Сразу два важных предупреждения:

Первое: сначала будет немного теоретической нудятины, но оно того стоит.

Второе: уважаемые химики, это научно-популярный текст, я упрощаю. Если захотите в меня что-то бросить, кидайте в меня донатами.

Поехали.

Что вообще нужно для пожара?

Один скажет: нарушение техники пожарной безопасности.

Другой: источник огня

Третий: наличие воздуха

Правы все, но химик условие для возгорания назовёт триадой.

Нет, не той, что в Китае жмётся по тёмным улицам.

А той, что называется пожарной триадой (или треугольником): топливо-окислитель-инициатор

Топливо: это любое вещество, которое может окисляться (то есть отдавать электроны)

Окислитель: это любое вещество, которое может отнять электроны (при этом оно восстанавливается).

Пример топлива – бензин. Пусть будет октан (хотя бензин- смесь сложная и непостоянная, октан просто для примера)

Пример окислителя – кислород воздуха.

Реакция:

2C8H18+25O2=16CО2+18H2O

Шестнадцать молекул углекислого газа (заодно с выделением большого количества тепла) толкают поршни автомобилей и устремляют нас вперёд.

Топливом может быть и металл (например –алюминий в термитной смеси), как и окислитель (оксид железа в той же смеси). Оба вещества твёрдые, кислород для реакции им не нужен.

А может быть и такое, в одной молекуле содержится и окислитель, и восстановитель.

Например, тринитротолуол, основа взрывчатки для снарядов:

Нитрогруппа -NO2 является сильным окислителем, а вся остальная молекула – топливо.

Поэтому, если реакцию инициировали, то динамиту для счастья никто больше не нужен, реакция произойдёт даже при отсутствии воздуха, зато окружающие объекты на воздух взлетят.

Реакция: 2С6Н6(NO2)3CH3 = 7CO+7С+5H2O+3N2

Семь молекул угарного газа СО приводят к взрывному расширению.

По реакции видно, что образуется С и СО – угарный газ и сажа, а значит, что тротил можно не только подорвать, но поджечь, что бы окисление произошло до конца, ведь продуктом полного окисления является углекислый газ СО2.

Тринитротолуол и правда горит, и даже без взрыва. Некоторые умудряются толом из мин греться, сжигая на костре. Лично я такое не рекомендую, он ещё и токсичен. Третья сторона пожарного треугольника – это инициатор.

Другими словами- источник энергии, чтобы запустить реакцию горения.

Зачем это нужно, ведь в процессе горения энергия и так выделяется?

Особенность молекул в том, что они – как ёжики, «пока не пнёшь, не полетит».

Чтобы реакция началась, молекулам нужен «пинок» — нужно преодолеть энергетический барьер, после которого реакция продолжается уже сама. А дальше- выделяется энергия, этой энергии хватает для преодоления барьера, выделяется ещё больше тепла, и так до победного – всё или сгорит, или взорвётся.

Графически это изображают горкой, на которую надо залезть, чтобы потом скатиться.

Для некоторых реакций надо лезть только вверх, тогда надо толкать постоянно, например при электролизе 😊

Преодолеть эту горку помогают разные факторы – искра, ультрафиолетовое излучение, просто тепловая энергия.

Для разных реакций эта горка имеет разную величину.

Всё как у людей – кому пинок сапогом нужен, а кого достаточно и попросить.

Что бы водород с воздухом подорвать, достаточно малейшей искры, а угли для шашлыка приходится «уговаривать»!

Условно, критерием размера пинка служит температура самовоспламенения. Для тротила этого около 300°С

С отвлечённой теорией мы закончили, теперь переходим к главным героям этого рассказа

ОРГАНИЧЕСКИМ ПЕРОКСИДАМ

Пероксиды – вещества, в которых «слишком много» кислорода, а органические — значит они могут быть топливом.

Я обвёл два атома кислорода: такая группа нестабильна и легко разрушается, выделяя свободный кислород, подобно перекиси водорода при контакте с кровью.

То есть это и окислитель, и топливо сразу.

Что их делает абсолютными героями (а скорее злодеями) – это то, что температура, выше которой они взрываются – крайне низка, и может быть даже отрицательной (слава науке, что только по Цельсию). Обычно, процесс такого взрыва происходит не сразу, а с постепенным ростом температуры, потому используют термин «температура самоускоряющегося разложения», SADT.

В общем- чуть солнышко пригрело, и…

Итак.

31 августа 2017 года. Техас накрыл ураган Харви.

Иногда его называют самым разрушительным в истории США – было разрушено 200 000 домов, погибло около 100 человек.

В небольшом посёлке Кросби находится завод химического концерта Arkema, который производил органические пероксиды, среди которых Luperox DI с SADT 8°С.

Нет, на этот раз полных идиотов рядом не было:

на заводе стояли холодильные камеры, каждая из которых имела собственный дизельгенератор

у них были свои фуры с рефрижераторными установками — для доставки пероксидов клиентам и, в крайнем случае, для экстренного хранения.

Как самый последний довод — была ёмкость, полная жидкого азота. Можно было подсоединить азот к любому хранилищу и быстро его охладить.

Просто никто не думал, что шторм может быть такой силы, что завод затопит так сильно и уровень воды на территории будет выше 1,2 метра:

Слева — вид на аварийный генератор во время наводнения. Справа — как он выглядел в обычное время. Подсказка — генератор обведён желтым.

Грузовики тоже затопило так, что двигатели заглохли и пользы от них особо не было. Рефы попытались отогнать на пригорок — но достаточно высокого места рядом просто не нашлось, а перемещать грузовики далеко в условиях наводнения — так себе идея.

Остался самый последний довод: ёмкость с жидким азотом. Но её затопило так, что разъёмы для её подключения оказались под водой!

Генераторы затопило, авторефрижераторы затопило, азот затопило – охлаждение пропало, пероксиды нагрелись, началась реакция самоускоряющегося разложения и завод сгорел, несмотря на то, что стоял затопленный.

В химии так бывает.

Жертв удалось избежать – в радиусе полутора миль всех эвакуировали, только 21 человек надышался дыма.

Завод восстановили и он успешно производит эти прекрасные вещества и поныне, благодаря чему продолжают производить изделия из полистирола и акриловые краски.

Если бы генераторы разместили на крышу…

Если бы рядом был холм или был понятен алгоритм действия на случай…

Если бы трубы для подключения жидкого азота сделали чуть длиннее и выше…

После драки — кулаками не машут, да и задним умом мы все умны, но дураки учатся на своих ошибках — а умные на чужих.

Давайте будем умными.

Автор: Николай Бычков

Оригинал