Взрывоопасность соединений, содержащих нитрогруппы, зависит от количества этих групп. Нитротолуол имеет только одну нитрогруппу. Дальнейшее нитрование может привести к добавлению еще одной или двух нитрогрупп с образованием соответственно ди— или тринитротолуола. Хотя нитротолуол и динитротолуол могут взрываться, они не вызывают взрыва такой силы, как тринитротолуол (ТНТ, тротил).

Нитрогруппы показаны стрелками

Новые взрывчатые вещества начали появляться в XIX веке, когда химики занялись изучением взаимодействия азотной кислоты с органическими соединениями. Спустя несколько лет после того, как Фридрих Шенбейн испортил фартук своей жены, итальянский химик Асканьо Собреро, работавший в Турине, синтезировал новое взрывчатое нитросоединение. Собреро изучал влияние азотной кислоты на некоторые органические вещества. Он поместил глицерин, который легко выделить из животного жира, в охлажденную смесь серной и азотной кислот, а затем вылил полученную смесь в воду. Образовался слой масляной жидкости, которую теперь называют нитроглицерином. Далее он выполнил традиционную в те времена и немыслимую сегодня манипуляцию: попробовал новое вещество на вкус и записал, что “следовое количество вещества, помещенное на язык, но не проглоченное, вызывает множественные пульсации, сильную головную боль и слабость в конечностях”.

Позднее изучение причин сильной головной боли у рабочих, занятых в производстве взрывчатых веществ, показало, что головная боль связана с расширением кровеносных сосудов под действием нитроглицерина. В результате нитроглицерин стали применять как лекарство от стенокардии.

Глицерин

Нитроглицерин

Расширение суженных сосудов, снабжающих кровью сердечную мышцу, обеспечивает нормальную подачу крови и снимает боль. Теперь известно, что в организме от нитроглицерина отщепляется молекула окиси азота NO, которая и вызывает расширение сосудов. Исследования действия окиси азота привели к созданию лекарства от импотенции, виагры, действие которого также основано на сосудорасширяющих свойствах NO.

Кроме того, в организме окись азота участвует в поддержании кровяного давления, передаче межклеточных сигналов, формировании долгосрочной памяти, а также в пищеварении. На основании этих исследований были созданы лекарства для нормализации кровяного давления у новорожденных и для лечения больных после перенесенного инсульта. В 1998 году Нобелевскую премию в области медицины получили Роберт Ферчготт, Луис Игнарро и Ферид Мурад за открытие роли окиси азота в организме. По иронии судьбы, сам Альфред Нобель, сделавший состояние на производстве динамита из нитроглицерина, что позволило ему учредить Нобелевскую премию, отказался лечиться нитроглицерином. Он умер от стенокардии, так и не поверив, что нитроглицерин способен врачевать. Он считал, что это вещество способно лишь вызвать головную боль.

Нитроглицерин — очень неустойчивая молекула. Он взрывается при нагревании или сильном ударе.

В результате взрыва образуются облака быстро расширяющихся газов и большое количество тепла. В отличие от пороха, при взрыве которого давление в шесть тысяч атмосфер возникает за тысячную долю секунды, при взрыве эквивалентного количества нитроглицерина за миллионную долю секунды создается давление в двести семьдесят тысяч атмосфер. Порох сравнительно безопасен в обращении, а вот нитроглицерин ведет себя чрезвычайно непредсказуемо. Он способен взрываться спонтанно при встряхивании или нагревании. Вот почему людям пришлось найти надежный и безопасный способ обращения с этим строптивым веществом, а также способ его детонации.

Альфреду Бернхарду Нобелю, родившемуся в 1833 году в Стокгольме, пришла идея использовать для взрыва нитроглицерина вместо фитиля (от которого нитроглицерин просто медленно горит) небольшое количество пороха, взрыв которого вызывает более сильный взрыв нитроглицерина. Это была великолепная идея. Она сработала, и данный принцип до сих пор используется во многих взрывных устройствах, применяемых в горном деле и строительстве. Нобель решил проблему осуществления взрыва, но ему оставалось еще решить проблему предотвращения нежелательного взрыва.

Семья Нобелей владела заводом по производству взрывчатки, на котором в 1864 году началось производство нитроглицерина для коммерческих нужд, в частности, для прокладки шахт и туннелей. В сентябре того же года в одной из заводских лабораторий произошел взрыв. Погибли пять человек, в том числе Эмиль Нобель, младший брат Альфреда. Причины случившегося так и не были установлены, но городские власти возложили вину на нитроглицерин. Однако Нобель не испугался и построил новую лабораторию на понтоне, пришвартовав ее на озере Меларен за городской чертой Стокгольма. Потребность в нитроглицерине росла по мере того, как стали понятны его преимущества перед менее мощным порохом. К 1868 году Нобель основал заводы в одиннадцати странах Европы и даже открыл дело в Сан-Франциско.

Нитроглицерин часто был загрязнен кислотой, использовавшейся в производстве и медленно разлагавшейся. Образующиеся при этом газы иногда выбивали пробки, закрывавшие цинковые емкости, в которых нитроглицерин перевозили по морю. Кроме того, кислота разъедала баки и нитроглицерин начинал вытекать. Для изоляции баков и впитывания вытекающей жидкости использовали древесные опилки, однако этих мер было явно недостаточно. Невежество приводило к чудовищным катастрофам. Однажды нитроглицерин по ошибке использовали для смазки колес экипажа, перевозившего взрывчатку. Естественно, это привело к ужасным последствиям. В 1866 году на складе “Уэллс фарго” в Сан-Франциско взорвалась партия нитроглицерина, в результате чего погибли четырнадцать человек. В том же году пароход “Юропиан” водоизмещением семнадцать тысяч тонн взорвался у атлантического берега Панамы при выгрузке нитроглицерина. Погибли 47 человек, убытки составили более миллиона долларов. В том же 1866 году взрывами были уничтожены нитроглицериновые заводы в Германии и Норвегии. Это вызвало обеспокоенность правительств многих стран. Во Франции и Бельгии оборот нитроглицерина был запрещен. Такой же запрет предполагалось ввести и в других странах, несмотря на растущую потребность в этой невероятно мощной взрывчатке.

Нобель начал искать пути стабилизации нитроглицерина без потери мощности. Очевидным путем казалось переведение нитроглицерина в твердую форму, поэтому Нобель начал проводить эксперименты по смешиванию маслянистого нитроглицерина с такими нейтральными твердыми веществами, как древесные опилки, цемент и порошок древесного угля. До сих пор ведутся споры, было ли изобретение динамита результатом систематических поисков или счастливой случайностью. Даже если это открытие произошло случайно, Нобель оказался достаточно прозорлив, чтобы понять: кизельгур — рыхлый кремнийсодержащий природный материал, который иногда использовали в качестве упаковочного материала вместо древесной стружки, может впитывать вытекающий жидкий нитроглицерин, при этом оставаясь пористым. Кизельгур, иначе называемый диатомитом или горной мукой, представляет собой окаменевшие останки мелких морских животных или водорослей и используется в качестве фильтра при производстве рафинированного сахара, в качестве изолятора, а также для полировки металлических изделий. Дальнейшие испытания показали, что при смешивании жидкого нитроглицерина с кизельгуром (3:1) происходит образование густой пасты с плотностью шпаклевки. Кизельгур стал наполнителем для нитроглицерина, и это снизило скорость распада нитроглицерина. Теперь взрыв можно было контролировать.