Nitơ và các chất nổ

Thế nhưng, bây giờ, trên chiến trường bỗng nhiên xuất hiện một vật kỳ lạ bằng kim loại, nó không những phóng ra tia lửa chói lòa, tiếng kêu vang dậy, mà đạn gang của nó đi đến đâu là ngựa tử vong đến đó. Trong thời gian đầu, thứ vũ khí này sát thương ít, nhưng tác động tinh thần nhiều. Mặc dù các nhà thần học tuyên bố rằng thuốc súng là do quỷ thần chế tạo ra nhưng nó vẫn được cải tiến rất nhanh. Cuối thế kỷ XIV, ở châu Âu bắt đầu sử dụng rộng rãi thứ vũ khí này và thuốc súng giữ vai trò quan trọng trong việc cải cách xã hội châu Âu thời kỳ Trung Cổ. Những viên đạn đại bác bắn từ xa đã phá hủy những thành lũy kiên cố của những nhà hiệp sĩ. Và dưới tiếng súng đại bác, giữa cảnh điêu tàn thời Trung Cổ, đã xuất hiện mầm mống của thời kỳ phục hưng.

Sáu thế kỷ liền, thuốc súng đen đã xưng hùng xưng bá trong kỹ thuật quân sự. Trong sáu thế kỷ này, sau những loạt súng bắn đầu tiên, cả chiến trường đều dày đặc khói. Khói đen này chính là những hạt kali sunphua rất nhỏ, sản phẩm của sự nổ thuốc súng. Sự nổ của thuốc súng trong nòng đại bác được biểu diễn bằng phương trình sau:

2KNO­ ₃+ S + 3C ® K _2­S + N ₂+ 3CO­ ₂

Cho mãi tới thế kỷ XIX, một chất nổ mới có sức phá hoại rất lớn đã thay thế thuốc súng đen có khói và đã nhanh chóng đẩy nó ra khỏi kỹ thuật quân sự. Những chất sở dĩ có ích hay có hại cho con người là do công thức cấu tạo của chúng quyết định, có những công thức ở dạng rõ ràng, ví dụ với những chất nổ hiện đại. Khi nghiên cứu cấu tạo phân tử của một trong số các chất nổ, ví dị nitơrô glyxêrin, chúng ta thấy rằng các phân tử của chúng được cấu tạo theo cùng một quy luật. Trong thiên nhiên không có và không thể sinh ra chất đó được, nó chỉ có thể điều chế được ở trong phòng thí nghiệm hoặc trong các nhà máy bằng cách cho glyxêrin tác dụng với axit nitric. Cũng giống như các chất khác cháy, trong phân tử của nó cũng có nguyên tử cacbon, hyđro nhưng nó còn có thêm nguyên tử oxi nữa. Số nguyên tử oxi hóa nhiều, cả thẩy có đến chín nguyên tử, hầu như để đốt toàn bộ nguyên tử cacbon thành khí cabonic và toàn bộ nguyên tử hyđro thành nước. Nhưng một mặt các nguyên tử nitơ xen vào giữa các nguyên tử oxi, mặt khác các nguyên tử cácbon và các nguyên tử hyđro cũng lại xen vào giữa nên đã làm cản trở những phản ứng đã nêu ra ở trên. Các nguyên tử nitơ tựa như tạo ra một bức “bình phong” ngăn nguyên tử này với nguyên tử khác. Bởi thế, trong phân tử nitơrô glyxêrin, các nguyên tử có lực liên kết hóa học rất mạnh đối với nhau thì ở rất xa nhau, còn các nguyên tử oxi và nitơ có lực liên kết hóa học yếu thì ở lại gần nhau. Phân tử nitơro glyxêrin ở trong trạng thái hết sức căng thẳng, giống như viên đạn đã lên nòng. Cho nên, hễ gặp lửa hoặc va chạm mạnh, có khi vì một “nguyên nhân không rõ ràng”, cấu tạo phân tử khác thường đó bị phá vỡ và xảy ra vụ nổ nitơro glyxêrin. Lúc ấy, tất cả các nguyên tử đều sắp xếp lại dựa theo ái lực hoá học của mình. Các nguyên tử nitơ thoát ra từ phân tử trên lập tức kết hợp với nhau tạo thành phân tử N­­ ₂.

Các nguyên tử oxi chạy đến các nguyen tử cacbon và hyđro, kết hợp với các nguyên tử thứ nhất thành các phân tử khí cacbonic, với các nguyên tử thứ hai thành các phân tử nước với hàng nghìn triệu phân tử bên cạnh cũng xảy ra sự thay đổi như thế. Nhưng nếu thay hai phân tử nitơro glyxêrin bằng 14 phân tử mới mà không phải là chất khí thì sự thay đổi đó không gây ra một hậu quả nghiêm trọng đặc biệt nào ngoài việc phóng ra một nhiệt lượng rất lớn. Vấn đề là ở chỗ, chất khí có thể thở ra vô hạn và tạo ra một áp suất rất lớn lên tất cả những vật cản trở nó, và thể tích các phân tử khí càng nhỏ và bị đốt nóng càng mạnh thì áp suất tạo ra nó càng lớn.

Nếu cho thuốc đinamit vào một khe đá hẹp thì một lượng lớn khí nóng chảy sinh ra trong khe đó sẽ tác dụng lên thành khe và gây ra một sức phá hoại ghê gớm tựa như có một sức mạnh gì lạ lùng ở bên trong vậy. Một luồng khí phụt lên như một cơn lốc, khe đá vỡ tung, đá đất bay tung tóe. Người ta có thể đào đường hầm qua núi đá, cũng có thể khai thác quặng. Sáng kiến dùng năng lượng rất lớn dự trữ trong chất nổ vào mục đích lao động sáng tạo là một kỳ công bất diệt của người thợ mỏ bình thường Hung-ga-ri.