Dinamit yapımında azot kullanılmazsa dinamit ancak peynir ya da kum kadar patlayıcı olabilirdi. Öte yandan atmosferimizde bol miktarda bulunan azot herhangi bir patlamaya neden olmaz. Peki bu nasıl mümkün oluyor?
Patlayıcı mekaniği nasıl işler?
Patlayıcılar, doğru oranda karıştırılmış kimyasallardan oluşur. Bu kimyasalların karışımı ekzotermik redoks (indirgeme-oksidasyon) reaksiyonuna yol açar. Bir reaksiyon tipi olan ekzotermik redoksta, elektronlar yer değiştirir. Bu karışım, ısıya ya da küçük bir kıvılcıma maruz kaldığında kimyasal reaksiyon tetiklenir. Ekzotermik reaksiyon ortaya ısı ve ışık enerjisi çıkarır. Örneğin potasyum nitrat, karbon ve kükürt doğru oranda karıştırılırsa barut elde edilir.
Ancak her ekzotermik redoks reaksiyon patlamaya yol açmaz. Demirin paslanması da bir ekzotermik redoks reaksiyondur ve bildiğiniz gibi paslanan bir çivi patlamaz. Patlamaya yol açan temel neden ekzotermik reaksiyonun gerçekleşmesi değil, bu reaksiyonun çok hızlı gerçekleşmesidir.
Fiziksel, kimyasal veya elektronik bir tetikleme sonucunda reaksiyon gerçekleştiğinde karışım, katı veya sıvıdan gaz fazına geçer. Açığa çıkan ısı, gazın sıcaklığını artırır. Bunun yanı sıra reaksiyonun hızlı doğası, geçiş sırasında gazın muazzam derece genişlemesine yol açar.
TNT’nin tek bir gramı saniyeler içinde yaklaşık bir litre gaz üretir. Bu da hacminin muazzam ölçüde artması demektir. Bu muazzam artışın açığa çıkardığı enerji ve basınç insanları, ağaçları, arabaları havaya uçuracak kadar yüksek hızlı bir basınç dalgasına yol açar.
Mükemmel Kararlılık
Patlayıcılarda azot (nitrojen) kullanılmasının esas nedeni azot gazının (N2), keşfedilmiş en kararlı molekül bağlarına sahip olmasıdır. Bu nedenle azot, kararsız bileşikleri hızla ayrıştırabilme özelliğine sahiptir. Bir diğer etkili patlayıcı da karbondur.
Peki neden kararlı bir bileşik, kararsız bileşikler ile karşılaştığında bu kadar büyük bir enerji ortaya çıkar?
Yaygın olarak TNT ve dinamit olarak adlandırılan trinitrotoluenin ana maddesi olan nitrogliserin gibi azot bileşiklerinin sentezlemeden önce bileşiğin bireysel azot atomlarına ayırılması gerekir. Azot gibi kararlı bir gazın bileşiklerine ayrılması, ıslak iki kağıdın birbirinden ayrılması kadar zordur ve bunun yapılabilmesi için büyük bir enerji gerekir. İşlem tersine döndüğünde yani atomlar, azot gazı oluşturmak için yeniden birleştiğinde aynı miktarda enerji açığa çıkar.
Her ne kadar benzin, TNT’den daha fazla potansiyel enerjiye sahip olsa da patlayan ikincisi olur. Çünkü her şeyden önce son derece kararsızdır. Bu da onu değişken kılar ve bu değişim son derece hızlı bir şekilde gerçekleşerek muazzam bir enerji ve gaz salınımına yol açar.
Azotun yıkıcılığını görmek için bir şişe sıvı azotu oda sıcaklığına bırakmak yeterlidir. Aşırı yoğun kararsız bileşik, hızla azot gazına dönüşür. Bu hızlı genişleme, şişenin patlamasına neden olur.