Dynamiet

Alfred Nobel
Alfred Bernhard Nobel werd op 21 oktober 1833 in Zweden geboren. Zijn vader vond een landmijn uit die gevuld was met buskruit. In 1853 brak de Krim-oorlog uit, in die tijd verkocht hij veel van zijn wapens waardoor hij verder kon experimenteren en samen met zijn zoon een fabriek voor explosieven kon oprichten. In 1846 had de italiaan Sobrero een zeer explosieve olie ontdekt: nitroglycerine. Hiermee heeft Nobel veel experimenten uitgevoerd en later dynamiet uitgevonden.

Wat is dynamiet?
Dynamiet is een explosief dat gemaakt is van de vloeistof glyceryltrinitraat. De stof is bij kamertemperatuur een diepvloeibare olie die vlak boven 0 graden Celsius stolt tot een vaste stof. Glyceryltrinitraat is een zeer oude springstof die beter bekend is als nitroglycerine, deze naam is echter foutief. Het gevaarlijke aan de stof is, dat het een erg lage activeringsenergie nodig heeft voor de explosieve ontleding.


Nitroglycerine wordt gemaakt uit glycerol en nitreerzuur, dat is een mengsel van geconcentreerd salpeterzuur en geconcentreerd zwavelzuur. De reactie is een gewone verestering tussen een alcohol en salpeterzuur, waarbij het zwavelzuur dient om het water wat bij de reactie ontstaat te binden en zo het evenwicht naar rechts te verschuiven. Het moment van exploderen is volstrekt onvoorspelbaar.

REACTIEVERGELIJKING

Alfred Nobel zocht een manier om deze stof bruikbaarder te maken, dit kon alleen door de explosiviteit meer onder controle te houden. Dit lukte hem door het glyceryltrinitraat op te laten zuigen door een poreuze mineraalsoort die aan de Oostzeekust voorkomt, het kiezelgoer. Doordat de moleculen nitroglycerine aan het oppervlak van het poreuze gesteente worden geabsorbeerd kunnen ze niet zo makkelijk met elkaar reageren. Hierdoor wordt het moeilijker een explosie te krijgen.

Het mengsel dat één deel kiezelgoer op drie delen nitroglycerine bevat, noemde Nobel dynamiet. In combinatie met een andere uitvinding van een jaar eerder werd het een goed bruikbaar explosief. Dit was de uitvinding van het slaghoedje.
Het slaghoedje bestaat uit een hoeveelheid knalkwik, Hg(OCN)2, in een stevig capsule. Als je een klap geeft die zo hard is dat de capsule vervormt, explodeert het knalkwik. Deze explosie zet de explosie van het dynamiet in gang.

Hoe werkt dynamiet precies?
De reactievergelijking voor het exploderen van dynamiet luidt als volgt:

4 C3H5N3O9 (l) --> 10 H2O (g) + 6 N2 (g) + 12 CO2 (g) + O2 (g)

Uit deze reactievergelijking is heel duidelijk te zien dat de reactie explosief verloopt, want je ziet dat uit 4 mol stof 29 mol gasvormige stoffen ontstaan. Zodra de reactie op gang is gebracht komt er steeds meer warmte vrij. Door deze hoge reactietemperatuur expanderen de gevormde gassen en zo krijgt de reactie een explosief verloop.

Het dynamiet dat Nobel heeft uitgevonden wordt vandaag de dag nauwelijks meer gebruikt. In zijn tijd was het een goed explosief, maar vergeleken met wat we nu hebben is het veel te gevaarlijk. Omdat het kiezelgoer in het dynamiet de explosieve werking vermindert, werd zo veel mogelijk glyceryltrinitraat en zo weinig mogelijk kiezelgoer in het dynamiet verwerkt. Al bij 32 graden Celsius kon het dynamiet gaan zweten: het glyceryltrinitraat laat los van het kiezelgoer. Daardoor wordt het bijna net zo schokgevoelig en onbetrouwbaar als vloeibaar glyceryltrinitraat.


Door de gevaren die met dynamiet gemoeid zijn, zijn er tegenwoordig veel meer verschillende soorten explosieven uitgevonden. Hierbij zijn twee soorten explosies mogelijk: deflagratie en detonatie. Het verschil is goed uit te leggen aan de hand van het voorbeeld van een explosie in een houten blok: bij deflagratie met bijvoorbeeld buskruit versplintert het hout, maar bij een detonatie met bijvoorbeeld dynamiet blijft er van het hout alleen maar fijn houtstof over.

De meest moderne explosieven detoneren, dit is dus de meest verwoestende soort explosie. De reactie plant zich hierbij voort door de schok die bij de explosie ontstaat. De snelheid van de schokgolf kan zo’n 1 tot 10 kilometer per seconde bedragen. Dit is ruim boven de snelheid van het geluid. De gassen die vrijkomen hebben in het begin ongeveer eenzelfde snelheid en de knal die je hoort is te vergelijken met het geluid van een straaljager die door de geluidsbarriere vliegt.

Een veel gebruikte moderne springstof is pentriet. Wordt pentriet gemengd met een beetje olie of een polymeer met een weekmaker, dan ontstaat een goed kneedbare massa en kan het gebruikt worden in kneedbommen. Semtex is een voorbeeld van zo’n mengsel.