Un apunt sobre explosius

El passat 11 d’abril de 2011 al Saint George’s School de Fornells de la Selva es va organitzar una jornada en la que alguns dels pares dels estudiants de segon d’ESO parlaven de les seves professions a petits grups d’estudiants d’aquell curs. Vaig tenir l’oportunitat d’assistir a una d’aquestes reunions i en un dels grups un estudiant em va preguntar si mai m’havia explotat alguna reacció en el laboratori. Em va saber greu tenir-li que dir que no, que el que jo feia era química teòrica i que per tant no trepitjava el laboratori. Ell, lluny de sentir-se decebut per la resposta, em va preguntar ràpidament si mai m’havia explotat un ordinador. I és que la química i l’explosió van tan lligades que fins i tot sembla que als químics teòrics ens haurien d’explotar de tant en tant els ordinadors! Donat l’interès general que desperten les explosions sembla oportú parlar avui dels explosius.

Començarem per la nitroglicerina, C₃H₅(O(NO₂))₃,descoberta pel químic Ascanio Sobrero l’any 1847 a la Universitat de Torí. És una molècula de glicerina (C₃H₅(OH)₃) en què s’han substituït tres àtoms d’hidrogen amb tres grups nitro (NO₂) tal com es pot veure a la Figura 1. El problema principal de la nitroglicerina, tal com ens recorden algunes pel·lícules de cowboys, és que es tracta d’un explosiu molt inestable que pot explotar per accident amb molta facilitat. La reacció que es dóna és:

4C₃H₅N₃O₉ → 6N₂ + 12CO + 10H₂O + 7O₂

La dinamita, inventada per Alfred Nobel l’any 1866, és una barreja de nitroglicerina, nitrat amònic i nitrat de sodi, absorbida en materials inerts com les serradures. Va guanyar ràpidament molta popularitat perquè és molt més estable que la nitroglicerina. Amb la dinamita el Sr. Nobel va fer una fortuna que és la base econòmica en la que es sustenten els actuals premis Nobel.

Un altre explosiu molt comú és el TNT (2,4,6-trinitrotoluè). Aquest va ser introduït pel químic alemany Joseph Wilbrand l’any 1863. Com la dinamita és molt estable, però donat que la seva detonació és més complicada i és menys potent, el seu ús no es va popularitzar fins al cap d’uns quants anys.

En aquests moment, un dels explosius més emprats és el 1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetrazocina, comunment conegut amb el nom d’octogen o HMX (veure Figura 2). HMX és l’acrònim de “Her Majesty’s eXplosive”. Cristal·litza en dues fases, la β a temperatura ambient i la δ a una temperatura propera a 165 ºC. Es interessant saber que en una explosió la fase δ és més potent que la β.

Actualment hi ha centres que es dediquen a la caracterització i síntesi de nous explosius com el High Explosives Applications Facility (HEAF) al Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL). La descoberta de nous explosius de gran potència però a la vegada amb suficient estabilitat per poder ser transportats sense perill és una feina complicada. Entre els darrers explosius que s’han proposat hi ha el octanitrocubà (veure vídeo) sintetitzat l’any 1999 per Philip Eaton i Mao-Xi Zhang a la Universitat de Chicago. Es considera que podria tractar-se de l’explosiu més potent conegut (un 20-25% més que el HMX), si bé les quantitats que se n’han sintetitzat fins ara són tan petites que no permeten fer una prova definitiva d’aquesta capacitat.