مواد قابل انفجار: از مهمات تا مواد آتشبازی
تعریف و چگونگی عمل انفجار
انفجار یک واکنش شیمیایی یا فیزیکی بسیار سریع است که با آزاد شدن ناگهانی انرژی همراه است. تصور کنید یک بادکنک پر از هوا را با سوزن سوراخ کنید. صدای "پاپ" که میشنوید، در واقع یک انفجار کوچک است. در مواد قابل انفجار شیمیایی، این روند بسیار قدرتمندتر است. واکنشها آنقدر سریع رخ میدهند که گازهای داغ زیادی در لحظه تولید میشوند و فشار بسیار بالایی ایجاد میکنند که منجر به ترکیدن و تخریب میشود.
ماده منفجره (جامد/مایع) $\longrightarrow$ گازها + گرما + نور + انرژی صوتی
سرعت این تبدیل، عامل اصلی قدرت انفجار است.
طبقهبندی مواد قابل انفجار با مثالهای ملموس
همهی مواد منفجره مثل هم نیستند. برخی برای ایجاد انفجار به یک آغازگر قوی نیاز دارند و برخی با کوچکترین تحریکی فعال میشوند. برای درک بهتر، میتوانیم آنها را در جدول زیر دستهبندی کنیم:
| نوع ماده | چگونه منفجر میشود؟ | مثالهای آشنا | سطح حساسیت |
|---|---|---|---|
|
مواد منفجرهٔ پرتوان (High Explosives)
نیاز به آتشزنه دارند. |
معمولاً با یک ضربه یا جرقه کوچک منفجر نمیشوند. برای فعالسازی به یک انفجار اولیه کوچکتر (چاشنی2) نیاز دارند. | تیانتی3 (مورد استفاده در معدنکاوی)، دینامیت (در گذشته برای تخریب سنگ استفاده میشد). | کمحساس |
|
مواد منفجره کمتوان (Low Explosives)
با سرعت کمتری میسوزند. |
نیاز به حبس شدن در یک فضای بسته دارند. با شعله یا جرقه مشتعل شده و به سرعت میسوزند و گاز تولید میکنند. | باروت (در تفنگهای قدیمی و برخی مواد آتشبازی)، بنزین تبخیر شده در موتور (در صورت جرقه). | متوسط |
|
مواد ناپایدار (Unstable Compounds)
بسیار خطرناک و غیرقابل پیشبینی. |
حساسیت بسیار بالا. ممکن است با ضربه خفیف، اصطکاک، گرما یا حتی لرزش خودبهخود منفجر شوند. | نیتروگلیسیرین4 خالص (در داروی قلب نیتروگلیسیرین به مقدار کم و پایدار استفاده میشود)، برخی پراکسیدهای آلی ساخته شده در آزمایشگاههای غیرمجاز. | بسیار حساس |
|
مخلوطهای واکنشپذیر
خطر در ترکیب چند ماده معمولی! |
گاهی دو ماده غیرمنفجره، وقتی با هم مخلوط شوند، میتوانند یک ماده منفجره یا گاز آتشگیر تولید کنند. | مخلوط سفیدکننده (وایتکس) و جوهرنمک (اسید) که گاز سمی و خطرناک کلر تولید میکند. گرد و غرار آرد یا چوب در فضای بسته (قابلیت انفجار دارد). | متغیر (خطرناک) |
کاربردهای کنترل شده و نکات ایمنی در زندگی
شاید فکر کنید مواد منفجره فقط برای جنگ و تخریب هستند، اما کاربردهای سودمند و کنترل شده زیادی در صنعت و پزشکی دارند. تیانتی و مواد مشابه برای استخراج معادن و ساخت جاده در کوهستان به کار میروند. در پزشکی، از نیتروگلیسیرین با دوز بسیار پایین و کنترل شده برای درمان آنژین قلبی (درد قفسه سینه) استفاده میشود.
اما مهمتر از کاربرد، رعایت ایمنی است. شما به عنوان دانشآموز باید:
- هرگز با وسایل آتشبازی دستساز یا مواد شیمیایی ناشناخته آزمایش نکنید.
- برچسب هشدار روی مواد شوینده و شیمیایی (مانند سفیدکننده و جوهرنمک) را با دقت بخوانید و آنها را هرگز با هم مخلوط نکنید.
- در آزمایشگاه شیمی مدرسه، دقیقاً طبق دستور معلم عمل کنید و مواد را برخلاف دستور ترکیب نکنید.
- اگر جسم ناشناختهای مانند خمیر یا ماده کثیفی در زمین بازی یا کوچه دیدید، به آن دست نزنید و به بزرگترها اطلاع دهید (ممکن است مواد منفجرهٔ باقیمانده از جنگ باشد).
پرسشهای مهم و اشتباهات رایج
پاسخ: خیر. این یک اشتباه رایج است. همانطور که در جدول دیدیم، مواد منفجرهٔ پرتوان (مثل تیانتی) نسبت به شعله پایدار هستند و برای انفجار نیاز به یک چاشنی یا آتشزنه دارند. در مقابل، موادی مانند نیتروگلیسیرین خالص ممکن است حتی با ضربه یا لرزش ناگهانی منفجر شوند.
پاسخ: این یک مثال عالی از مخلوط واکنشپذیر است. ذرات ریز آرد در هوا پخش میشوند و سطح تماس بسیار زیادی با اکسیژن پیدا میکنند. اگر یک جرقه کوچک (مثلاً از یک موتور الکتریکی) در این محیط ایجاد شود، این ذرات ریز به سرعت میسوزند و انفجار بزرگی ایجاد میکنند. به این پدیده انفجار گرد غبار میگویند.
پاسخ: بله، این یک خطر نزدیک به زندگی ماست. باتریهای لیتیوم-یون در تلفن همراه و لپتاپ، اگر به شدت ضربه ببینند، سوراخ شوند یا بیش از حد شارژ شوند، ممکن است دچار فرار حرارتی5 شوند. در این حالت، مواد داخل آنها به سرعت گرم شده و ممکن است آتش بگیرند یا حتی با آزادسازی گاز منفجر شوند. به همین دلیل است که نباید باتری متورم شده را سوراخ کرد یا زیر فشار قرار داد.
پاورقی و واژهنامه
1 مواد قابل انفجار (Explosive Materials): موادی که قابلیت انجام واکنش انفجاری را دارند.
2 چاشنی (Detonator): وسیله یا مادهای کوچک که انفجار اولیه را برای منفجر کردن ماده منفجره اصلی ایجاد میکند.
3 تیانتی (TNT): مخفف ترینیتروتولوئن (Trinitrotoluene)، یک ماده منفجره پرتوان معروف.
4 نیتروگلیسیرین (Nitroglycerin): یک مایع روغنی و بسیار حساس به ضربه که هم به عنوان ماده منفجره و هم به عنوان دارو استفاده میشود.
5 فرار حرارتی (Thermal Runaway): یک چرخه معیوب در باتری که در آن افزایش دما منجر به واکنشهای شیمیایی گرمازاتر میشود و دمای باتری به طور غیرقابل کنترلی بالا میرود.
