肥料炸弹

西部肥料公司工厂在德克萨斯州西部镇爆炸,摧毁了二千八百人的小社区,造成至少5人死亡,超过一百五十人受伤至少五十至六十所房屋受损

并非第一次摧毁整个社区的化肥爆炸:1947年,得克萨斯州德克萨斯城被称为“美国历史上最严重的工业事故”,其中一艘船载有二万三千吨铵硝酸盐肥料起火并爆炸,引发连锁反应,造成近600人死亡

最近,Timothy McVeigh使用一种主要由肥料组成的炸弹在1995年摧毁俄克拉荷马城的Alfred P Murrah联邦大楼为什么化肥如此爆炸

植物需要氮来构建蛋白质,并且难以从大气中获得氮(这可能看起来很奇怪,因为我们的大气中氮含量接近80%).N2分子由两个氮原子组成,由三原子键连接;这种三重键使大气氮气保持稳定,多年来,科学家们认为它是一种惰性气体需要大量的能量来分解N2分子,这是大多数植物所没有的能量,因此它们以其他方式获得氮气:固氮细菌(配有特殊氮破坏酶的细菌,将大气氮与氢结合制成氨),或肥料如动物粪肥,其成分可接近百分之五氮硝酸铵可能是世界上使用最广泛的人工肥料它由氮,氢和氧组成这些元素之间的键不如大气N2键稳定,因此植物更容易在氮中获得肥料的硝酸盐部分(NO3)已经是植物可以使用的形式;铵部分(NH4)被土壤细菌慢慢转化为可用的硝酸盐,因此植物可以长时间使用

现在,回想一下非常稳定的N2分子如果需要大量的能量来分裂两个氮原子然后,相反,当两个氮原子结合在一起形成键时,释放出大量能量

氮原子从一个不太稳定的高能​​态(如NO3或NH4)转变为非常稳定,低能量的状态(例如在N2中),多余的能量被释放得非常迅速,甚至是爆炸性的

许多最着名的炸弹制造化学品 - 硝酸甘油,硝化纤维素,三硝基甲苯(TNT)和C4塑料 - 氮化合物另一个问题是储存在工厂的气体硝酸铵最常用的是无水氨气;据达拉斯新闻报道,工厂储存了五万四千磅的气体当无水(意思是“没有水”)氨与水相遇时,反应放出热量并形成苛性氢氧化铵当这种情况发生在体内时,反应会导致液体积聚在肺部,大气道(支气管炎)的刺激,炎症性肺病,以及严重的腐蚀性损伤或口腔,咽喉和胃部烧伤那么为什么硝酸铵不会自发爆炸

由于称为活化能的东西,被定义为开始化学反应所需的最小能量硝酸铵的活化能量足够高,在日常使用中不会爆炸但为其提供能量来源,如火焰,火花,甚至机械冲击,结果可能是爆炸性的“硝酸铵有自己的燃料,铵和它自己的氧化剂,硝酸盐”,使这个过程自我维持,大学化学教授Jimmie Oxley解释说

罗德岛由于硝酸铵的爆炸性潜力,美国国土安全部在2011年提出了硝酸铵登记计划,以规范在销售点销售或转让硝酸铵的交易业余视频显示西方肥料公司工厂是在火上 - 镇上的市长形容它完全被火焰吞没 - 就在爆炸之前

不稳定的ni的组合肥料中的氢键,以及来自火灾的热量,导致爆炸与21级地震一样强大照片,在德克萨斯州西部化肥厂遗址附近的车辆照片,Mike Stone /路透社