Нитроглицерин — свойства, получение и применение¶

Нитроглицерин (тринитроглицерин, ТНГ, C₃H₅N₃O₉) — органическое соединение, тринитровый эфир глицерина; бесцветная маслянистая жидкость с характерным сладковатым запахом, малорастворимая в воде и хорошо растворимая в органических растворителях. Относится к классу нитроэфиров и является одним из наиболее мощных и чувствительных к детонации взрывчатых веществ. В малых дозах применяется в медицине как сосудорасширяющее средство; в промышленности и военном деле используется как компонент взрывчатых смесей и как самостоятельное взрывчатое вещество.

¶История

Нитроглицерин впервые синтезировал итальянский химик Асканио Собреро в 1847 году путём обработки глицерина смесью концентрированных азотной и серной кислот. Собреро обнаружил, что получившаяся жидкость взрывается при нагревании, однако из-за крайней чувствительности к удару и тряске отказался от дальнейших исследований.

Практическое применение нитроглицерина началось после работ шведского химика Альфреда Нобеля. В 1862 году Нобель разработал способ промышленного получения нитроглицерина и в 1863 году основал в Швеции первое предприятие по его производству. В 1864 году на складе в Гельнборге произошёл взрыв, погибло несколько человек, включая младшего брата Нобеля Эмиля. После этого Нобель сосредоточился на поиске безопасных способов применения нитроглицерина.

В 1867 году Нобель получил патент на динамит — смесь нитроглицерина с кремнезёмом (диатомитом), которая была значительно менее чувствительной к случайным ударам. В 1875 году он открыл баллистит, а в 1887 году — кордит, нитроглицеринсодержащие бездымные пороха. Разработка динамита сделала Нобеля одним из богатейших людей Европы, а завещание о создании Нобелевских премий стало возможным благодаря состоянию, нажитому на производстве взрывчатых веществ.

¶Физические и химические свойства

Нитроглицерин при нормальных условиях представляет собой вязкую бесцветную жидкость с плотностью около 1,6 г/см³. Температура плавления — около 13 °C, кипения — около 290 °C (при этом с разложением). Мало растворим в воде, хорошо растворяется в спирте, эфире, ацетоне, хлороформе. Обладает характерным сладковатым запахом.

Химически нитроглицерин относительно нестабилен: под действием щелочей он гидролизуется с образованием глицерина и солей азотной кислоты, при нагревании разлагается с выделением оксидов азота. При длительном хранении или под действии света нитроглицерин может саморазлагаться, что сопровождается образованием кислых продуктов и дальнейшим ускорением разложения — поэтому его стабилизируют добавлением карбоната натрия.

¶Взрывчатые свойства

Нитроглицерин относится к сильным взрывчатым веществам. Детонация происходит по реакции:

C₃H₅N₃O₉ → 3 CO₂ + 2,5 H₂O + 1,5 N₂ + 0,5 O₂

Теплота взрыва составляет около 6,2 МДж/кг, скорость детонации — около 7700 м/с. Нитроглицерин чувствителен к удару, трению и нагреву, поэтому в чистом виде практически не применяется. Основные формы применения:

• Динамит — смесь нитроглицерина с кремнезёмом или другими инертными наполнителями (15–40 % нитроглицерина), а также с нитратами (аммиачной селитрой). Менее чувствителен к детонации, чем чистый нитроглицерин.
• Гельдинамит — гелевая смесь нитроглицерина с нитроцеллюлозой и нитробензолом, обладающая повышенной водостойкостью.
• Бездымные пороха — нитроглицерин входит в состав кордита и баллистита наряду с нитроцеллюлозой.

В России производство и оборот нитроглицерина и динамита регулируется законодательством в области промышленной безопасности и оборота взрывчатых веществ.

¶Медицинское применение

В медицине нитроглицерин применяется с середины XIX века как сосудорасширяющее (вазодилатирующее) и антиангинальное средство. Механизм действия связан с превращением в организме в оксид азота (NO), который расслабляет гладкую мускулатуру сосудистых стенок, снижает венозный возврат крови к сердцу и уменьшает постнагрузку, тем самым снижая потребность миокарда в кислороде.

Основные показания — приступы стенокардии, острый коронарный синдром, гипертонический криз, лёгочная гипертензия. Формы выпуска — таблетки для сублингвального (подъязычного) применения, спреи, пластыри, растворы для инфузий. Действие препарата начинается через 1–3 минуты и продолжается 15–30 минут.

Побочные эффекты включают головную боль (связанную с расширением менингеальных сосудов), снижение артериального давления, тахикардию, головокружение. Противопоказан при приёме ингибиторов фосфодиэстеразы-5 (силденафил и аналоги) из-за риска резкой гипотензии.

¶Токсичность

Нитроглицерин токсичен при попадании в организм. Острое отравление проявляется головной болью, головокружением, тахикардией, снижением давления, в тяжёлых случаях — коллапсом и потерей сознания. Хроническое воздействие (например, у работников производства взрывчатых веществ) может вызывать «динамитную головную боль», дерматиты и токсический гепатит. Рабочие, контактирующие с нитроглицерином, обязаны соблюдать меры защиты и проходить медицинские осмотры.

¶Применение в промышленности

Помимо военной и горнодобывающей отрасли, нитроглицерин применяется при проведении взрывных работ в строительстве (при устройстве свайных фундаментов, буровзрывных работах), в нефтегазовой отрасли для гидроразрыва пласта и в химической промышленности как сырьё для синтеза нитроцеллюлозы и других нитросоединений.

¶Интересные факты

• Нитроглицерин впервые был синтезирован в 1847 году, но его промышленное производство началось лишь через 15 лет.
• Альфред Нобель стал изобретателем динамита именно для того, чтобы сделать нитроглицерин безопасным в обращении.
• Нобелевская премия по химии и физике была учреждена на средства, полученные от производства взрывчатых веществ.

¶Источники

• Химическая энциклопедия / Гл. ред. Кнунянц И. Л. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1988—1998.
• ГОСТ 21063-75. Вещества взрывчатые. Нитроглицерин. Технические условия.
• Белов Н. В., Ковалёв А. В. Взрывчатые вещества и пороха. — М.: Высшая школа, 1981.
• Руководство по клинической фармакологии и фармакотерапии / под ред. В. В. Яковлева. — М.: ГЭОТАР-Медиа.