مدخل :
كشف الانفجار الضخم الذي شهدته بيروت مساء الثلاثاء 04 / 08 / 2020 وأسفر عن دمار شامل بمنطقة المرفأ ومحيطه وفقدان العشرات ومقتل المئات وإصابة الآلاف ، حسب المصادر اللبنانية الرسمية , ناجم عن انفجار المستودع ( 11 ) في مرفأ بيروت يحتوي على 2700 طن من نترات الأمونيوم ، التي تستخدم سماداً زراعياً غنياً بالنيتروجين ، والتي كانت تحمله السفينة (روسوس) التي ترفع علم مولدوفا إلى بيروت قبل نحو سبعة أعوام ، فما مدى خطورة أن تتحول هذه المادة الكيميائية الزراعية إلى قنبلة قاتلة مخربة ومحطمة ، في ظروف معينة ؟ .
تقديم :
قبل الدخول في الموضوع لابدّ أن نعطي لمحة موجزة عن :
أولاً – المركبات والعناصر السمادية :
الأسمدة بوجه عام هي أية مادة عضوية أو غير عضوية ، طبيعية أو صناعية ، والتي تزود النبات بعنصر أو أكثر من العناصر الكيميائية الضرورية لنموه الطبيعي . وقائمة العناصر المأخوذة بعين الاعتبار والضرورية لنمو النبات يبلغ مجموعها الآن حوالي 17 عنصراً . وهي :
1.الكربون , 2.الأوكسجين , 3.الهيدروجين .
4.النتروجين ، 5.الفوسفور ، 6.البوتاسيوم .
7.الكالسيوم ، 8.المغنزيوم ، 9.الكبريت .
10.الحديد , 11.المنجنيز , 12.الزنك , 13.النحاس , 14.البورون , 15.الموليبدنوم
16 . الكوبالت . 17. الصوديوم .
* العناصر الثلاث الأولى يأخذها النبات عن طريق الهواء والماء , لذلك لا تدخل ضمن صناعة الأسمدة
* أما العناصر الستة التالية فهي أساس صناعة الأسمدة الكيميائية ،
وتقسم إلى قسمين :
1 – عناصر كبرى أولية وهي : النتروجين ، الفوسفور ، البوتاسيوم .
2 – عناصر كبرى ثانوية وهي : الكالسيوم ، المغنزيوم ، الكبريت .
* والعناصر المتبقية فهي مطلوبة ولازمة لنمو النبات بكميات صغيرة جداً ولذا تدعى بالعناصر السمادية الصغرى . وهي : الحديد , المنجنيز , الزنك , النحاس , البورون , الموليبدنوم , الكوبالت , الصوديوم .
ثانياً – المركبات والعناصر التفجيرية
يمكن أن تصنف المتفجرات حسب وجهات نظر ثلاثة :
آ ـ من وجهة النظر الكيميائية . وهو ما يهمنا هنا في هذا الموضوع .
ب ـ من وجهة النظر الفيزيائية .
ج ـ من وجهة النظر الحربية والاستعمال .
فمن وجهة النظر الكيميائية نفرق بين المواد المتفجرة المفردة , وبين المواد المتفجرة المزائج
وتصنف المواد المتفجرة كيميائيا حسب التقسيم التالي :
1 ـ مركبات النيترو .
2 ـ إستيرات حمض النتريك .
3 ـ النترو أمينات .
4 ـ مشتقات حمض الكلور وحمض فوق الكلور .
5 ـ الآزيدات .
6 ـ مركبات أخرى قابلة للانفجار مثل : الفلمينات ـ الاستيليدات ـ المركبات الغنية بالنتروجين مثل تترا آزين ـ البروكسيدات ـ الآزونيدات . ….إلخ .
المركبات الكيميائية المفردة تنفجر إذا كانت جزيئاتها تحتوي على بعض المجموعات التي تعطيها الصفات الانفجارية .
ولقد قام فانت هوف Vant Hoff بأول محاولة لبيان العلاقة بين الخواص الانفجارية , وبين الصيغة الجزيئية للمادة . حيث بين أن المواد الكيميائية القابلة للانفجار يجب أن تحوي صيغتها الكيميائية إحدى المجموعات التالية :
آ ـ المجموعة ( O – O ) كما في البيروكسيدات والأوزون والآزونيدات .
ب ـ المجموعة ( Cl ـ O ) كما في الكلورات وفوق الكلورات .
ج ـ المجموعة ( Cl – N ) كما في كلور النتروجين .
د ـ المجموعة ( O = N ) كما في مركبات النيترو وإستيرات وأملاح حمض النتريك .
هـ ـ المجموعة ( N = N ) كما في مركبات الديازو , وحمض الهيدرازو وأملاحه وإستيراته .
و ـ المجموعة ( C = N ) كما في الفلمينات والسيانوجين .
ز ـ المجموعة ( C = C) كما في الأستيلين والاستيليدات .
وبعده قام العالم Plets حيث وضع نظرية : مكوّن الانفجار , وقابل الانفجار . مثلما وضع العالم Witt نظرية : مكوّن اللون Chromo Phore , وقابل اللون Auxo Chrome في المركبات الصباغية . ومثلما وضع العالم نظرية : مكوّن السمّية Toxo Phore وقابل السمية Outo Toxo في كيمياء الأدوية . فقد بين العالم Plets بأن الخواص المتفجرة لأي مركب تعتمد على وجود مجموعات خاصة في تركيبه دعاها بمكونات الانفجار Exploso Phore أما بقية الجزيء فقد دعاه بقابل الانفجار Auxo Plose ولا يمكن لقابل الانفجار أن ينفجر إلا بوجود مكوّن الانفجار وبالعكس .
ولقد قسم Plets المتفجرات إلى ثمانية مجموعات حسب مكوّنات الانفجار التي تدخل في تركيبها وصيغتها الجزيئية :
1 ـ مجموعة (-NO2) ومجموعة (-ONO2) في المواد العضوية , واللاعضوية على السواء .
2 ـ مجموعة (-N=N-) ومجموعة (-N=N=N-) في الآزيدات العضوية واللاعضوية على السواء .
3 ـ مجموعة (-NX2) مثل (-NCl2) حيث ترمز X إلى هالوجين .
4 ـ مجموعة (-N=C) كما في الفلمينات .
5 ـ مجموعة (-OClO2) ومجموعة (-OClO3) كما في الكلورات وفوق الكلورات العضوية واللاعضوية .
6 ـ مجموعة (-O-O-) ومجموعة (-O-O-O-) كما في البيروكسيدات والآزونيدات العضوية واللاعضوية .
7 ـ مجموعة (-C = C-) كما في رابطة الاستيلين والاستيليدات المعدنية .
8 ـ مجموعة (M-C) أي رابطة معدنية مع الكربون , كما في بعض المركبات العضوية المعدنية
ثم قام العالمان Lothrop و Handrick بعد أن جمعا كل المعلومات عن المتفجرات المعروفة وضعا نظريتهما التي بيّنا فيها أن هناك علاقة بين أربعة أمور لكي يكون جزيْ المادة متفجرا :
آ ـ توازن الأكسجين .
ب ـ مجموعة مكوّن الانفجار .
ج ـ مجموعة قابل الانفجار .
د ـ حرارة الانفجار .
1 – وعرفا : مكوّن الانفجار بأنه مجموعة من الذرات التي تكون قادرة على تكوين مركب قابل للانفجار في دخولها المركبات الهيدروكربونية .
وبناء على هذا التعريف فإن هناك صنفان لمكوّنات الانفجار يختلفان عن بعضهما في الفاعلية والثبات , وبالتالي في قوة الانفجار .
ولقد قام العالم Hence فدعا الصنف الأول : مكون الانفجار الأولي . ودعا الصنف الثاني : مكوّن الانفجار الثانوي .
ومجموعات مكوّنان الانفجار الأولي هي : إستيرات النترات ـ مجموعات النيترو العطرية والألفاتية ـ مجموعة النترامين ….الخ .
أما مكوّنات الانفجار الثانوية فهي : مجموعات الآزو ـ والأزيد ـ والنيتروزو ـ والبروكسيد ـ والآزونيد ـ والبركلورات …الخ .
وإذا وجدت مجموعتين مختلفتين في مركب واحد , أحدهما من مجموعة مكوّنات الانفجار الأولي , والأخرى من مجموعة مكوّنات الانفجار الثانية , فإن هاتين المجموعتين تدعيان بمكوّن الانفجار الهجين
2 ـ والمجموعات التي ليس لها خواص انفجارية بحد ذاتها , ولكنها تعطي شدة للانفجار إذا وجدت مع المجموعات مكوّنة الانفجار فهي التي دعيت بقابل الانفجار . ونذكر على سبيل المثال :
مجموعة الهيدروكسيل ـ الكربوكسيل ـ الكلور ـ الكبريت ـ الايثير ـ الأكسجين ـ الأمين ….الخ .
3 ـ أما ما يتعلق بالتوازن الأكسجيني وحرارة التكوين وتأثيرهما على شدة الانفجار :
فإنه نرى على سبيل المثال , أن الأكسجين الموجود في مجموعات الكربونيل أو الهيدروكسيل له تأثير قليل في شدة الانفجار , وذلك بسبب حرارة التكوين المرتفعة للرابطة C-O أو للرابطة C-O-H .
ولذلك فإن الرابطة N-O والرابطة C=C ذات حرارة التكوين المنخفضة ( السالبة ) لهما تأثير كبير على عمل وشدة الانفجار . وهذا هو السبب الذي من أجله نرى أن شدة انفجار حمض البكريك ( ثلاثي نيترو فينول ) أعلى بقليل فقط من شدة انفجار ثلاثي نيترو بنزين , رغم احتواء الأول على مجموعة هيدروكسيل (- OH ) دون الثاني . وكذلك نرى أن شدة انفجار نيترو أنيزول أعلى بكثير من ثلاثي نيترو تولوين
المراجع :
1 – كتابي : Chemistry & Technology Of Fertilizers
كيمياء وتكنولوجيا الأسمدة : خواصها ـ طرق تصنيعها ـ استعمالاتها
2 – وكتابي : Chemistry & Technology Of Explosives
كيمياء وتكنولوجيا المتفجرات : خواصها ـ طرق تصنيعها ـ استعمالاتها
** وللبحث صلة ابقوا معنا -*-