На 4 август мощен взрив избухна на пристанището в Бейрут, като до този момент жертвите са близо 160 души, а ранените са над 6000. Ден след трагедията химикът Владимир Лютов разясни някои аспекти относно химическото естество на експлозията в Ливан – за експлозивните свойства амониевата селитра, за ударната вълна, за облака, който се вижда след взрива, и за сравненията с разрушенията при еквивалента на атомна бомба…
Това, което се случи, не е за първи път в историята. Събития като това в Халифакс, Опау, Пепкон (Невада) и наскоро в Тянзин, за съжаление, периодично се повтарят.
Доста въпроси ме наспамиха в изминалия ден относно събитието – ама как, какво и защо? Имайки предвид химическото естество на трагедията, хората искат да разберат.
Това, което се случи вчера на 4 август,… запомнете е:
NH4NO3 -> N2 + 2 H2O + 0,5 O2
Едно просто химично уравнение… една голяма трагедия в един голям град.
Ето малко информация от мен, базирана на фактите до момента:
Основният „виновник“ описан тук е отново Амониевата Селитра – вещество известно ви като синтетичен тор (наскоро ставаше пак въпрос за него във връзка с изследванията на р. Марица и откритите нитрати, но те не са отговорни за случката с кравите).
Наред с това, че се използва като тор Амониевата Селитра притежава и експлозивни свойства – чистата такава си е стабилно съединение и за да експлодира трябва много, много силен възбудител.
По първоначални данни са избухнали около 2700 тона селитра – конфискувано количество съхранявано около 6 години на пристанището. При правилно съхранение и боравене е трудно да се стигне до подобен инцидент. Има един друг момент обаче – Амониевата селитра е окислител и при попадане на горими замърсители в обема й се превръща в доста по-опасна смес (индустриалните експлозиви са базирани на този принцип). Замърсителите може да бъдат от всякакъв горим род – дървени стърготини, брашно, въглищен прах, масла, дизелово гориво, разпрашени метали и т.н. Първоначално се вижда, че има пожар. Ако огъня е стигнал до някакъв замърсен участък от селитрата или пък стопената селитра е започнала да се излива върху горими материали – тогава възниква проблем. Чистата селитра има слаби експлозивни свойства и е необходим много силен импулс. Това обаче би могло да се случи, ако при пожара избухне голямо количество замърсена селитра и тя вече да взриви останалите хиляди тонове. Разбира се, не са изключени и злоумишлени действия спрямо конфискуваната и складирана стока.
Относно друг ефект, за който много се пита – каква е тази парна възглавничка и гъбка, която се разширява така бързо, ударната вълна ли е ?
Така макар и да се движи със скоростта на вълната това НЕ Е самата ударна вълна. Ударната вълна е видима при силна дневна светлина и представлява прозрачен и пречупващ светлината сферичен разширяващ се фронт, нещо като разширяваща се сферична „лупа“ – пречупването възниква поради големите разлики в плътностите на въздуха (във фронта на вълната той е много сгъстен). Може би всеки от вас е виждал как трепти и пречупва светлината тънкият слой въздух над нагорещения от слънцето покрив на автомобил например. Горещият въздух има по-малка плътност и ефектът е подобен.
Този своеобразен разширяващ се облак обаче представлява зона на силно понижено налягане точно след ударната вълна (това е естеството на подобни процеси в газова среда). При рязка смяна (понижаване) на налягането температурата пада и всичката вода, която е под формата на пари кондензира. Предполагам всеки от вас е отварял рязко силно газирана напитка и е забелязвал как понякога при отварянето от гърлото на бутилката (а и в обема над течността) се образува нещо като мъгла. Е, този ефект е подобен, но в много по-голям мащаб.
До каква степен ще е интензивен зависи, разбира се, от влажността на заобикалящата флуидна среда (въздух).
И един друг съществен момент – при взривното превръщане на разните му вещества се отделя вода като реакционен продукт. В този случаи това е важно, защото експлодиралото вещество се твърди, че е амониева селитра. А все пак тя е едно от „най-водосъдържащите съединения“. Както е видно от стехиометрията на уравнението на взривната реакция в началото на поста, близо 50 % от масата на селитрата е от „водообразуващи“ елементи, които след взрива се отделят под формата на водни пари. Т.е. представете си го просто – от тези 2700 т. около 1350 т. вода се е отделила в рамките на миг. Е този ефект наред с евентуално повишената влажност на въздуха на пристанището в Бейрут са отговорни за този бял облак. А облакът от кафяви газове, които в последствие се издигат, предполагам съдържат голямо количество азотни оксиди и какви ли не други примеси.
Колкото до паралела с атомната бомба има няколко аспекта:
Знаейки масата на селитрата (около 2700 т. ), някои биха правили груба сметка, че чисто енергийно се равнява на около 2,7 кТ атомна (или 5 пъти по-слаба от тази в Хирошима)
Това обаче доста погрешно.
Първо селитрата е доста по-слабо вещество от ТНТ-то в енергиен и взривен аспект. Има ниска скорост на детонация и около една трета от енергийната му ефективност. Т.е. ТНТ еквивалентът й е около 900 т. или в термините на атомните устройства – 0,9 Кт. – Нещо по-силно от Дейви Крокет и 15 пъти по-слабо от бомбата в Хирошима.
Въпреки това разрушенията, които наблюдаваме в Бейрут, са доста по-сериозни от това, което би могла да направи 0,9 кТ атомна. (Подчертавам: Не отчитам радиационните ефекти!). Това показва, че при по-маломащабни паралели химическите експлозии са по-разрушителни от ядрените такива базирани на сравнения по отношение на енергиен еквивалент. Атомната изразходва доста енергия за цяла плеяда от процеси освен загряването и изпарението на заобикалящата я материя.
При химическите експлозии мигновено се генерират огромни количества газове – сериозно работно тяло. В конкретния случаи са генерирани 2700 т. газове. Все пак да не забравяме, че 2700 т. инертна материя не се изпарява лесно и това не е в полза на атомните. Но там това не е от значение толкова, имайки предвид какъв е еквивалентът на съвременните бомби (никаква химия не-мож-го-стигна) Дано никога не се използват !
Жал ми е за жителите на Бейрут, че за пореден път става подобна глупост в индустриални размери.
Текстът е публикуван на 5 август в личната страница във фейсбук на Владимир Лютов, като MediaBricks.bg го ползва след разрешение на автора.
