Країна. Швеція
Час винаходу. 1867 р
Протягом декількох століть людям було відомо тільки одне вибухову речовину - чорний порох. широко застосовувався як на війні, так і при мирних вибухових роботах. Але друга половина XIX століття ознаменувалася винаходом цілого сімейства нових вибухових речовин, руйнівна сила яких в сотні і тисячі разів перевершувала силу пороху.
Їх створення передувало кілька відкриттів. Ще в 1838 році Пелузій провів перші досліди по нитрации органічних речовин. Суть цієї реакції полягає в тому, що багато вуглецеві речовини при обробці їх сумішшю концентрованих азотної та сірчаної кислот віддають свій водень, приймають замість нітрогрупу NO2 і перетворюються на потужну вибухівку.
Інші хіміки досліджували це цікаве явище. Зокрема, Шенбейн, нітріруя бавовна, в 1846 році отримав піроксилін. У 1847 році, впливаючи таким чином на гліцерин, Собреро відкрив нітрогліцерин - вибухова речовина, що володіло колосальної руйнівною силою. Спочатку нітрогліцерин нікого не зацікавив. Сам Собреро тільки через 13 років повернувся до своїх дослідів і описав точний спосіб нитрации гліцерину.
Чим же пояснюється виняткова вибухова сила нітрогліцерину? Було встановлено, що під час вибуху відбувається його розкладання, в результаті чого спочатку утворюються гази CO2, CO, H2, CH4, N2 і NO, які знову взаємодіють між собою з виділенням великої кількості теплоти. Кінцеву реакцію можна виразити формулою: 2C3H5 (NO3) 3 = 6CO2 + 5H2O + 3N + 0, 5O2.
Розігріті до величезної температури ці гази стрімко розширюються, надаючи на навколишнє середовище колосальний тиск. Кінцеві продукти вибуху абсолютно нешкідливі. Все це, здавалося, робило нітрогліцерин незамінним при підземних вибухових роботах. Але незабаром виявилося, що виготовлення, зберігання і перевезення цієї рідкої вибухівки загрожують багато небезпек.
Взагалі, чистий нітрогліцерин досить важко запалити від відкритого вогню. Запалений сірник тухла в ньому без всяких наслідків. Але зате його чутливість до ударів і струсів (детонації) була у багато разів вище, ніж у чорного пороху. При ударі, часто зовсім незначному, в шарах, які зазнали струсу, відбувалося швидке підвищення температури до початку вибуховий реакції. Міні-вибух перших шарів виробляв новий удар на більш глибокі шари, і так тривало до тих пір, поки не відбувався вибух всієї маси речовини.
Часом без будь-якого впливу ззовні нітрогліцерин раптом починав розкладатися на органічні кислоти, швидко темнів, і тоді досить було самого незначного струсу бутлі, щоб викликати жахливий вибух. Після цілого ряду нещасних випадків застосування нітрогліцерину було майже повсюдно заборонено. Тим промисловцям, які налагодили випуск цієї вибухівки, залишалося два виходи - або знайти такий стан, при якому нітрогліцерин буде менш чутливий до детонації, або згорнути своє виробництво.
Кілька років він вивчав властивості нітрогліцерину і в кінці кінців зумів налагодити цілком безпечне його виробництво. Але залишалася проблема транспортування. Після багатьох експериментів Нобель встановив, що розчинений у спирті нітрогліцерин менш чутливий до детонації. Однак цей спосіб не давав повної надійності. Пошуки тривали, і тут несподіваний випадок допоміг блискуче вирішити проблему.
При перевезенні бутлів з нітрогліцерином, щоб пом'якшити тряску, їх поміщали в кизельгур - особливу інфузорна землю, добувати в Ганновері. Кизельгур складався з крем'яних оболонок водоростей з безліччю порожнин і канальців. І ось одного разу при пересиланні одна бутель з нітрогліцерином розбилася, і її вміст вилився на землю. У Нобеля виникла думка зробити кілька дослідів з цим просоченим нітрогліцерином кізельгуром.
Виявилося, що вибухові властивості нітрогліцерину анітрохи не зменшувалися від того, що його ввібрала пориста земля, але зате його чутливість до детонації знижувалася в кілька разів. У цьому стані він не вибухав ні від тертя, ні від слабкого удару, ні від горіння. Але зате при запаленні невеликої кількості гримучої ртуті в металевому капсулі відбувався вибух тієї ж сили, яку давав в тому ж обсязі чистий нітрогліцерин. Іншими словами, це було як раз те, що потрібно, і навіть набагато більше того, що сподівався отримати Нобель. У 1867 році він взяв патент на відкрите їм з'єднання, яке назвав динамітом.
Вибух наступав тільки при запалюванні великої маси динаміту (більше 25 кг). Підрив динаміту, як і нітрогліцерину, найкраще було проводити за допомогою детонації. Для цієї мети Нобель в тому ж 1867 році винайшов гремучертутний капсульний детонатор. Динаміт відразу знайшов широке застосування при будівництві шосе, тунелів, каналів, залізниць та інших об'єктів, що багато в чому визначило стрімке зростання стану його винахідника. Першу фабрику з виробництва динаміту Нобель заснував у Франції, потім він налагодив його виробництво в Німеччині та Англії. За тридцять років торгівля динамітом принесла Нобелю колосальне багатство - близько 35 мільйонів крон.
Процес виготовлення динаміту зводився до кількох операцій. Перш за все, необхідно було отримати нітрогліцерин. Це було найбільш складним і небезпечним моментом у всьому виробництві. Реакція нитрации відбувалася, якщо 1 частина гліцерину обробляли трьома частинами концентрованої азотної кислоти в присутності 6 частин концентрованої сірчаної кислоти. Рівняння мало такий вигляд: C3H5 (OH) 3 + 3HNO3 = C3H5 (NO3) 3 + 3H2O.
Сірчана кислота в з'єднанні не брала участь, але її присутність була необхідна, по-перше, для поглинання виділялася в результаті реакції води, яка в іншому випадку, розріджуючи азотну кислоту, тим самим перешкоджала б повноті реакції, а, по-друге, для виділення утворюється нітрогліцерину з розчину в азотній кислоті, так як він, будучи добре розчинний в цій кислоті, що не розчинявся в її суміші з сірчаною.
Нітрації супроводжувалася сильним виділенням теплоти. Причому якби внаслідок нагрівання температура суміші піднялася вище 50 градусів, то протягом реакції попрямувало б в іншу сторону - почалося б окислення нітрогліцерину, супроводжується бурхливим виділенням окислів азоту і ще більшим нагріванням, яке б призвело до вибуху.
Тому нітрації потрібно було вести при постійному охолодженні суміші кислот і гліцерину, додаючи останній потроху і постійно розмішуючи кожну порцію. Утворений безпосередньо при зіткненні з кислотами нітрогліцерин, володіючи меншою щільністю порівняно з кислою сумішшю, спливав на поверхню, і його можна було легко зібрати після закінчення реакції.
Приготування кислотної суміші на заводах Нобеля відбувалося у великих циліндричних чавунних судинах, звідки суміш надходила в так званий нітраціонний апарат. У такій установці можна було за раз обробити близько 150 кг гліцерину. Впустивши необхідну кількість кислотної суміші і охолодивши її
Операція освіти нітрогліцерину тривала близько півтори години. Після цього суміш надходила в сепаратор - свинцевий чотирикутний ящик з конічним дном і двома кранами, один з яких знаходився в нижній частині, а інший - збоку. Як тільки суміш відстоювалася і поділялася, нітрогліцерин випускали через верхній кран, а кислотну суміш - через нижній. Отриманий нітрогліцерин кілька разів промивали від надлишку кислот, так як кислота могла вступити з ним в реакцію і викликати його розкладання, що неминуче вело до вибуху.
Щоб уникнути цього в герметичний чан з нітрогліцерином подавали воду і примушували суміш за допомогою стиснутого повітря. Кислота розчинялася у воді, а так як щільності води і нітрогліцерину сильно різнилися, відокремити їх потім один від одного не становило великих труднощів. Для того щоб видалити залишки води, нітрогліцерин пропускали через кілька шарів повсті і кухонної солі.
В результаті всіх цих дій виходила масляниста рідина жовтуватого кольору без запаху і дуже отруйна (отруєння могло відбуватися як при вдиханні парів, так і при попаданні крапель нітрогліцерину на шкіру). При нагріванні понад 180 градусів вона вибухала з жахливою руйнівною силою.
Приготований нітрогліцерин змішували з кізельгуром. Перед цим кизельгур промивали і ретельно подрібнювали. Просочування його нітрогліцерином відбувалося в дерев'яних ящиках, викладених всередині свинцем. Після змішування з нітрогліцерином динаміт протирали через решето і набивали в пергаментні патрони.
У кізельгурових динаміт у вибуховій реакції брав участь тільки нітрогліцерин. Надалі Нобель придумав просочувати нітрогліцерином різні сорти пороху. В цьому випадку порох теж брав участь в реакції і значно збільшував силу вибуху.