Moléculas a reacción

Blog de divulgación del Instituto de Síntesis Química y Catálisis Homogénea

Peligro de explosión

(José I. García Laureiro, ISQCH)
WP_Texas

The Washington Post, 19/04/2013

Bombas caseras explotando en Boston, explosión en una planta de fertilizantes en West, Tejas… Últimamente no ganamos para sustos. El otro día aparecía en el Washington Post la noticia de la planta de fertilizantes, con la declaración destacada de uno de los bomberos que acudieron al desastre: “Sólo Dios sabe por qué sucedió esto” (os dejo como ejercicio buscar el nombre del bombero en cuestión: tiene bastante gracia). Bueno, seguro que un ser omnisciente, caso de existir, sabría esto y muchas más cosas (TODAS, de hecho), pero al menos podemos decir que la química nos da perfecta cuenta de por qué suceden las explosiones y qué compuestos son más susceptibles de ser explosivos, así que vamos con una pequeña explicación para los que tengan curiosidad por saberlo.

meoh

Quemando el alcohol de quemar…

Desde un punto de vista químico (ya que hay otros tipos de explosiones, como las nucleares, o las puramente mecánicas), una explosión siempre va asociada a una reacción muy rápida, que genera mucho calor (lo que los científicos llamamos proceso exotérmico) y una gran cantidad de gases que se expanden de resultas de la gran temperatura que se alcanza. La palabra clave es rápida. Si la reacción es lenta, entonces el calor puede disiparse al entorno, y los gases se expanden sin violencia. Es lo que pasaría, por ejemplo, en una combustión.  Si quemamos metanol (el conocido alcohol de quemar) en el hornillo de una fondue, se produce la combustión, con generación de calor y gases (CO2 y vapor de agua), pero afortunadamente para nuestra cena, no se produce explosión. El calor se libera poco a poco, fundiendo el queso lentamente, y los gases se disipan por la habitación sin mayor problema. Pero si confinamos el metanol en un espacio cerrado, donde la atmósfera se sature de vapor de metanol y los gases no puedan disiparse tan fácilmente, la cosa es otro cantar… La mayor parte de las explosiones químicas son también procesos de oxidación (como la combustión), pero que tienen lugar tan rápidamente que el calor no tiene tiempo de disiparse y los gases generados se calientan muy rápidamente, expandiéndose violentamente. A veces la velocidad de expansión es superior a la del sonido, produciéndose la consiguiente onda de choque, como pasa en los aviones supersónicos. En este caso hablamos de una detonación.

Las reacciones de oxidación de compuestos orgánicos requieren habitualmente de la presencia de oxígeno (como en el caso de nuestra combustión de metanol). Pero si la propia sustancia explosiva es capaz de generar oxígeno (lo cual sucede muy a menudo, como veremos enseguida), entonces su capacidad reactiva es mayor, ya que no requiere de la presencia de aire para alimentar la reacción (si bien ésta puede favorecerla aún más), y la explosión puede tener lugar en un recipiente herméticamente cerrado o incluso bajo el agua.

Con todos estos datos, ya estamos en disposición de analizar una serie de compuestos explosivos que a todos nos suenan: nitrato amónico (el fertilizante de Tejas), nitroglicerina, TNT (trinitrotolueno). ¿Qué tienen en común todos ellos? Aun sin tener ni idea de química, es fácil encontrar el patrón en los nombres: NITR.

O sea, NITR = explosión. ¿Por qué?

Simplificando un poco, porque tampoco es cuestión de que os explote la cabeza, todas estas sustancias contienen uno o varios grupos nitro (NO2), que se descomponen muy fácilmente para dar N2 y O2 (dos gases). El O2 generado puede oxidar el resto de la molécula para dar más moléculas gaseosas (CO, CO2, H2O,…). Como estos procesos son exotérmicos, la descomposición de todas ellas producen muchas moléculas de gas que se calientan muy rápidamente: mejor nos alejamos todo lo que podamos porque esto va a explotar.

En la figura adjunta os pongo las reacciones para los explosivos mencionados, remarcando en rojo cuáles de los productos que se producen son gases y en qué proporción aparecen por cada molécula reaccionada.

explosivos

¿Esto quiere decir que todos son igualmente peligrosos? En absoluto. El nitrato amónico es bastante estable, y cuando está puro, se descompone al calentar por encima de 200 ºC, pero sin reacción explosiva. Sin embargo, la presencia de impurezas o de otras sustancias que aviven la reacción (detonantes, combustibles) puede causar una descomposición explosiva, como en el caso de las plantas de fertilizantes o las bombas caseras (Oklahoma City, Oslo…).

El TNT también es bastante estable, aunque puede detonarse por impacto violento, normalmente precisa de un detonador para provocar la explosión (el que esto suscribe encontró un viejo frasco de trinitrotolueno cuando era un doctorando y, en su inconsciencia, se entretuvo en golpear un cristal con un martillo; afortunadamente, no lo suficientemente fuerte ¡no lo hagáis en casa!).

salairePero la nitroglicerina es otro cantar. Es un líquido tremendamente inestable, que estalla al calentarse o golpearse. Por eso debe transportarse a baja temperatura y con tremendas medidas de precaución. Esto ha dado mucho juego en el cine, y seguro que todos recordáis alguna escena alusiva al peligro del transporte de nitroglicerina, pero sin duda, el clásico de este apartado es una película francesa: el salario del miedo, cuyo argumento gira precisamente alrededor de un transporte urgente de esta peligrosa sustancia. Fue Alfred Nobel el que descubrió como estabilizar la nitroglicerina, embebiéndola en tierra de diatomeas, dando lugar a un explosivo mucho más seguro: la dinamita. Esto le valió fortuna y fama, aunque no ganó el premio Nobel, porque aún no lo había inventado…

Hay muchas otras sustancias con grupos nitro que se han empleado y se emplean como explosivos. Una la mencionamos la semana pasada: la nitrocelulosa (algodón pólvora). Otra es un primo cercano del TNT: el ácido pícrico (trinitrofenol). La combinación de ambas fue utilizada por el ejército francés a finales del siglo XIX bajo el nombre de melinita, y a ella se achaca la explosión del “Depósito de torpedos” de Cádiz en 1947…

Explosion 81

Podemos resumir muy fácilmente nuestro post de hoy: el grupo nitro es la bomba… Cuidadín con él.

Con esta entrada participamos en la 24ª Ed. del Carnaval de la Química, alojado en El Zombi de Schödinger.

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7 comentarios el “Peligro de explosión

  1. Cristina
    27/04/2013

    De nuevo, una muy didactica entrada. Le diremos a Florentino Perez que visite nuestro blog y lea esta explicacion alternativa y otras muchas…..Gracias.

  2. Fernando
    27/04/2013

    Me ha encantado, José Ignacio, este artículo. Gran forma de explicar los explosivos =)

  3. Pingback: Peligro de explosión | Artículos ...

  4. Gonzalo Jimenez-Oses
    03/05/2013

    Buenísimo! Entre mis recuerdos de (no tan) infancia siempre quedará Mortadelo trasegando un botellón de nitroglicerina con fatales consecuencias…

    • jigarciaisqch
      03/05/2013

      Menos mal que Mortadelo es más indestructible que cualquier superhéroe (hasta Superman llego a morir, jeje…), si no, nos habríamos perdido muchos buenos ratos de nuestra infancia y no tan infancia. ¡Gracias!

  5. Pingback: Participaciones en el XXIV Carnaval de Química | El zombi de Schrödinger

  6. Pingback: Resumen final edición XXIV carnaval de química y un poquito más | El zombi de Schrödinger

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Esta entrada fue publicada en 26/04/2013 por en Industria química, Noticias, Sustancias de interés y etiquetada con , , , , , .

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