Nitroglyzerin

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Erläuterungen

Nitroglyzerin ist chemisch rein farblos, das technische Produkt weißgelb bis bräunlich. Es enthält meistens 18,35-18,40% Stickstoff. Bei Raum- temperatur ist es geruchlos und nicht flüchtig. Oberhalb 50øC ist es zunehmend flüchtig, mit eigentümlichem Ger uch und schon in geringen Mengen sehr giftig. Das spezifische Gewicht bei 15øC ist 1,60g/cm3. Nitroglyzerin ist mit Alkohol, Benzol, Nitrotoluol, Eisessig und Chloroform in jedem Verhältnis mischbar. Die Zersetzung beginnt bei 50-60øC. 2-3mg genügen, um den Blutdruck von 130 auf 100 herabzusetzen.

Die Herstellung

200g reines Glyzerin (spezifisches Gewicht 1,26g/cm3) werden aus einem wenigstens 160ml fassenden Tropftrichter zu 1500g kalter Mischsäure bestehend aus 500g (333ml) rauchender Salpetersäure und 1000g (544ml) konz. Schwefelsäure unter stetem Schwenken und Temperaturkontrolle langsam zugesetzt. Die Temperatur darf 30øC auf keinen Fall überschreiten. Nach dem zugießen von ca. der Hälfte der Glyzerinmenge wird die Reaktion resp. die Temperaturentwicklung träger und die Temperatur kann leicht unter 20øC gehalten werden. Der 1,5-l-Kolben steht dazu in einem Spühlbassin an einer Feder aufgehängt. (fließendes Wasser). Ein dreifach durchbohrter Korken oder Gummistopfen trägt den Tropftrichter, das Thermometer welches, in die Säure ragt und ein abgebogenes Rohr, das nach innen lose mit Watte verstopft ist. Dieses Rohr wird mit Natriumhydroxid gefüllt; damit werden die giftigen Dämpfe absorbiert. Bei einer Temperatur des Kühlwassers von ca. 12øC und einer Gemisch- temperatur von ca. 18-25øC ist die Reaktion in einer Stunde beendet (Veresterung). Bei der Verwendung eines Rührers verkürzt sich die Zeit auf ca. 15 Minuten. Nach 30 Minuten Ruhezeit hat sich das Nitroglyzerin als ölige Flüssigkeit scharf über der Abfallsäure abgeschieden. Nun führt man vorsichtig eine Glasröhre, über die man etwas Gummischlauch geschoben hat, auf den Grund der Säure, bzw. auf den Grund des Kolbenbodens und saugt mit einer Wasserstrahlpumpe sorgfältig die Säure ab. Das zurückgebliebene Nitroglyzerin giesst man in 1 l kaltes Wasser und mit einem Gummistab oder Glasstab mit Gummibesatz kräftig um. Erneut wird das Ganze ruhen gelassen, bis sich das Nitroglyzerin wieder von Waschwasser trennt. Wieder wird das Waschwasser abgesogen und das zurückgebliebene Nitroglyzerin in einen Scheidetrichter gegossen und mit Wasser versetzt, geschüttelt und wieder mit Wasser vom Nitroglyzerin diesmal exakter getrennt. Nun macht man d asselbe erneut mit konz. Sodawasser und prüft mit Indikatorpapier (Lackmus) die Neutralisation. Das Indikatorpapier muß blau bleiben. Nun wird erneut, diesmal mit 2% Sodawasser gewaschen, mit Lackmus geprüft (das Papier darf nicht rot werden) und wieder wird das Wasser getrennt. Insgesammt soll nicht mehr als 4 l Waschwasser verwendet werden. Nun läßt man das Ganze im Scheidetrichter während ca. 5 Stunden stehen und filtriert dann durch ein Filter, das mit entwässertem Natriumsulfat halb bis dreiviertel gefüllt ist, direkt in die Vorratsflasche. Ausbeute: 430 g bzw. 269 ml Nitroglyzerin.

Achtung:

Bei rascher, plötzlicher Erhitzung, Erschütterung, Schlag oder Stoß erfolgt heftige Explosion. Schlagempfindlichkeit mit 2 kg Fallhammer ca. 4cm. Nitroglyzerin ist einer der wichtigsten und meistgebrauchten Sprengstoffbestandteile. In Mischung von 92% Nitroglyzerin und 8% Kollodiumwolle ergibt sich der äußerst brisante Plastiksprengstoff. Ein Zusatz von bis zu 30% Aluminiumpulver verstärkt diese Wirkung noch erheblich. Dieser Sprengstoff wird allerdings nur noch selten verwendet, da man in de r Regel keine so hohe Sprengleistung benötigt. Ein solcher Sprengstoff wird mit einer Sprengkapsel, also initial, zur Detonation gebracht.

Die Vernichtung von Nitroglyzerin

Zinn und Salzsäure spalten Nitroglyzerin in das ungefährliche Glyzerin.

Glykoldinitrat:

Anstelle von Glyzerin kann man auch Glykol nitrieren. Dies hat den Vorteil, daß man im Gegensatz zu Nitroglyzerin ein ungefrierbares Sprengöl erhält. Die Verarbeitung, auch Gelatinierung, erfolgt analog zu Nitroglyzerin. In einem 2l Stehkolben werden 500ml Salpetersäure (1,38) mit 800ml konzentrierter Schwefelsäure unter äußerer Kühlung gemischt und unter schütteln 110g Glykol zufügt. Während 30min gelegentlich leicht schwenken. Hierauf wird analog zu Nitroglyzerin getrennt und gewaschen

Nitroglyzerin

Glyzerintrinitrat (1,2,3-Propantrioltrinitrat) ist die fachsprachliche Bezeichnung für den seit altersher aber wegen des Fehlens von C-gebundenen Nitro-Gruppierungen fälschlich als Nitroglyzerin bezeichneten Trisalpetersäureester des Glyzerins. C3H5(NO3)3.

Ölige, geruchlose, meist schwachgelbe (in reinstem Zustand farblose), brennend schmeckende Flüssigkeit, Dichte 1,59g/cm3, tritt in fester Form in zwei Modifikationen auf: die labile Form bildet trikline Kristalle, Schmelzpunkt 2,8°C, die stabile Form rhombische Kristalle, Siedepunkt 256°C wobei es explodiert. Nitroglyzerin ist in den meisten organischen Lösungsmitteln löslich, wenig dagegen in Wasser. Das Einatmen der Dämpfe kann Kopfschmerzen hervorrufen: schon nach der Einnahme von 1mg Nitroglyzerin beobachtet man Gesichtsröte, Hitzegefühl, Kopfschmerz und Pulsbeschleunigung. Reines Nitroglyzerin ist bei gewöhnlicher Temperatur unzersetzt haltbar. Bei rascher, plötzlicher Erhitzung (Verpuffungstemperatur 200°C), bei Erschütterung, Schlag oder Stoss erfolgt jedoch eine heftige Explosion, wobei eine Zersetzung nach folgender summarischer Gleichung eintritt:

4C3H5(NO3)3 ==> 12CO2 + 10H2O + 6N2 + O2

Dabei ist das Verhältnis von Nitroglyzerin zu Produkten 1:5'000! Das heisst, dass sich aus einem Liter Nitroglyzerin 5'000 Liter Explosionsgase ergeben. Es darf wegen dieser Brisanz nur in Mischungen mit pulverisierten Stoffen oder in Lösungen bis zu einem Gehalt von 5% transportiert werden.

Hergestellt wird es aus Glyzerin und Mischsäure (Nitriersäure) unter Kühlung, verwendet wird es als Sprengstoffbestandteil und in der Medizin bei Herzkrankheiten.

Nitroglyzerin bildet zusammen mit Ethylenglykoldinitrat die Grundsubstanz der gelantinösen gewerblichen Sprengstoffe und Explosivstoffe wie der Sprenggelatine. Es hat heute in seiner Bedeutung als Sprengstoff stark abgenommen. Mit Nitrozellulose und Stabilisatoren kombiniert ist es allerdings auch wichtiger Bestandteil von Treibmitteln, Pulvern und Raketenfesttreibstoffen.

Und so verlief die Erfolgsstory dieses Sprengstoffs: Der italienische Chemiker Ascanio Sobrero stellt 1847 in Paris erstmals den hochbrisanten Sprengstoff Nitroglyzerin her. Sobrero mischt Glyzerin mit Salpeter- und konzentrierter Schwefelsäure. Sehr hoch konzentrierte Salpetersäure reagiert mit Ölen heftig und entflammt sogar dabei. Allerdings ist ihre Darstellung nicht einfach. Leichter ist es, verdünnte Salpetersäure zu verwenden und ihr konzentrierte Schwefelsäure beizumischen. Die stark hygroskopische Schwefelsäure entzieht der gelösten Salpetersäure Wasser und konzentriert sie auf diese Weise. Der Reaktion mit Öl oder besser noch Glyzerin steht jetzt nichts mehr im Wege. Das war schon 1747 bekannt, als Guillaume Francois Rouelle der Ältere an der Akademie der Wissenschaften in Paris die Reaktion beschrieb. Neu an Sobreros Verfahren ist, dass der Chemiker es nicht zum Entflammen und damit zum ruhigen Abbrennen des Glyzerins kommen lässt, sondern die Mischung bei so tiefen Temperaturen vornimmt, dass eine Nitrierung des Glyzerins zu Nitroglyzerin erfolgt. Diese Substanz ist derart brisant, dass ihre Verwendung als Sprengstoff zunächst zu gefährlich war. Nitroglyzerin wurde daher zunächst nur in kleinsten Mengen als Heilmittel bei Herzkrankheiten eingesetzt.

Den untenstehenden Versuch habe ich nicht selbst durchgeführt und ich rate auch jedem davon ab es selbst zu tun. Selbst erfahrene Chemiker stufen ihn als zu gefährlich ein.

Versuchsdurchführung:

Zuerst benötigt man ein Wasser-Eis-Gemisch, welches zur Füllung eines der 250ml Becherglässer dient. Zu beachten wäre hier, dass das 100ml Becherglas ohne mit dem Wasser-Eis-Gemisch vollzulaufen auf dem Boden des grösseren Glases stehen soll. Diese Vorrichtung dient zur Kühlung bei der Herstellung der Nitriersäure.

Herstellung der Nitriersäure: Das Abfüllen der Säuren darf nur mit Schutzbrille, Schutzhandschuhen und Schutzkleidung durchgeführt werden. Beim Abfüllen ist grösste Genauigkeit gefragt. Dazu werden in einem der Messzylinder 3ml Salpetersäure abgemessen. Die so abgemessene Menge wird sorgfältig in das 100ml Becherglas, welches zuvor in das Wasser-Eis-Gemisch gestellt wurde, gegeben. Nun misst man noch in dem anderen Messzylinder 6ml Schwefelsäure ab. Diese 6ml giesst man schrittweise in sehr kleinen Mengen zu der Salpetersäure im Becherglas. Es ist wirklich nötig dies so vorsichtig zu tun, da die Reaktion von Schwefelsäure mit Salpetersäure stark exotherm verläuft. Dies beweist ein Blick auf den Thermometer. Schnell sind an die 30°C erreicht. Doch der weitere Vorgang erfordert eine Temperatur des Gemisches von unter 10°C. Deshalb sollte man das Gemenge mit dem Glasstab umrühren und gegebenenfalls. das Wasser-Eis-Gemisch austauschen, um eine ausreichende Kühlung zu gewährleisten. Hierbei muss darauf geachtet werden, dass kein Wasser in die Nitriersäure gelangt. Ist die Nitriersäure dann schliesslich auf unter 10°C abgekühlt, kann man das Experiment fortsetzen. Die Pipette wird mit Glyzerin gefüllt. Man kann normales Glyzerin verwenden, besser wäre aber wasserfreies. Nun werden vorsichtig 6 Tropfen Glyzerin der Nitriersäure hinzugefügt. Wenn alles funktioniert, müssten sich jetzt ölige Tropfen bilden. Ist dies der Fall, so steckt man den mit Filterpapier bestückten Glastrichter in den Trichterständer und stellt das zweite 250ml Becherglas darunter. Ist diese kleine Apparatur fertig aufgebaut, so nimmt man das 100ml Becherglas aus dem Wasser-Eis-Gemisch und giesst dessen Inhalt zügig in das Wasser-Eis-Gemisch. Nun müsste sich das Nitroglyzerin als ölige Tröpfchen am Boden des Glases sammeln, die man durch Schwenken zu einem grösseren Tropfen vereinigen kann. Die grösste Flüssigkeitsmenge wird vorsichtig abgeschüttet, der Rest des Gemisches aus Nitriersäure, Nitroglyzerin, Wasser und Eis wird schliesslich unter Zuhilfenahme der vorher aufgebauten Apparatur abfiltriert, wobei das Nitroglyzerin sich im Filterpapier sammelt. Vorsicht: Das Nitroglyzerin explodiert bei Erwärmung, Druck sowie Stoss und Schlag. Auch geringste Mengen explodieren sehr heftig. Zur Zündung wird das Nitroglyzerin in Glaskapillaren aufgenommen und diese an einer Holzklammer in eine Flamme gehalten. Das Glas wird bei der Explosion pulverisiert. (Schutzbrille anziehen!) Zur Vernichtung der Reste wird das Filterpapier verbrannt.

Vorab:

Wenn was schiefgeht, komisch aussieht oder braun wird: RENN UM DEIN LEBEN, denn braunes Nitroglyzerin ist bereit spontan zu explodieren! Nitroglyzerin ist anderen Meinungen zum Trotz immer noch der stärkste Sprengstoff überhaupt; und der gefährlichste!!