化学爆炸——离我们有多遥远？

互推小编 2023-06-22

首先说明：本篇文章属于科普白话文，作者是一名大二化学专业学生，旨在用最简单的语言简述科学。所讲述的内容可能有一些不足之处，望理解和教导

本篇文章主要分4点：爆炸原理，硝酸盐，爆炸极限和预防逃生，约10分钟可阅读完

黎巴嫩的一声巨响，轰动了世界，是一场造成上千人伤亡的恶性事件。事件的缘由，则是化学爆炸，这个看上去离我们很遥远，实则就在眼前的词语

图·黎巴嫩首都爆炸情况

爆炸原理

爆炸其实分为两种，物理爆炸和化学爆炸。物理爆炸是因为物体收到物理影响，比如说温度太高，轮胎内气体太多，受热膨胀，轮胎内外压强差太大，为了迅速达到平衡，就会发生爆炸；又或者是打气球，气球内部气体太多，同样也会爆炸

化学爆炸是物质之间发生了化学反应而产生的。一般是在反应的一瞬间产生了大量气体，然后内外系统压强差值太大导致（就理解为突然给气球内部打了太多气）。绝大多数爆炸都是化学爆炸

爆炸产生的影响，其实是一种波（wave）在传递，就像你把一颗石子扔进水里所产生的波纹，本质是一种震荡，常常伴随能量一起出现，手机信号也是通过电磁波来传递。它的传递可以理解为同时产生半径越来越大的同心圆，所以离波中心越近，波传播速度越大。到了一个范围之内就会停止传播，此时人就不会受到爆炸带来的影响了

中国四大发明之一，黑火药，就是通过1份（份这个词是不恰当的说法，更准确的说法是摩尔（mol），为了便于理解，以下都叫份）硫磺，2份硝酸钾，3份碳粉混合而成，点燃就炸，在当时效果甚好，反应如下：

S+2KNO3+3C＝K2S+3CO2↑+N2↑

可以看出，在全是固体的物质中，突然产生了大量气体，自然而然的会产生爆炸

易燃易爆的硝酸盐

硝酸盐（NO₃⁻）作为一种很好的无机氮肥，尤其是硝酸钾，非常好的复合肥，在农业领域大放异彩。但是所有硝酸盐都是一身坏毛病：他们易制毒制爆（著名的TNT和冰du，都可以通过硝酸盐这个桥梁，再变到硝酸来制取），而且稳定性差（绝大多数硝酸盐都容易受热分解），并且基本上都可溶于水，很容易污染环境。国家对于硝酸盐，基本上都是严格管控，以防万一

硝酸铵（NH4NO3）的分解分多步进行，温度不同，产物不同，分解最低温度110℃。这也就解释了为什么当时爆炸发生了两次。以下是我对当时情况的推测：第一次，硝酸铵发生分解，产生光芒：

2NH4NO3=2N2↑+O2↑+4H2O

第二次，硝酸铵剧烈分解，爆炸

4NH4NO3=3N2↑+2NO2↑+8H2O

很明显，两个反应均产生大量气体，而且第二次反应产生气体更多，这也是为什么第二次爆炸更猛烈了。若整个仓库2750吨硝酸铵按照第二个反应来计算，产生氮气约25.78吨，二氧化氮约17.19吨。这么重的气体瞬间打在身体上，血肉之躯必定无法承受

爆炸极限

加油站内，都会让你禁止烟火，避免爆炸；点燃氢气之前，都要验纯；面粉洒在空中，点燃就炸…这些例子告诉我们，化学爆炸总有一个浓度范围，这就是爆炸极限。可燃气体（蒸气或者粉尘）和空气混合之后，气体的浓度在某个范围之内，遇到明火或者电火花就可能爆炸。比如说氢气的爆炸极限就在4.1%到74.2%之间。只要我们把气体浓度控制在爆炸极限之外，就能防止爆炸的发生

但是，爆炸一旦发生，是几乎不可能阻止的，因为爆炸必定会放出大量热，而且只是瞬间的事情。这是化学反应速率和温度的关系，第一张是大多数化学反应，第二张是爆炸。我们可以看到在达到一定温度后，反应几乎是在一瞬间完成的。想要阻止爆炸的发生，只能在第二张图的拐点之前降低温度，但很明显这是不可控的

图·温度和反应速率的关系，第二张为爆炸

预防和逃生

爆炸不能制止，但是可以预防，也可以在紧急情况发生时快速逃生

如何预防？

前面说到，无论是硝酸铵，还是黑火药，想让他爆炸，都需要达到一定温度。可燃物的爆炸，比如说氢气，木炭等，本质就是燃烧。燃烧三要素：可燃物，助燃物（比如说氧气），燃点。只要任何一个条件不满足，燃烧自动停止，爆炸就不会发生了。家里油锅起火，盖锅盖或者加菜，就是隔绝氧气的做法。这种情况下，不能用水去灭火，因为菜能够燃烧，温度必定高于水沸点（常温常压100℃），一加水，水会立刻沸腾，成为气体，在空间狭小的灶台上，是很有可能发生爆炸的

消防员在灭火时，都站在很远的地方，因为无论是那种灭火装置（沙子除外），都有水参与（二氧化碳灭火器是小苏打和明矾水解产生），需要将温度控制了，才能进入火场

如果是活泼金属（钠，钾，镁，钙等）燃烧，则会产生大量（过）氧化物，遇到水就就可以产生大量气体，塘沽爆炸就是很不幸的例子。这种仓库，都有特殊标识，非特种人员应该赶紧离开，它们着火，也是禁止用水灭火的

如何逃生？