Αποτελεί το πρώτο συνθετικό εκρηκτικό υλικό που χρησιμοποιήθηκε μετά την πυρίτιδα και χρησιμοποιείται ακόμη και σήμερα, κυρίως υπό την ασφαλέστερη σε χρήση μορφή της δυναμίτιδας σε κατασκευαστικές εργασίες, σε ορυχεία, λατομεία, σε χωματουργικά έργα και σε κατεδαφίσεις παλαιών κτηρίων.Επιπλέον, η νιτρογλυκερίνη χρησιμοποιείται για ιατρικούς σκοπούς ως πανίσχυρο και άμεσης δράσης αγγειοδιασταλτικό φάρμακο για την αντιμετώπιση κάποιων καρδιακών προβλημάτων, όπως η στηθάγχη.
Η εφεύρεση και η εξέλιξη της νιτρογλυκερίνης
Η νιτρογλυκερίνη παρασκευάστηκε για πρώτη φορά το 1847 από τον Ιταλό Καθηγητή Χημείας Ascanio Sobrero (1812-1888), στο Πανεπιστήμιο του Τορίνο, με απλή διαδικασία νίτρωσης της γλυκερίνης. Αναφέρεται ότι ο Sobrero, λόγω της μεγάλης εκρηκτικής ισχύος και του ιδιαίτερα επικίνδυνου χαρακτήρα αυτής της νέας ουσίας, δίστασε για έναν χρόνο να ανακοινώσει την παρασκευή της και δεν συνιστούσε τη χρήση της ή τη σύνθεσή της. Γνωρίζοντας τις εκρηκτικές ιδιότητες και τις καταστροφές που μπορούσε να προκαλέσει, με γράμματα και άρθρα του σε εφημερίδες και περιοδικά, ο Sobrero προειδοποιούσε αδιάκοπα κατά της χρήσης της, δηλώνοντας ότι ήταν υπερβολικά επικίνδυνη και ότι ήταν ουσιαστικά αδύνατον να τη χειριστεί κανείς με κάποια ασφάλεια.
Παρά τις προειδοποιήσεις του Sobrero κατά της χρήσης της και για την επικινδυνότητά της, την εκρηκτική ισχύ της νιτρογλυκερίνης κατάφερε τελικά να "τιθασεύσει" ο Σουηδός μηχανικός και χημικός Alfred Bernhard Nobel (1833 - 1896), υπό τη μορφή της ασφαλέστερης και κατά πολύ πιο εύχρηστης δυναμίτιδας. Ο Alfred Nobel σε νεαρή ηλικία εργαζόταν στο Παρίσι στο ιδιωτικό εργαστήριο του διάσημου Γάλλου Καθηγητή της Χημείας Théophile-Jules Pelouze (1807-1867), ο οποίος υπήρξε καθηγητής του Sobrero. Εκεί, το 1850, ο Nobel γνώρισε τον Ascanio Sobrero, ο οποίος τρία χρόνια πριν είχε συνθέσει τη νιτρογλυκερίνη και από τον οποίο ενημερώθηκε για τη χημική δομή της ένωσης και τον τρόπο της παρασκευής της.
Κατά τη δεκαετία του 1850, όταν ο Nobel επέστρεψε στη Σουηδία και άρχισε να εργάζεται στην οικογενειακή βιομηχανία οπλικών συστημάτων. Εκεί, σε συνεργασία με τον πατέρα του τον άρχισε να πειραματίζεται με τη νιτρογλυκερίνη αναζητώντας ασφαλέστερους τρόπους χειρισμού αυτής της πανίσχυρης αλλά επικίνδυνης εκρηκτικής ουσίας.
Η νιτρογλυκερίνη στην υγρή της μορφή και σε κάθε περίπτωση ήταν εξαιρετικά επικίνδυνη. H παραμικρή ανατάραξη μπορούσε να προκαλέσει την έκρηξή της. Μια σταγόνα της αν πέσει από κάποιο ύψος στο πάτωμα εκρήγνυται. Για να καταστήσει ασφαλέστερο τον χειρισμό της νιτρογλυκερίνης ο Alfred Nobel πειραματίστηκε με διαφορετικές προσθήκες αδρανών υλικών με μεγάλη προσροφητική ικανότητα.
Μια μέρα το 1867, ενώ ο Nobel πειραματιζόταν στο εργαστήριό του, ένα φιαλίδιο με μια μικρή ποσότητα νιτρογλυκερίνης, γλίστρησε από το χέρι του και βλέποντάς το να πέφτει στο πάτωμα περίμενε να ακολουθήσει μια καταστροφική έκρηξη. Ωστόσο, το φιαλίδιο έπεσε σε ένα στρώμα από λεπτό πριονίδι, που απορρόφησε τη νιτρογλυκερίνη χωρίς να συμβεί κάτι. Στη συνέχεια δοκίμασε τις εκρηκτικές ιδιότητες της πάστας πριονιδιού - νιτρογλυκερίνης και διαπίστωσε ότι ήταν εξαιρετικά σταθερή. Αμέσως ο Nobel κατάλαβε ότι η ανάμιξη της νιτρογλυκερίνης με μια αδρανή προσροφητική ουσία ήταν το κλειδί για τη σταθεροποίηση της επικίνδυνης νιτρογλυκερίνης.
Δοκίμασε κάθε προσροφητική ουσία που μπορούσε να σκεφτεί: καρβουνόσκονη, μαύρη πυρίτιδα, ξυλάλευρο, τσιμέντο. Τελικά διαπίστωσε ένα είδος άμμου που αφθονούσε στην περιοχή του Krümmel (που ήταν τα νέα εργοστάσια) ήταν το καταλληλότερο υλικό. Το υλικό αυτό ήταν γη διατόμων, δηλαδή σκελετοί μικροσκοπικών θαλάσσιων οργανισμών σχεδόν από καθαρό SiO2.
Η χημική αντίδραση
Με κρούση, με ταχεία θέρμανση ή με ανατάραξη η νιτρογλυκερίνη εκρήγνυται. Πολλές φορές όταν δεν έχει καθαριστεί καλά μπορεί να εκραγεί και κατά την ηρεμία. Κατά την έκρηξη παράγει αέρια προϊόντα που περιγράφει η αντίδραση:
4 C3H5(ONO2)3 -> 6 N2
+ 12 CO2 + O2 + 10
H2O
Η εκρηκτική δύναμη της νιτρογλυκερίνης είναι αποτέλεσμα της απότομης απελευθέρωσης ενέργειας από την έκρηξη. Κάθε mol νιτρογλυκερίνης κατά τη διάσπασή της παρέχει 1,5 MJ ενέργειας. Η νιτρογλυκερίνη έχει θετικό ισοζύγιο οξυγόνου (oxygen balance, OB, ΟΒ%), δηλαδή περιέχει επιπλέον οξυγόνο από το απαιτούμενο για την ολοκληρωτική οξείδωση του περιεχόμενου υδρογόνου και άνθρακα, όπως επίσης και σχετικά μεγάλο ειδικό βάρος, που αποτελεί παράγοντα επαύξησης της εκρηκτικής ισχύος.
Οι πιέσεις που αναπτύσσονται κατά την έκρηξη της νιτρογλυκερίνη φτάνουν τις 250.000 atm, οι οποίες είναι ικανές να θρυμματίσουν και τους πιο συμπαγείς βράχους. 'Ενα πλεονέκτημα της νιτρογλυκερίνης είναι ότι κατά την έκρηξή της δεν παράγεται καπνός (από την ίδια) σε αντίθεση, π.χ. με την πυρίτιδα και αυτό οφείλεται κυρίως στο θετικό ισοζύγιο οξυγόνου.
Ο δυναμίτης είναι πολύ εκρηκτικός. Αν και τοΤΝΤ χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της ισχύος μιας έκρηξης, ο δυναμίτης έχει
60% μεγαλύτερη ενεργειακή πυκνότητα από το ΤΝΤ.
Εφαρμογές
Κύρια εφαρμογή της νιτρογλυκερίνης είναι η
παρασκευή δυναμίτιδας και παρεμφερών εκρηκτικών υλών, που χρησιμοποιούνται
πλέον για ανατινάξεις βράχων (εκβραχισμοί), σε ορυχεία και λατομεία, για
χωματουργικές εργασίες και κατεδαφίσεις. Η χρησιμοποίηση νιτρογλυκερίνης για
στρατιωτική χρήση είναι πλέον περιορισμένη μετά την εισαγωγή πλέον εξελιγμένων
και πολύ πιο εύχρηστων εκρηκτικών υλών.
Κατάσβεση πυρκαγιών πετρελαιοπηγών
Μια από τις σχετικά περιορισμένες εφαρμογές της υγρής νιτρογλυκερίνης υπήρξε η κατάσβεση πυρκαγιών σε πετρελαιοπηγές. Οι πυρκαγιές αυτές είναι από τις πιο δύσκολες και πιο δαπανηρές στην κατάσβεση πυρκαγιές και αναφέρονται ως "πυρκαγιές της κόλασης", hellfires. Τα ειδικευμένα συνεργεία τεχνικών που αναλαμβάνουν το έργο της κατάσβεσης, είναι γνωστά ως "μαχητές της κόλασης"(hellfighters). Παλαιότερα, η κατάσβεση των πυρκαγιών αυτών βασιζόταν στην έκρηξη μεγάλης ποσότητας εκρηκτικής ύλης στο στόμιο της γεώτρησης. Η έκρηξη αυτή στερεί για σύντομο χρονικό διάστημα και τοπικά το οξυγόνο που σε συνδυασμό με το δημιουργούμενο ωστικό κύμα συμβάλλει αποτελεσματικά στο σβήσιμο της πυρκαγιάς. Σήμερα, σπάνια πλέον χρησιμοποιείται η τεχνική αυτή και η κατάσβεση πραγματοποιείται με άμεση αντικατάσταση της βαλβίδας. Ωστόσο, υγρή νιτρογλυκερίνη εξακολουθεί να χρησιμοποιείται ακόμη σε περιπτώσεις που απαιτείται η απόφραξη του φρέατος μιας πετρελαιοπηγής.
Ιατρική χρήση της νιτρογλυκερίνης
'Οταν ο Sobrero συνέθεσε τη νιτρογλυκερίνη θέλησε να δοκιμάσει τη γεύση της (ναι αυτό γινόταν συχνά παλαιότερα) βάζοντας στη γλώσσα του ένα μικρό κλάσμα σταγόνας της νέας ένωσης. Σχεδόν αμέσως ένοιωσε μια έντονη ταχυπαλμία, που την ακολούθησε πονοκέφαλος. Τα συμπτώματα αυτά οφείλονται στην έντονη αγγειοδιασταλτική δράση της νιτρογλυκερίνης. Οι εργάτες της βιομηχανίας εκρηκτικών του Nobel ήταν οι πρώτοι που αισθάνθηκαν τη θεραπευτική δράση του φαρμάκου. 'Οταν έφθαναν κάθε πρωί, εκείνοι που είχαν καρδιολογικά προβλήματα, ένοιωθαν να καταπραΰνονται οι πόνοι στο στήθος, αν και σχεδόν όλοι μετά από λίγη ώρα αισθάνονταν δυνατούς πονοκέφαλους.
Ο Βρετανός γιατρός William Murrell (1853-1912) δοκίμασε τη νιτρογλυκερίνη για την καταπράϋνση της στηθάγχης (angina pectoris), όπως για τη μείωση της αρτηριακής πίεσης. Η στηθάγχη οφείλεται στη μειωμένη παροχή αίματος και οξυγόνου στον καρδιακό μυ, κατάσταση που διορθώνεται σχεδόν αμέσως με χορήγηση νιτρωδών και νιτρικών εστέρων λόγω της έντονης αγγειοδιασταλτικής δράσης τους.
Ο Murrell άρχισε να χορηγεί μικρές δόσεις νιτρογλυκερίνης σε ασθενείς το 1878 και αυτή η μέθοδός του υιοθετήθηκε ευρέως από την ιατρική κοινότητα, μετά τη δημοσίευση των αποτελεσμάτων του στο ιατρικό περιοδικό "The Lancet" το 1879.
Επειδή ο κόσμος γνώριζε ότι η νιτρογλυκερίνη είναι
μια επικίνδυνη εκρηκτική ουσία, κάτι που ίσως θα έκανε κάποιους ασθενείς
διστακτικούς στη χρήση αυτής της ουσίας, οι γιατροί για να την περιγράψουν ως
φάρμακο χρησιμοποιούσαν ονόματα όπως "τρινιτρική γλυκερόλη" ή
"τρινιτρίνη". Σήμερα, η νιτρογλυκερίνη χρησιμοποιείται ευρύτατα από
τους πάσχοντες από διάφορα είδη καρδιακής ανεπάρκειας, οι οποίοι στην
καθημερινή τους ζωή έχουν πάντοτε μαζί τους υπογλώσσια δισκία για την άμεση
αντιμετώπιση κάποιας ξαφνικής αδιαθεσίας.
Οι ποσότητες νιτρογλυκερίνης σε κάθε δόση του φαρμάκου δεν ξεπερνούν το 1 mg. Η νιτρογλυκερίνη είναι αραιωμένη σε κατάλληλο διαλύτη ή με διάφορα έκδοχα και φυσικά δεν υπάρχει ο παραμικρός κίνδυνος έκρηξης. Η νιτρογλυκερίνη χορηγείται υπό τη μορφή υπογλώσσιων δισκίων (sublingual tablets με 0,3-0,6 mg/δισκίο), σπρέι, ενέσιμου διαλύματος και εμπλάστρων (patches).
.