Arxiu del dilluns, 5/10/2015

Nobel i Dinamita

dilluns, 5/10/2015

Avui comença la setmana dels Premis Nobel. Durant uns dies s’aniran fent públics els guanyadors de les diferent modalitats i els rumors ja circulen entre la comunitat científica. Microbioma? CRISPR-Cas? Matèria fosca? Caldrà una miqueta de paciència. A les 12 sortirem de dubtes amb el de fisiologia i Medicina.

Els premis els va instituir Alfred Nobel gràcies a la fortuna que va fer, entre altres coses, per inventar la dinamita. De petit pensava que era una cosa molt sofisticada, però en el fons només és una manera d’empaquetar de manera segura dins en un cartutx un explosiu molt potent i inestable com la nitroglicerina.

La nitroglicerina és un producte empipador. És molt eficient ja que té un gran poder explosiu, però alhora és molt perillós ja que explota amb massa facilitat. La seva molècula consisteix bàsicament en una molècula de glicerina a la que han canviat tres dels àtoms d’hidrogen per tres grups nitro. La clau és que aquests enllaços emmagatzemen força energia i al mateix temps son febles i inestables. Només que els hi donis un copet (un copet molecular) es trenquen… i al fer-ho alliberen tota l’energia que contenien.

Aquesta energia que alliberen fa que les molècules de nitroglicerina del costat rebin una bona sacsejada, de manera que els seus enllaços també es trenquen i alliberen més energia, que farà saltar més molècules veïnes. La reacció en cadena esdevé imparable i tot salta pels aires.

Però un moment! Perquè salta tot pels aires? L’energia podria alliberar-se simplement en forma de calor i no passaria gran cosa tret que el líquid s’escalfaria molt. La diferència és que quan la molècula de nitroglicerina es trenca, ho fa del tot i genera nitrogen, oxigen, CO2 i aigua. Per cada molècula de nitroglicerina, que és líquida, surten set molècules de gasos. I els gasos, sobretot si estan escalfats, ocupen molt més volum que els líquids. Cada litre de nitroglicerina genera mil quatre-cents litres de gas. Aquesta es la clau de l’explosivitat de la nitroglicerina. Quan la reacció té lloc apareixen milers de litres de gas a alta temperatura que s’expandeixen quasi instantàniament. Això crea una ona de xoc desplaçant l’aire o el material que l’envolti a uns quants milers de metres per segon. Bàsicament el que entenem per una explosió de nassos.

La clau era trobar la manera de tenir la nitroglicerina quieteta, i l’Alfred Nobel va trobar la manera fent sevir un material anomenat “terra de diatomees“. Les diatomees són els esquelets de sílice d’organismes microscòpics marins. Observar diatomees al microscopi és un plaer perquè són extraordinàriament boniques, amb formes geomètriques i molts foradets en la seva estructura. La nitroglicerina omple aquests forats, talment com si fos una esponja i les molècules queden més o menys immobilitzades dins de les infinites cavitats de les diatomees.

La pasta resultant es pot posar dins un cartutx i la pots manipular sense por. No explotarà al moure-la ja que les molècules de la nitroglicerina estan quietes dins les diatomees. Tampoc ho fa si li apliques foc o la colpeges. Cal una detonació inicial que alliberi prou energia com per posar en marxa la reacció de la nitroglicerina. A la pràctica es posava el detonador químic al final d’una metxa o un d’elèctric al final d’un cable elèctric i es podia detonar amb molta seguretat.

No va ser l’únic invent d’Alfred Nobel, però si el més famós. Bé, la dinamita i els premis que va instituir amb el seu nom. Aquesta setmana els esmentarem sovint.