Химия и Химики № 2 2013. Эфиры азотной кислоты: этиленгликольдинитрат и тринитроглицерин

Регенерация серной кислоты из нитрующей смеси (после синтеза нитроглицерина)

Примерно неделю нитрующая смесь (которая осталась после получения нитроглицерина) стояла просто так в накрытом стакане под вытяжкой. Сверху плавали крупные капли нитроглицерина. И только после этого я решил регенерировать серную кислоту.

Нитроглицерин собрал пластмассовой ложкой - и в раковину (смыл большим количеством воды). Стакан с отработанной нитрующей смесью поставил на водяную баню. Вода кипела минут 10, но каких-либо изменений не было: нитрующая смесь оставалась бесцветной, пузырьки газа из нее не выделялись.

Тогда снял баню, охладил плитку и поставил на нее стакан (с более, чем 500 мл нитрующей смеси). Включил средний нагрев. Со временем началось выделение газов, жидкость стала желтоватой. Потом над жидкостью начал собираться диоксид азота, его выделение все усиливалось. Нагрев прекратил, но это не помогло: кипение все усиливалось, кислота угрожала вылиться из стакана. Снял стакан с плитки (руками) и поставил его на диссертацию (если поставить просто на холодную кафельную плитку, стакан может треснуть).

Кипение все усиливалось, вся вытяжка была в бурых парах - пришлось полностью опустить стекло. К счастью, кипение скоро ослабло и прекратилось. Произошла удивительная вещь: светло-желтая жидкость в один момент стала черной (к сожалению, в этот момент камера была выключена).

Снова поставил стакан на плитку, включил максимальный нагрев. Жидкость начала несильно кипеть. В процессе нагрева она стала темно-желтой, затем - соломенно-желтой. Кипение сначала усилилось, затем почти прекратилось, потом снова началось слабое кипение с образованием т.н. "густых белых паров".

Погрузил в эти пары универсальную индикаторную бумажку - она сперва вообще не покраснела, а когда опустил глубже - стала розовой (видимо, попали брызги). Другими словами, отгонялась в основном вода. Высокий стакан играл роль дефлегматора, чтобы усилить этот эффект попробовал частично накрыть его чашкой Петри. На чашке начали конденсироваться капли. Когда они падали в жидкость, происходило резкое вскипание и образование массы белых паров (как при концентрировании кислоты в перегонной установке). Чашку пришлось убрать.

Минут через 30 выключил плитку, немного подождал, потом накрыл стакан чашкой (и все равно было несколько всплесков ("вскипаний") - от упавших капель). На стадии образования белых паров стекло вытяжки было полностью опущено. Когда я приподнимал стекло (чтобы провести съемку), воздух, который выходил из-под вытяжки, давал туман с воздухом лаборатории: он явно содержал много аэрозоля серной кислоты.

После охлаждения кислота в стакане неожиданно стала бесцветной. Померил ареометром плотность еще теплой (около 30°С) кислоты. Оказалось - 1.815 (г/см³), согласно справочнику при 20°С плотность 1.8144 соответствует серной кислоте с концентрацией 90%. Посмотрев температурную зависимость плотности понял, что к 90 можно смело добавить еще 2-3% [1].

Таким образом, после получения нитроглицерина удалось регенерировать серную кислоту с концентрацией 92-93% - для большинства практических целей этого хватит.

____________________________________________
¹ Строго говоря, нужно было подождать, пока кислота остынет до 20°С, и только потом мерить ее плотность.

Смотреть Видео (160 Мб, .avi )