Science >> Wetenschap & Ontdekkingen >  >> Chemie

Van Grieks vuur tot dynamiet:de evolutie van explosieve technologieën

Photos.com/Photos.com/Getty Images

Alfred Nobel, een Zweedse scheikundige en ingenieur, vond eind 19e eeuw dynamiet uit als een veiligere manier om de kracht van nitroglycerine te benutten voor sloop. Door nitroglycerine te mengen met diatomeeënaarde (gefossiliseerde diatomeeënschelpen) creëerde Nobel een stabiele, absorberende pasta die betrouwbaar tot ontploffing kon worden gebracht met een explosiekap. Terwijl dynamiet aan het begin van de 20e eeuw ooit militaire doeleinden diende, domineert het nu de industriële explosieoperaties wereldwijd.

Grieks vuur

Vóór chemische explosieven gebruikten de Byzantijnen een formidabel brandwapen dat bekend staat als ‘Grieks vuur’. Hoewel de exacte formule onbekend blijft, suggereren geleerden dat het bestond uit een aardoliedestillaat (vergelijkbaar met moderne benzine), zwavel en boomharsen. Dit mengsel werd via vlammenwerpers geprojecteerd en vormde een kleverige, waterbestendige vlam die leek op de hedendaagse napalm. De aardoliecomponent was afkomstig van naftabronnen; het sijpelen van ruwe olie is gebruikelijk in de regio.

Zwart poeder

Het eerste echte chemische explosieve zwarte poeder, gewoonlijk buskruit genoemd, ontstond in de 8e eeuw bij Chinese alchemisten. Het klassieke mengsel van kaliumnitraat (salpeter), zwavel en houtskool werd vóór gebruik gemalen, tot cakes geperst en gedroogd. Bij ontsteking produceerde zwart kruit dichte rook en roet, waardoor het tot de 19e eeuw het dominante militaire explosief was. Het zorgde ook voor mijnbouwexplosies tijdens de California Gold Rush. Tegen het einde van de 19e eeuw begon ammoniumnitraat in bepaalde formuleringen het kaliumnitraat te vervangen, waardoor de prestaties verbeterden en de kosten daalden.

Rookloos poeder

De komst van rookloos poeder in de 19e eeuw betekende een aanzienlijke sprong voorwaarts. Afgeleid van nitrocellulose – bijgenaamd ‘guncotton’ nadat het werd geproduceerd door katoen te behandelen met salpeterzuur – zorgde dit materiaal voor een schonere verbranding met minimale rook. Daaropvolgende verfijningen schakelden katoen over op houtpulp, en de resulterende nitrocellulose werd gemengd met alcohol en ether en vervolgens verdampt tot een harde, plastic massa. Kleine vlokken van deze stabiele verbinding werden de basis voor moderne drijfgassen.

Vloeibare nitroglycerine

De Italiaanse chemicus Ascanio Sobrero synthetiseerde voor het eerst nitroglycerine in 1846 door glycerol (een bijproduct van de zeepproductie) te laten reageren met zwavelzuur en salpeterzuur. In tegenstelling tot nitrocellulose is nitroglycerine een vluchtige vloeistof die bij minimale schokken kan ontploffen. Ondanks zijn instabiliteit werd het in de 19e eeuw op grote schaal gebruikt voor het opblazen van oliebronnen, mijnen en de aanleg van spoorwegen. De belangrijkste innovatie van Nobel was het stabiliseren van nitroglycerine met absorberende materialen zoals diatomeeënaarde en later, in modern dynamiet, het vervangen van een deel door ammoniumnitraat en gelatine om de veiligheid en prestaties te verbeteren.