硝酸铵——贝鲁特大爆炸的元凶

2020-12-19  本文已影响0人  鱼鱼雨838

 浦东化学在线 

事件回顾

2020年8月4日晚,被誉为“中东小巴黎”的黎巴嫩首都贝鲁特遭遇了一场令世界震惊的大爆炸。

“第一次爆炸传出不大的砰砰声,5分钟后,出现黑色和白色烟雾;第二次爆炸非常剧烈,在空中瞬间升起一团红色烟雾。”

“巨大的冲击波导致大量建筑物受损。爆炸中心方圆数公里内的房屋玻璃被震碎,整座贝鲁特城下起‘玻璃雨’。”

事件发生后,城区内满目疮痍,大量的民众流离失所。然而后果不仅于此,经济衰退、政局动乱就像蝴蝶效应般随之而来。而这次国家级灾难的元凶,竟然是储存在港口达六年之久、近2750吨的人工化合物——硝酸铵。人们为什么要去生产、储存这么危险的东西?这要从工业革命说起。

硝酸铵的诞生

18世纪60年代,欧洲出现了早期的现代技术萌芽,并在此后引领了第一次工业革命。在工业革命如火如荼之际,欧洲各国人口激增,对粮食的需求量自然同步增大。同时,工业革命的蓬勃兴起也对开矿、铁路建设等带来了必然的需求。农家肥料与开山炸药都需要含氮元素的化合物。世界上也有着一些含氮化合物矿藏丰富的国家,比如智利的硝石和秘鲁的鸟粪山,但过度的开采使这些资源快速消耗殆尽。

自然资源的匮乏促使人们不得不探寻含氮化合物的化学合成之路。虽然人们已经知道,空气中78%的成分为氮气,原料易得而廉价,但是由于氮气非常稳定,要将它从氮气变为氮的化合物却并不容易。

理论上,氮气可以与氢气合成氨气,我们称为人工固氮,这是个简单的可逆反应。但在实际操作中,该反应的反应速率慢且转化率很低。许多科学家进行了相关的优化研究,均以失败告终。

直到不服输的德国化学家哈伯出现,固氮的研究才有了突破。哈伯在温度、压强、催化剂三个方面寻找平衡点,并不断改进实验装置,最终实现了合成氨的成功转化。之后,他又与博施联合,研究了合成氨的工业生产途径,并于1913年在德国奥堡建成日产30吨的合成氨工厂。自此,人工固氮实现了规模化生产,哈伯因此获得了1918年的诺贝尔化学奖。氨气氧化可以得到硝酸,再与氨水混合在一起,就能快速得到硝酸铵(NH4NO3)。

让人爱恨交加的硝酸铵

    硝酸铵施入土壤使得农作物生长茂盛,产量大增。只用廉价的空气就能得到高效的化肥硝酸铵,这是“空气变面包”式的跨越。在硝酸铵的帮助下,农业得以高速发展,极大解决了人类的粮食危机。

硝酸铵还是炸药的主要成分。硝酸铵里同时存在正价(硝酸根NO3-的氮)和负价的氮(铵离子NH4+的氮),它们好比脾气暴躁的两兄弟,一个能还原、一个易氧化,常温下两兄弟还能和平相处,可一旦温度升高,“战争”就会一触即发。事实上,硝酸铵无须借助其他物质就能自我分解,产生氧气并释放热量。当温度升高时,硝酸铵释放出的气体就会迅速增加,释放出的热量就更多,就会引发更多硝酸铵分解,如此形成一个恶性循环。而大量的气体和大量的热又会使周围的气压急剧增大,导致气体在压力的作用下向四周扩散并传递压力,这就形成了爆炸。在硝酸铵的帮助下,开山、挖矿的建设得到了极大的便利。但与此同时,炸药的方便获得,也对人们的日常生活带来了不可估量的危险。

硝酸铵就是这样一个让人又爱又恨的现代化化学产品。

警惕危险的“灰犀牛”

     美国学者米歇尔·渥克曾经说过,人类社会最可怕的并非是不可预知的小概率事件,而是那些近在眼前、大概率发生的危机。她将这样的危机风险比拟为“灰犀牛”。灰犀牛体型笨重、反应迟缓,你看见它在远处,毫不在意,一旦它向你狂奔而来,定会让你猝不及防。这种大概率危机并不神秘,却更危险。

固态硝酸铵用在工农业生产中有100多年的历史,时至今日,它依然是一种广泛应用的化学肥料,更是工业炸药的基本原材料。根据硝酸铵的性质可知,应将其储存在阴凉、干燥、通风良好的库房,远离火种、热源。同时,硝酸铵应与易燃物、还原剂、酸类、活性金属粉末分开存放。硝酸铵用于化肥时需进行钝化处理,或者将其转化为更为安全的其他化肥。

 很显然,拥有硝酸铵并不是犯罪,但不遵循科学规律,粗暴地将它等同于一般物品存放,才是贝鲁特大爆炸的根本原因。人类在追求经济发展时,一定要将安全放在第一位,如果没有常备不懈的态度,没有科学防范的预案,“灰犀牛”就会冷不丁地展开报复,并给予自大的人类致命一击。

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