Альфред Нобель – изобретатель динамита и учредитель нобелевской премии

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

Тема: «Альфред Нобель – изобретатель динамита

и учредитель нобелевской премии»

По дисциплине: «Концепции современного естествознания»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2012г.

 

 
Содержание

Введение …………………………………………………………………………3

1. Альфред Бернхард Нобель – история жизни………………………………4-6

2. Изобретения А.Нобеля……………………………………………………..7-13

2.1. Динамит…………………………………………………………….7-11

2.2. Гремучий камень……………………………………………………..12

2.3. Баллистит и кордит………………………………………………….13

3. Нобелевская премия………………………………………………………14-17

Заключение…………………………………………………………………......18                                                                          

Приложение 1……………………………………………………………………19

Список литературы..……………………………………………………………..20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Имя Альфреда Нобеля известно всем, но не все знают, каким человеком он был, и какие открытия он совершил.

Всего Нобелю принадлежат  более 350 патентов: на водомер, барометр, холодильный аппарат, газовую горелку, конструкцию боевой ракеты... Он конструировал  автоматические тормоза, пытался изготовить искусственную резину и кожу, исследовал нитроцеллюлозу и искусственный  шелк, работал над получением легких сплавов.

Лауреат Нобелевской премии... Это звание в нашем мире является уникальным признанием заслуг самого небольшого процента от всех живущих на земле людей, выдающихся наших современников, работающих на благо человечества в разных областях науки и творчества, в данной работе предпринята попытка разобраться в вышеперечисленных вопросах и лучше понять, кем же все-таки был сам Нобель?

Почему век Нобеля начался, когда земная его жизнь кончилась? Произошло это уже больше ста лет тому назад.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Альфред Бернхард Нобель – история жизни

Альфред Нобель родился в  Стокгольме 21 октября 1833 года в семье  Эммануила (Иммануэля) (1801—1872) и Андриетты  Нобель. Он был третьим сыном, всего  в семье было восемь детей, но выжили, помимо Альфреда, лишь Роберт, Людвиг и  Эмиль¹.

Рис.1. Альфред  Нобель

Ранней осенью 1842 года семья Нобеля переехала в Санкт-Петербург, где Эммануил начал работу по разработке торпед. В 1849 году, после семи лет пребывания семьи Нобелей в Петербурге, отец по рекомендации русского химика Николая Николаевича Зинина отправил сына на обучение в Европу и Америку. Весной следующего года шестнадцатилетний Альфред Нобель выехал из Петербурга. Он посетил Данию, Германию, Италию, Францию и затем Америку. Заграничная поездка заняла около двух лет. Вернувшись в Россию, Нобель занялся ведением дел семейных фабрик, исполнявших военные заказы для русской армии. Дальнейшему процветанию компании Нобеля способствовала начавшаяся в 1853 году Крымская война. В 1859 году этим стал заниматься второй сын Эммануила Нобеля — Людвиг Эммануэль Нобель (1831—1888). Альфред, вынужденный вернуться в Швецию с отцом после банкротства семейного дела, посвятил себя изучению взрывчатых веществ, особенно безопасному производству и использованию нитроглицерина, открытого в 1846 году Асканио Собреро.

В 1868 году Нобель получил патент на динамит — смесь нитроглицерина со способными впитывать его веществами. Рекламируя своё открытие, он проводил публичные демонстрации нового взрывчатого вещества и читал лекции о том, как оно работает. В результате к изобретению Нобеля начали проявлять интерес всё больше и больше людей.

На заводе, принадлежащем  семье Нобеля, произошло несколько  взрывов, в одном из которых в 1864 году погиб младший брат Нобеля Эмиль и ещё несколько рабочих. От производства динамита, других взрывчатых веществ и от разработок нефтяных полей Баку (Товарищество «Бранобель»), в которых он и его братья Людвиг и Роберт играли весомую роль, Альфред  Нобель накопил значительное состояние².

Нобель был совершенно непритязательным в жизни и даже в чем аскетичным; мало кому доверял  и никогда не вел дневников. Но однажды его броня была разрушена. Ему очень нравилось бывать в  Бадене-бай-Вине, неподалеку от Вены, где  он и встретил девушку, которая продавала  цветы, - Софи Гесс. Нобель обладал великолепным складом ума исследователя и  любил занятия в своей химической лаборатории, она была довольно ограничена, но это не помешало им некоторое  время быть вместе.

Деятельность Альфреда Нобеля в качестве драматурга — один из малоизвестных фактов его биографии. Его единственная пьеса, «Немезида», 4-актная трагедия в прозе о Беатрисе Ченчи, была написана, когда он был при смерти. Весь тираж, изданный в Париже в 1896 году, кроме трёх экземпляров, был уничтожен сразу после его смерти, так как пьеса была сочтена церковью скандальной и богохульной. Первое уцелевшее издание (двуязычное, на шведском и эсперанто) было опубликовано в Швеции в 2003, а в 2005 году в Стокгольме в день смерти учёного состоялась премьера спектакля.

В 1888 году по ошибке репортёров в газете опубликовали сообщение о смерти Нобеля. Это оказало на Альфреда серьёзное влияние. Когда о нём стали писать «миллионер на крови», «торговец взрывчатой смертью», «динамитный король», он решил сделать так, чтобы не остаться в памяти человечества «злодеем мирового масштаба».

В 1889 году он присутствовал  на Всемирном конгрессе мира.

10 декабря 1896 года Альфред  Нобель умер на своей вилле  в Сан-Ремо в Италии, от кровоизлияния в мозг. Ему было 63 года. Похоронен на кладбище Норра бегравнингсплатсен в Стокгольме.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Изобретения  А.Нобеля

2.1. Динамит

Первым, получил нитроглицерин, итальянский ученый Аска́ньо Собре́ро, а в 1853 г. русский химик Зинин предложил использовать его в технических целях. Спустя 10 лет инженер Петрушевский первым начал производить его в больших количествах, под его руководством нитроглицерин был применён в горном деле в 1867 г.

Нитроглицерин широко применялся во взрывотехнике. В чистом виде он очень неустойчив и опасен. Альфред  Нобель в 1863 г. изобрёл инжектор-смеситель для производства нитроглицерина и капсюль-детонатор, а в 1867 г. — динамит, получаемый смешением нитроглицерина с кизельгуром (диатомитом, инфузорной землёй).

Нобель открыл, что нитроглицерин (CHONO₂(CH₂ONO₂)_2, глицеринтринитрат, тринитроглицерин, тринитрин, НГЦ, сложный эфир глицерина и азотной кислоты), в составе инертной субстанции, такой, как диатомовая земля (кизельгур), становится безопаснее и удобнее для использования, и эту смесь в 1867 он запатентовал под названием динамит.

Рис.2. Нитроглицерин

Альфред Нобель основал завод по выпуску нитроглицерина. В 1864 году его фабрика взлетела на воздух вместе с рабочими. Погибло пять человек, в том числе брат Альфреда Эмиль, которому едва исполнилось 20 лет. После этой катастрофы Нобелю грозили значительные убытки — нелегко было убедить людей вкладывать деньги в такое опасное предприятие. Несколько лет он изучал свойства нитроглицерина и в конце концов сумел наладить вполне безопасное его производство. Но оставалась проблема транспортировки. После многих экспериментов Нобель установил, что растворенный в спирте нитроглицерин менее чувствителен к детонации. Однако этот способ не давал полной надежности. Поиски продолжались, и тут неожиданный случай помог блестяще разрешить проблему. При перевозке бутылей с нитроглицерином, чтобы смягчить тряску, их помещали в кизельгур — особую инфузорную землю, добывавшуюся в Ганновере. Кизельгур состоял из кремневых оболочек водорослей со множеством полостей и канальцев. И вот, как-то раз, при пересылке одна бутыль с нитроглицерином разбилась и ее содержимое вылилось на землю. У Нобеля возникла мысль произвести несколько опытов с этим пропитанным нитроглицерином кизельгуром. Оказалось, что взрывные свойства нитроглицерина нисколько не уменьшались от того, что его впитала пористая земля, но зато его чувствительность к детонации снижалась в несколько раз. В этом состоянии он не взрывался ни от трения, ни от слабого удара, ни от горения. Но зато при воспламенении небольшого количества гремучей ртути в металлическом капсюле происходил взрыв той же силы, какую давал в том же объеме чистый нитроглицерин. Другими словами, это было как раз то, что нужно, и даже гораздо более того, что надеялся получить Нобель. В 1867 году он взял патент на открытое им соединение, которое назвал динамитом.

Взрывная сила динамита столь  же огромна, как и у нитроглицерина: 1 кг динамита в 1/50000 секунды развивает  силу в 1000000 кгм, то есть достаточную  для того чтобы поднять 1000000 кг на 1 м. При этом если 1 кг черного пороха превращался в газ за 0, 01 секунды, то 1 кг динамита — за 0, 00002 секунды. Но при всем этом качественно изготовленный динамит взрывался только от очень сильного удара. Зажженный прикосновением огня, он постепенно сгорал без взрыва, синеватым пламенем. Взрыв наступал только при зажигании большой массы динамита (более 25 кг). Подрыв динамита, как и нитроглицерина, лучше всего было проводить с помощью детонации. Для этой цели Нобель в том же 1867 году изобрел гремучертутный капсюльный детонатор. Динамит сразу нашел широчайшее применение при строительстве шоссе, туннелей, каналов, железных дорог и других объектов, что во многом предопределило стремительный рост состояния его изобретателя. Первую фабрику по производству динамита Нобель основал во Франции, затем он наладил его производство в Германии и Англии. За тридцать лет торговля динамитом принесла Нобелю колоссальное богатство — около 35 миллионов крон.

Процесс изготовления динамита сводился к нескольким операциям. Прежде всего необходимо было получить нитроглицерин. Это было наиболее сложным и опасным  моментом во всем производстве. Реакция  нитрации происходила, если 1 часть  глицерина обрабатывали тремя частями  концентрированной азотной кислоты  в присутствии 6 частей концентрированной  серной кислоты. Уравнение имело  следующий вид:

C3H5(OH)3 + 3HNO3 = C3H5(NO3)3 + 3H2O.

Серная кислота в соединении не участвовала, но ее присутствие было необходимо, во-первых, для поглощения выделявшейся в результате реакции воды, которая в противном случае, разжижая азотную кислоту, тем самым препятствовала бы полноте реакции, а, во-вторых, для выделения образующегося нитроглицерина из раствора в азотной кислоте, так как он, будучи хорошо растворим в этой кислоте, не растворялся в ее смеси с серной. Нитрация сопровождалась сильным выделением теплоты. Причем если бы вследствие нагревания температура смеси поднялась выше 50 градусов, то течение реакции направилось бы в другую сторону — началось бы окисление нитроглицерина, сопровождающееся бурным выделением окислов азота и еще большим нагреванием, которое бы привело к взрыву. Поэтому нитрацию нужно было вести при постоянном охлаждении смеси кислот и глицерина, прибавляя последний понемногу и постоянно размешивая каждую порцию. Образующийся непосредственно при соприкосновении с кислотами нитроглицерин, обладая меньшей плотностью сравнительно с кислой смесью, всплывал на поверхность, и его можно было легко собрать по окончании реакции.

Приготовление кислотной  смеси на заводах Нобеля происходило  в больших цилиндрических чугунных сосудах, откуда смесь поступала  в так называемый нитрационный аппарат.

Аппарат состоял из свинцового сосуда A, который помещался в  деревянном чане B и закрывался свинцовой  крышкой L, которая при работе замазывалась цементом. Через крышку проходили  концы двух свинцовых змеевиков D, находящихся внутри аппарата (через  них постоянно подавалась холодная вода). Через трубку C в аппарат  подавался и холодный воздух для  размешивания смеси. Трубка F отводила из аппарата пары азотной кислоты; трубка G служила для наливания отмеренного  количества кислой смеси; через трубку H вливали глицерин. В сосуде M отмерялось необходимое количество этого вещества, которое затем впрыскивалось  в азотную смесь посредством  сжатого воздуха, впускаемого по трубке O. В такой установке можно  было за раз обработать около 150 кг глицерина. Впустив требуемое количество кислотной  смеси и охладив ее (пропуская  холодный сжатый воздух и холодную воду через змеевики) до 15-20 градусов, начинали вбрызгивать охлажденный глицерин. При этом следили, чтобы температура в аппарате не поднималась выше 30 градусов. Если температура смеси начинала быстро подниматься и приближалась к критической, содержимое чана можно было быстро выпустить в большой сосуд с холодной водой.

Операция образования  нитроглицерина продолжалась около  полутора часов. После этого смесь  поступала в сепаратор — свинцовый  четырехугольный ящик с коническим дном и двумя кранами, один из которых находился в нижней части, а другой — сбоку. Как только смесь отстаивалась и разделялась, нитроглицерин выпускали через верхний кран, а кислотную смесь — через нижний. Полученный нитроглицерин несколько раз промывали от избытка кислот, так как кислота могла вступить с ним в реакцию и вызвать его разложение, что неминуемо вело к взрыву. Во избежание этого в герметический чан с нитроглицерином подавали воду и перемешивали смесь с помощью сжатого воздуха. Кислота растворялась в воде, а так как плотности воды и нитроглицерина сильно различались, отделить их затем друг от друга не составляло большого труда. Для того чтобы удалить остатки воды, нитроглицерин пропускали через несколько слоев войлока и поваренной соли. В результате всех этих действий получалась маслянистая жидкость желтоватого цвета без запаха и очень ядовитая (отравление могло происходить как при вдыхании паров, так и при попадании капель нитроглицерина на кожу). При нагревании свыше 180 градусов она взрывалась с ужасной разрушительной силой.

Приготовленный нитроглицерин  смешивали с кизельгуром. Перед  этим кизельгур промывали и тщательно  измельчали. Пропитывание его нитроглицерином  происходило в деревянных ящиках, выложенных внутри свинцом. После смешения с нитроглицерином динамит протирали  через решето и набивали в пергаментные патроны.