Химия и Химики № 6 2011. Нитроглицерин

Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter

Что такое нитроглицерин?

Читатели, безусловно, уже встречали названия нитросоединений: нитробензол, тринитротолуол (он же тротил, тол, TNT), нитроэтан, тетранитрометан и т.п. Каждое из упомянутых веществ содержит одну или несколько групп -NO₂, связанных с углеродом. Группа -NO₂ называется нитрогруппой.

Теперь посмотрим на формулу нитроглицерина:

Как видите, в нитроглицерине содержится три группы -NO₃ ( -O-NO₂), которые связаны с атомами углерода. Этим он отличается от приведенных нитросоединений (которые содержат фрагмент С-NO₂).

А теперь сравним формулу нитроглицерина с формулами сложных эфиров карбоновых кислот. Возьмем для примера этилацетат.

Как видите, в нитроглицерине содержится фрагмент C-O-N=O, а в этилацетате - фрагмент C-O-C=O [1]. Аналогия налицо. Дело в том, что сложные эфиры со спиртами могут образовывать не только карбоновые кислоты (как нас учили в школе), но и неорганические кислородсодержащие кислоты - азотная, серная, фосфорная, фосфористая и другие. Причем такие эфиры имеют огромное значение для науки, промышленности и сельского хозяйства.

Нитроглицерин (точнее - тринитроглицерин) является сложным эфиром глицерина и азотной кислоты. Аналогия еще больше очевидна, если посмотреть на формулы нитроглицерина и жиров - сложных эфиров глицерина и жирных кислот. Другими словами, обыкновенное подсолнечное масло, сало или маргарин - структурные родственники нитроглицерина.

Другой химический родственник нитроглицерина - нитроцеллюлоза. Если в случае жиров "родственные связи" были "по линии" спирта (глицерин), то в случае нитроцеллюлозы родство наблюдается "по линии" азотной кислоты. И нитроцеллюлоза и нитроглицерин - сложные эфиры азотной кислоты (получение нитроцеллюлозы и эксперименты с ней описаны в прошлых номерах журнала, ссылка: [ html + видео ], [ pdf ]).

___________________________________
¹ Обратите внимание, это только фрагмент молекулы, а не структурная формула: показаны не все связи!

Сложные эфиры карбоновых кислот получают реакцией этерификации: взаимодействия кислоты со спиртом. В реакции этерификации кроме сложного эфира образуется вода, а сама реакция обратима.

RCOOH + R'OH < => RCOOR' + Н₂О

Согласно принципу Ле-Шателье вода сдвигает равновесие реакции влево: происходит гидролиз сложного эфира с образованием исходной кислоты и спирта. Чтобы этого избежать, реакцию проводят в присутствии водоотнимающих веществ, чаще всего - концентрированной серной кислоты.

Аналогично получают и нитроглицерин - сложный эфир азотной кислоты: производят взаимодействие глицерина с концентрированной азотной кислотой в присутствии концентрированной серной кислоты. Смесь концентрированной серной и азотной кислот, которая используется в данной реакции, получила название нитрующая смесь. (Обратите внимание: серная кислота играет роль не только водоотнимающего средства, но и катализатора).

Нетрудно догадаться, что одна молекула глицерина может взаимодействовать не с тремя молекулами азотной кислоты, а с двумя или одной. При этом получается соответственно динитроглицерин и мононитроглицерин. Данные соединения образуются как побочные продукты при получении тринитроглицерина. Мононитроглицерин взрывчатыми свойствами не обладает, динитроглицерин обладает сильными взрывчатыми свойствами, однако в качестве взрывчатого вещества он не приобрел значения.

Как и многие органические реакции, реакция нитрования глицерина требует специфических условий и особой техники проведения. От точности соблюдения этих условий зависит не только успех опыта, но жизнь и здоровье экспериментатора (а также окружающих людей): в отличие от этилацетата или жиров нитроглицерин обладает взрывчатыми свойствами.

Проведение синтеза нитроглицерина будет описано в следующих частях статьи. Еще раз повторим: не прочитав статью полностью, даже не думайте об экспериментах: в сети есть немало "рецептов" получения нитроглицерина, повторение которых может окончиться трагедией (в лучшем случае - неудачным синтезом). Нередко опасные рецепты распространяются вполне сознательно и целенаправленно.

Нитробензол
Тринитротолуол (тротил, тол, TNT)
Нитрометан
Тетранитрометан

Нитроглицерин
Нитроглицерин
Нитроглицерин

Жиры (триглицериды). R - органический радикал.
Нитроглицерин
Нитроцеллюлоза

Этилацетат
Этилацетат