说到炸药,我们脑海中通常会浮现出一个黑色外壳、带着引线的圆球状物体。
然而,“液体炸药”你听说过吗?
为了检验液体炸药的威力,科学家将其装在瓶中,并将其抛掷在一摞钢板上。随着瓶身四分五裂,钢板上只剩下一滩残留的液体。
接下来的步骤,是通过如图所示的装置,远程操控锤子砸向这滩液体。
面对气势汹汹的铁锤,看似毫无杀伤力的液体竟然迸发出巨大的力量,不但把铁锤掀翻,甚至让钢板飞上了高空。为什么“液体炸药”会有这么强的威力?
“液体炸药”的本质
“液体炸药”的学名是硝化甘油,外观呈淡黄色粘稠液体。它是一种有机化合物,包含三个硝基基团,也是最常见的炸药之一。
包含硝基的化合物是出了名的“暴脾气”,除了硝化甘油,太案、奥克托今等都是性能极好的猛性炸药,是雷管、原子弹,乃至核武器的起爆配方中的常见成分。
话说回来,之所以硝化甘油能成为“液体炸药”,主要和它的化学反应有关。硝化甘油的性质极其不稳定,一旦受热、摩擦或撞击,就能发生化学反应,分解为二氧化碳、水蒸气、氮气和氧气。
可怕的不是这些物质,而是根据能量守恒定律,一个具有高能量的物质,分解为低能量的物质,其中的能量差必然会转化为热能,最终过多的热能超过了空气承受的极限,就形成了爆炸的现象。
硝化甘油的前世
虽然现在我们了解了硝化甘油爆炸的原理,甚至将其运用于临床医学,但在它刚被发现的年代,它可造成了许多伤亡,以至于它的研究者也被赋予“贩卖死亡的商人”这一称号。
这个人就是我们所熟知的阿尔佛雷德·诺贝尔。
第一个发现硝化甘油特殊性质的,是意大利化学家索布雷罗,1847年,他在研究报告中说,“这种液体可因震动而爆炸,将来能作何用途,只有将来的实验能告诉我们。”而这一现象引起了年轻的诺贝尔的极大兴趣,他的第一个目标,就是寻找安全引爆硝化甘油的方法。
1862年,随着一声惊天动地的巨响,诺贝尔的实验成功了。在此之前,只有关于用“加热或重力冲击”使其爆炸的记录,而这一次,他用少量的普通火药也达到了同样的效果。
为此,瑞典科学会授予他金质奖章,奖励他首次使硝化甘油成为可以用于工业的炸药。而用普通火药引爆硝化甘油,也成了“雷管”的前身。
这一成就无疑鼓舞了诺贝尔的决心。然而仅仅两年之后,这声给他带来荣耀的“巨响”,就带走了他的弟弟和另外四名实验员的性命,他的父亲也在那场爆炸中受了重伤。
但他没有放弃实验,而是痛定思痛,总结了多次失败的原因,最后他发现可以用冷水管分散硝化甘油反应的热量,避免在生产过程中造成爆炸。“冷却法”的诞生,使硝化甘油可以投入大规模生产。
因为硝化甘油的爆炸力极强,能在各类爆破工程中极大节约人力,投入生产后便很快得到普及。后来,他不断改善硝化甘油的应用,发明了与硅藻土相混合的固体炸药,并以硝化甘油加入赛璐璐配方,制成混合无烟炸药等。他自己也声名远扬,凭借专利权变成了百万富翁。
在诺贝尔的努力下,硝化甘油成为了战争利器,然而在他生命的最后,它却以另一种形式出现,那便是作为扩张血管的药物,“炸”开他输血阻塞的脉络。
或许是这戏剧化的人生,使他平添了许多感慨,在去世的前一年,他在遗嘱中公布,要将自己的毕生所得的一部分作为基金,成立诺贝尔基金会,而基金的利息则用作奖金,颁发给对科学各方面卓有贡献的人——这,就是举世闻名的诺贝尔奖。
硝化甘油的今生
如今,在一代又一代科学家的不懈努力下,硝化甘油已经在更多领域展现出它的非凡潜力。它不再只是战争的化身,甚至成了医者救人的良药。
在国防科技领域,由硝化甘油和甲苯混合制成的炸药TNT,因其优良的爆破性能和稳定性,在第二次世界大战结束前,一直被称为“炸药之王”。此外,因为硝化甘油爆炸带来的巨大能量,能为火箭启动提供足够的推力,它也被广泛应用于液体燃料火箭和火箭发动机中。
在医药领域,硝酸甘油是一种重要的心血管药物,可以治疗心绞痛、心力衰竭等疾病。被用作药物的硝化甘油,虽然是“炸药硝化甘油”的稀释品,但其化学式相同,仍具备一定的不稳定性。
它能在血管中发生“爆炸”,扩张外周的动脉和静脉,从而降低血压,使心脏泵血的阻力减小,降低心脏耗氧量,缓解心绞痛的症状。
在工业领域,硝化甘油可以被用作塑料、染料、溶剂、合成纤维等方面的原料,也是金属表面处理和木材防虫的重要材料之一。
恐袭分子的武器
如上所述,如何运用硝化甘油所蕴含的巨大能量,是由人类自己决定的。它可以被用于医疗,也能成为暴力的催化剂。在某些不法分子眼中,硝化甘油的性质,刚好意味着“隐蔽性”和“强杀伤力”。
2016年,英国伦敦希斯罗国际机场,伦敦警方竟因为携带“可乐”拘捕了一批嫌疑人。一瓶可乐,在任何安检环节都不会被视作危险物品。
但在这瓶特殊的可乐底部,安装有一个附加的假瓶底,其中装满这种液体炸药,并将其染成和可乐一样的颜色以蒙混过关。此外,他们还准备了电池、电线和电容器,以便组装成可以充当引爆器的雷管。
因为瓶子里的两种液体本身是无害的,所以很容易躲过安检仪器的检测。如果这批恐怖分子没有被及时逮捕,等他们上了飞机后,就会把道具带进厕所快速组装,然后引爆液体炸药,以硝化甘油的威力,足以破坏飞机的机身,很可能造成上千人的伤亡。
想来令人后怕,幸好英国警方的情报人员早已收到消息,并对这批恐怖分子进行了数个月的监控,否则这次恐怖袭击将成为第二次“9·11”事件。
危险液体的检测方法
也因为这个事件,各个交通枢纽加强了对液体的检测制度。现在我们在通过安检时,通常需要用机器对液体进行检测,或者“喝一口”,而机场则是严禁携带一切液体。
目前安检处所使用的液体安检仪,基本能检测出各类易燃易爆液体,其检测的原理分别有X射线散射成像技术,以及磁核共振成像技术。
X射线散射成像技术:
这种技术的原理是,X射线遇到不同物质发生的散射概率不同,其散射概率与被检测物品的电子密度成正比,而电子密度又与质量密度成正比,因此散射信号随着质量密度的增大而增强。
安检仪可以接收到散射信号,从而判断液体的质量密度,因为易燃易爆液体通常质量密度较大,因此能与饮用水区别开来;
磁核共振成像技术:
这种技术的原理是,安检仪通过向液体发射低频无线电波,使其内部的原子核排列被扰乱。当其重新排列时,它们会发射信号,系统的计算机会迅速分析这些信号。
因为不同化合物的信号是不一样的,因此能将易燃易爆液体迅速区别开来。
有了这些安检技术,我们就能将这类“危险物品”的风险性控制在安全范围内,并将其转化为造福人类生活的无限潜力。
作为“液体炸药”的硝化甘油,终于不再如历史中记载的那般危言耸听。可见,这些来自大自然的物质蕴含着无限可能,人类理应敬畏自然,也要化自然为己用。
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