracteur", y "gelignita", se formaron por la nitroglicerina mezcla con otros materiales absorbentes inertes y muchas combinaciones fueron juzgados por otras empresas en un intento de moverse por patentes de fuerza del Nobel de dinamita.

Dynamite mezclas que contienen nitrocelulosa, lo que aumenta la viscosidad de la mezcla, se conocen comúnmente como "gelatinas".

Tras el descubrimiento de que el nitrito de amilo contribuye a reducir el dolor en el pecho, el Dr. William Murrell experimentó con el uso de nitroglicerina para aliviar la angina de pecho y para reducir la presión de la sangre. Él comenzó a tratar a sus pacientes con pequeñas dosis diluidas de nitroglicerina en 1878, y este tratamiento pronto fue adoptado en el uso extendido después Murrell publicó sus resultados en la revista The Lancet en 1879. Unos meses antes de su muerte en 1896, Alfred Nobel se le recetó nitroglicerina para esta enfermedad del corazón, escribiendo a un amigo: "¿No es una ironía del destino que me han recetado nitroglicerina, que se toman internamente lo llaman! trinitrina, para no asustar a la farmacia y al público ". El establecimiento médico también usó el nombre de "nitroglicerina" por la misma razón.

Las tasas de producción en tiempos de guerra

Grandes cantidades de nitroglicerina fueron fabricados durante la Primera Guerra Mundial y la Segunda Guerra Mundial para el uso como propulsores militares y en la obra de ingeniería militar. Durante la Primera Guerra Mundial, HM Factory, Gretna, la fábrica propulsor más grande del Reino Unido, produce alrededor de 800 toneladas largas de Cordite RDB por semana. Esta cantidad se llevó al menos 336 toneladas de nitroglicerina por semana. La Royal Navy tenía su propia fábrica en la Marina Real Fábrica cordita, Holton Heath en Dorset, Inglaterra. Una gran fábrica de pólvora también fue construido en Canadá durante la Primera Guerra Mundial los explosivos canadienses fábrica de pólvora limitada al Nobel, Ontario, fue diseñada para producir 1.500.000 libras de pólvora al mes. Esto requiere aproximadamente 286 toneladas de nitroglicerina al mes.

La inestabilidad y la desensibilización

En su forma pura, la nitroglicerina es un explosivo contacto principal, con golpes causando que explotara y se degrada con el tiempo a formas aún más inestables. Esto hace que la nitroglicerina altamente peligrosa para el transporte o el uso. En esta forma no diluida, es uno de los explosivos más potentes del mundo, comparable a la RDX más recientemente-desarrollado y PETN, así como el explosivo plástico C-4-que contiene 90 a 92 por ciento de RDX como su ingrediente activo.

A principios de la historia de la nitroglicerina, se descubrió que la nitroglicerina líquido puede ser "insensible" por enfriamiento a aproximadamente de 5 a 10 C. A esta temperatura se congela nitroglicerina, contratando al solidificarse. Sin embargo, el deshielo hacia fuera puede ser muy sensibilización, sobre todo si existen impurezas o si el calentamiento es demasiado rápido. Es posible químicamente "desensibilizar" nitroglicerina a un punto en que puede ser considerado aproximadamente como "seguro" como explosivos altos modernos, tal como mediante la adición de aproximadamente 10 a 30 por ciento de etanol, acetona, o dinitrotolueno. Desensibilización requiere un esfuerzo adicional para reconstituir el producto "puro". En caso contrario, hay que suponer que la nitroglicerina desensibilizada es mucho más difícil de detonar, posiblemente haciéndolo inútil como explosivo para su aplicación práctica.

Un problema serio en el uso de los resultados de nitroglicerina a partir de su alto punto de congelación 13 C. Nitroglicerina sólido es mucho menos sensible a los golpes que el líquido, una característica que es común en explosivos. En el pasado, la nitroglicerina fue enviado a menudo en el estado congelado, pero esto dio lugar a un elevado número de accidentes durante el proceso de descongelación justo antes de su uso. Esta desventaja se supera mediante el uso de mezclas de nitroglicerina con otros polynitrates. Por ejemplo, una mezcla de nitroglicerina y dinitrato de etilenglicol se congela a -29 C.

Detonación

Nitroglicerina y los diluyentes pueden ciertamente deflagrar, es decir, quemar. Sin embargo, la potencia explosiva de la nitroglicerina se deriva de detonación: la energía de la descomposición inicial causa una onda de presión o gradiente que detona el combustible circundante. Esta es una onda de choque auto-sostenido que se propaga a través del medio explosivo en algún 30 veces la velocidad del sonido como una descomposición inducida por la presión casi instantánea del combustible en un gas caliente blanco. La detonación de nitroglicerina genera gases que ocuparían más de 1.200 veces el volumen original a temperatura ambiente y presión ordinaria. Por otra parte, el calor liberado eleva la temperatura a aproximadamente 5000 C. Esto es totalmente diferente de la deflagración, que depende únicamente de combustible disponible independientemente de la presión o de choque. Los resultados de la descomposición en mucho mayor proporción de energía a moles de gases liberados en comparación con otros explosivos, por lo que es uno de los altos explosivos detonantes más sexy.

Fabricación

El proceso de fabricación industrial a menudo utiliza una mezcla casi 1:1 de ácido sulfúrico concentrado y ácido nítrico concentrado. Esto puede ser producido mediante la mezcla de ácido fumante blanco-un nítrico bastante caro ácido nítrico puro en el que se han eliminado los óxidos de nitrógeno, en lugar de ácido nítrico fumante rojo, que contiene óxidos de nitrógeno-y ácido sulfúrico concentrado. Más a menudo, esta mezcla se obtiene por el método más barato de mezcla de ácido sulfúrico fumante, también conocido como ácido sulfúrico-ácido sulfúrico fumante que contiene el exceso de trióxido de azufre y ácido nítrico azeotrópica.

El ácido sulfúrico produce especies protonadas de ácido nítrico, que son atacadas por átomos de oxígeno nucleófilos de glicerina. Se añade por lo tanto el grupo nitro como se produce un éster CO-NO2 y agua. Esto es diferente de una reacción de nitración aromática en la que los iones de nitronio son las especies activas en un ataque electrofílico en el sistema de anillo de la molécula.

La adición de los resultados de glicerina en una reacción exotérmica, como de costumbre para nitraciones mixto de ácido. Sin embargo, si la mezcla se vuelve demasiado caliente, el resultado es "fuera de control", un estado de nitración acelerada acompañada por la oxidación destructiva de materiales orgánicos por el ácido nítrico caliente y la liberación de gas dióxido de nitrógeno venenoso en alto riesgo de una explosión. Por lo tanto, se añade la mezcla de glicerina lentamente al recipiente de reacción que contiene el ácido mixto. El nitrador se enfría con agua fría o alguna otra mezcla de refrigerante y se mantiene durante toda la adición de glicerina en alrededor de 22 C, muy por debajo de la cual la esterificación se produce demasiado lentamente para ser útil. El recipiente nitrador, a menudo construida de hierro o el plomo y generalmente se agitó con aire comprimido, tiene una puerta de la trampa de emergencia en su base, que se cierne sobre una gran piscina de agua muy fría y en el que la mezcla de reacción entera puede ser descargado para evitar una explosión , un proceso conocido como ahogamiento. Si la temperatura de la carga excede de alrededor de 30 C o marrón humos se ven en la ventilación del nitrador, entonces se ahoga inmediatamente.

Uso como un explosivo y un propelente

 Artículo principal: Dinamita, balistita, cordita, pólvora sin humo, y Gelignita

El principal uso de la nitroglicerina, por toneladas, es en explosivos como la dinamita y propulsores.

La nitroglicerina es un líquido aceitoso que puede explotar cuando se somete a calor, choque o de la llama. Es peligrosamente sensible y dejar caer o golpear un contenedor puede causar su explosión.

Alfred Nobel desarrollado el uso de nitroglicerina como un explosivo de voladura mediante la mezcla de la nitroglicerina con absorbentes inertes, en particular "kieselguhr", o tierra de diatomeas. Él llamó a esta dinamita explosivo y lo patentó en 1867 - Se suministra listo para su uso en forma de palos, de manera individual envuelto en papel a prueba de agua engrasada. Dinamita y explosivos similares fueron ampliamente adoptadas para tareas de ingeniería civil, como en la perforación de túneles de carretera y ferrocarril, la minería, para la limpieza de las tierras agrícolas de los tocones, en canteras y en trabajos de demolición. Del mismo modo, los ingenieros militares han utilizado dinamita para trabajos de construcción y demolición.

La nitroglicerina también se usa como un ingrediente en propulsores militares para su uso en armas de fuego.

La nitroglicerina es un explosivo de alto poder que es tan sensible que una ligera sacudida, fricción o impacto puede hacer que se detone. La molécula contiene oxígeno, nitrógeno, y carbono con enlaces químicos que son mucho menos potente que los bonos que existen en un número de moléculas más pequeñas, en particular ciertos gases diatómicas. Por lo tanto, cuando explota, gran energía se libera como los átomos se reorganizan para formar nuevas moléculas de gas diatómicas con enlaces muy fuertes, tales como N2, H2O y CO Es la velocidad de la reacción de descomposición tal que hace que sea un explosivo violenta. Una onda supersónica que pasa a través del material hace que se descomponga casi al instante. Esta destrucción instantánea de todas las moléculas se llama una detonación, y los hornos resultados destructivos de la rápida expansión de los gases calientes. La nitroglicerina tiene una ventaja sobre algunos otros explosivos altos, que se produce prácticamente ningún humo visible, por lo tanto, actúa como un "polvo sin humo".

Debido a su extrema sensibilidad, la nitroglicerina se volvió obsoleto como un explosivo militar, y fue reemplazado por explosivos menos sensibles, tales como TNT, RDX y HMX. Zapadores siguen utilizando dinamita.

Alfred Nobel se desarrolló balistita, mediante la combinación de nitroglicerina y algodón pólvora. Él patentó en 1887 - balistita fue adoptada por varios gobiernos europeos, como propulsor militar. Italia fue el primero en adoptarla. Sin embargo, no fue aprobado por el Gobierno británico. Este gobierno y los gobiernos de la Commonwealth, adoptaron cordita, que había sido desarrollado por Sir Frederick Abel y Sir James Dewar del Reino Unido en 1889 - El Mk Cordite original que consistía en 58% de nitroglicerina, 37% algodón pólvora, y el 5,0% de vaselina. Balistita y la pólvora se fabrican tanto en forma de cordones.

Polvos sin humo se desarrollaron originalmente usando nitrocelulosa como el único ingrediente explosivo. Por lo tanto, eran conocidos como propulsores de una sola base. Una gama de polvos sin humo que contienen tanto nitrocelulosa y nitroglicerina, conocido como propulsores de doble base, también se han desarrollado. Polvos sin humo fueron suministrados originalmente sólo para uso militar, pero también fueron poco desarrollados para uso civil y fueron adoptados rápidamente por los deportes. Algunos son conocidos como polvos deportivos. Propelentes de base Triple contienen nitrocelulosa, nitroglicerina, y nitroguanidina, pero se reservan principalmente para cartuchos de munición extremadamente alto calibre, tales como los utilizados en cañones de tanques y de artillería naval.

Voladura gelatina, también conocido como gelignita, fue inventado por Nobel en 1875, el uso de nitroglicerina, pulpa de madera, y nitratos de sodio o de potasio. Esta fue una, explosivo flexible de principios de bajo costo.

Dinamita

Alfred Nobel descubrió que la nitroglicerina mezclado con tierra de diatomeas se volvería el líquido hasta formar una pasta, llamada dinamita. Una ventaja de la dinamita fue que podría ser en forma de cilindro para su inserción en los agujeros de perforación utilizados para la minería y construcción de túneles. Nobel recibió el número de patente estadounidense 78317 por su dinamita en 1867.

El uso médico

La nitroglicerina fue utilizado por primera vez por William Murrell para tratar los ataques de angina en 1878, con el descubrimiento publicado en 1878.

La nitroglicerina pertenece a un grupo de medicamentos llamados nitratos, que incluye muchos otros nitratos como el dinitrato de isosorbida y mononitrato de isosorbida. Todos estos agentes ejercen su efecto por el que se convierte en óxido nítrico en el cuerpo por la aldehído deshidrogenasa mitocondrial, y el óxido nítrico es un vasodilatador potente naturales.

En la medicina, donde generalmente se llama trinitrato de glicerilo, nitroglicerina se utiliza como un medicamento para el corazón. Se utiliza como un medicamento para la angina de pecho en tabletas, ungüento, solución para uso intravenoso, parches transdérmicos, o los aerosoles administrados por vía sublingual. Los pacientes que sufren de angina de pecho al hacer ciertas actividades físicas a menudo pueden prevenir los síntomas tomando nitroglicerina 5 a 10 minutos antes de la actividad. Algunas formas de nitroglicerina duran mucho más tiempo en el cuerpo que otros. Estos pueden venir en forma de una pastilla que se toma una, dos, o tres veces al día, o incluso como un parche. Se ha demostrado que la vuelta al reloj de la exposición a los nitratos puede hacer que el cuerpo deje de responder normalmente a este medicamento. Los expertos recomiendan que los parches se quitan por la noche, permitiendo que el cuerpo unas pocas horas para restaurar su capacidad de respuesta a los nitratos. Preparaciones de acción corta se pueden utilizar varias veces al día con menos riesgo de que el cuerpo de acostumbrarse a este medicamento.

La angina de pecho se debe a un flujo insuficiente de sangre y oxígeno al corazón. Se cree que la nitroglicerina corrige el desequilibrio entre el flujo de oxígeno y la sangre al corazón. La principal acción de la nitroglicerina es la vasodilatación-ensanchamiento de los vasos sanguíneos. En dosis bajas, la nitroglicerina se dilata las venas más que las arterias, pero a dosis más altas también dilata las arterias y es un potente agente antihipertensivo. En el tratamiento cardiaco la disminución de la presión en las arterias reduce la presión contra la que debe bombear el corazón, disminuyendo de ese modo la poscarga. La dilatación de las venas reduce la precarga cardiaca y conduce a los siguientes efectos terapéuticos durante los episodios de angina de pecho: subsidentes de dolor en el pecho, disminución de la presión arterial, aumento de la frecuencia cardíaca, y la hipotensión ortostática.

La exposición industrial

Exposición infrecuentes a dosis altas de nitroglicerina puede causar fuertes dolores de cabeza conocidos como "cabeza NG" o "head bang". Estos dolores de cabeza pueden ser lo suficientemente graves como para incapacitar a algunas personas, sin embargo, los humanos desarrollan una tolerancia y dependencia de nitroglicerina después de la exposición a largo plazo. La retirada puede ser fatal; síntomas de abstinencia incluyen dolores de cabeza y problemas del corazón y si inaceptable pueden ser tratados con la re-exposición a la nitroglicerina u otros nitratos orgánicos adecuados.

Para los trabajadores en las instalaciones de fabricación de nitroglicerina, los efectos de la abstinencia a veces incluyen un "lunes por la mañana dolores de cabeza" en aquellos que experimentan la exposición nitroglicerina regular en el lugar de trabajo que conduce al desarrollo de tolerancia a los efectos vasodilatadores. El fin de semana los trabajadores pierden la tolerancia y cuando se vuelva a exponer el lunes la vasodilatación drástica produce taquicardia, mareos y dolor de cabeza.