LỊCH SỬ VỀ THUỐC NỔ VÀ CÁCH CHÚNG THAY ĐỔI CÁCH NHÌN CỦA NHÂN LOẠI VỀ THẾ GIỚI (P2)

Xin chào mọi người, lần này chúng ta sẽ nói về nitroglycerin, một loại chất nổ rất nổi tiếng trên thế giới dù đã có tuổi đời đã hơn 100 năm nhưng vẫn còn được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực và cũng chính là cơ sở kinh tế cho giải thưởng khoa học danh giá, The Nobel Prize.

Nitroglycerin (NG) lần đầu tiên được điều chế bởi Ascanio Sobrero vào năm 1847. Thú vị ở một điểm rằng NG không phải là một phát hiện tình cờ như phát minh của các nhà khoa học khác. Đây thực chất chỉ là một bước nhỏ trong một quá trình lớn hơn trong việc tìm các hợp chất nitro hoá có cấu tạo ít phức tạp hơn sợi cellulose nitro hoá [1]. Ông đã cho sợi cotton (cellulose) vào hỗn hợp nitric acid và sulfuric acid với sản phẩm là nitrocellulose, cũng là một chất nổi tiếng. Sau đó ông áp dụng với glycerol và kết quả thì như chúng ta đã biết, nitroglycerine hay glycerol nitrate ra đời.

NG được phân loại là chất nổ chính (primary explosives), bởi vì nó rất nhạy, chỉ cần một chút va chạm nhẹ cũng có thể khiến bé *kaboom* ngay tức khắc. Sự nguy hiểm của bé này đã xuất hiện ngay từ khâu điều chế. Glycerol đổ vào hỗn hợp 2 acid sẽ sinh ra một lượng nhiệt rất lớn, nên nếu bạn không tìm cách hạ nhiệt thì khả năng rất cao bạn sẽ thấy màn hình trắng như flash trong CS:GO và isekai thẳng lên thiên đàng (or địa ngục, ai biết được ¯\_(ツ)_/¯) [2]. Nguyên nhân cho độ nhạy cao là do sự hiện diện của nhóm nitro trong phân tử và khoảng cách giữa các nguyên tử trong hợp chất. Để đơn giản hoá, các bạn hãy nhớ lại em thuốc súng mình đã viết ở bài trước. Sở dĩ hiệu năng của thuốc súng thấp là vì các chất trong hỗn hợp quá xa nhau dù nhìn bằng mắt thường bạn thấy chúng không khác gì một khối cả, vì thế tốc độ phản ứng của chúng khá là chậm vì phải mất một khoảng thời gian nhỏ để lưu huỳnh, carbon và diêm tiêu “chạm mặt” nhau. Bản chất của sự nổ là sự cháy ở tốc độ rất nhanh, vì thế khiến không khí bị giãn nở đột ngột sinh sóng âm, bởi vì là sự cháy nên tất nhiên thuốc súng cần có oxi lấy từ không khí. Với lượng oxi ít ỏi và ở xa tít tắp như thế nên tốc độ cháy của thuốc súng khá nhỏ, dẫn đến hiệu năng cùi bắp hơn hẳn các loại chất nổ khác. Đối với NG thì ngược lại, phản ứng cháy xảy ra ngay trong chính phân tử của hợp chất. Và nguồn oxi, các bạn đã biết rồi đấy, đã được cung cấp sẵn trong nhóm nitro (NO2). Điều này giải thích cho sức công phá khủng khiếp mà glycerol nitrate mang lại.

Một fact buồn buồn nho nhỏ: cha đẻ của nitroglycerine, Ascanio Sobrero, đã bị chấn thương rất nặng khi đang trong quá trình nghiên cứu vì không thể kiểm soát được độ nhạy của NG, và ông không hề cảm thấy tự hào về phát minh của mình một chút nào, cụ thể ông chia sẻ [1]:

‘. . . when I think of all the victims killed during nitroglycerine explosions which in all probability will continue to occur in the future, I am almost ashamed to admit to being its discoverer.’

Dịch:

‘. . . khi tôi nghĩ về những nạn nhân đã chết bởi các vụ nổ do NG gây ra và biết rằng những sự việc đáng tiếc ấy sẽ còn tiếp diễn, tôi cảm thấy thật nhục nhã và hổ thẹn vì những gì mình tìm ra được.’

Và đấy là khi Alfred Nobel bước chân vào cuộc chơi.

Alfred Bernhard Nobel (1833 – 1896) là một nhà khoa học, doanh nhân người Thuỵ Điển. Ông sở hữu hơn 350 bằng sáng chế khác nhau, dynamite là một trong số đó [3]. Trong chuyến du lịch quanh Bắc Mỹ và Châu Âu, ông đã đến thăm quan phòng thí nghiệm của Theophile-Jules Pelouze, thầy của Sobrero và nhận ra tiềm năng cực lớn của nitroglycerin. Sau đó ông đã về quê hương mình và tiến hành các cuộc thí nghiệm với bố của mình. Nobel đã phát minh ra được ngòi nổ (detonator), bước đầu thành công trong việc kiểm soát NG bởi bạn sẽ không cần phải đứng gần mỗi khi sử dụng nữa. Năm 1867, ông được cấp bằng sáng chế cho dynamite nhờ vào việc phát hiện và sử dụng Kieselguhr như một chất hấp phụ (sorbent), nhờ đó đã giảm độ nhạy của NG xuống mức an toàn. [1] [3]

Dynamite hay NG đã mở ra một kỷ nguyên mới cho nhân loại. Vô số các công trình phức tạp đòi hỏi nguồn nhân lực nhiều đến mức vô lý giờ đây đã có thể giải quyết với dynamite. Kênh đào Panama, khả năng khai thác quặng khoáng sản nằm sâu trong lòng đất là những minh chứng cụ thể nhất cho lợi ích hợp chất này mang lại. Tính riêng ở Nam Phi đã có hơn 7000 tấn dynamite được sản xuất vào năm 1907 [4]. Ở mặt đối lập, NG cũng đã mang đến không ít tai ương cho nhân loại. Việc ứng dụng glycetol nitrate vào quân sự đang đưa cục diện chiến tranh lên một tầm cao mới, nhưng khác với thuốc nổ, thứ được đưa lên ở đây lại là số thương vong. Hơn 20 triệu người đã chết trong Chiến tranh Thế giới I và nitroglycerin là một trong số các tác nhân [5]. Có một sự thật thú vị rằng, Nobel biết rằng chính phủ sử dụng sản phẩm của mình cho các mục đích như thế nhưng ông đã chọn không can thiệp và vẫn tiếp tục sản xuất chất nổ. Nhưng vào những ngày cuối đời, ông đã hoạt động như một người ủng hộ hoà bình và như các bạn đã biết rồi đấy, ông đã gửi toàn bộ gia sản của mình vào quỹ khoa học, thành lập một giải thưởng danh giá cho những cá nhân có đóng góp xuất sắc trong nhiều lĩnh vực. Để tưởng nhớ ông, giải thưởng đã có tên The Nobel Prize. [6]

Cá nhân mình rất thích nitroglycerin dù nếu xét về nhiều mặt, em ấy không thật sự quá nổi trội so với các hợp chất khác. Nó không ấn tượng bởi sức công phá mặc dù nếu xét mặt bằng chung thì cu cậu cũng thuộc hàng bá đạo hạt gạo rồi, nhưng nitroglycerin khiến mình ấn tượng bởi tác động của em ấy trong giới khoa học. Giải Nobel thật sự là một cột mốc quan trọng trong lịch sử của giới học thuật, thúc đẩy tinh thần và hỗ trợ đắc lực cho các khám phá vĩ đại sau này của nhân loại. Có lẽ bạn không biết rằng nitroglycerin còn được sử dụng trong việc điều trị chứng đau thắt ngực và tăng huyết áp [1]. Và cũng rất có thể ông hay bà của bạn đã được cứu sống nhờ vào hợp chất kỳ diệu này đấy!

References:

[1]: Marsh N, Marsh A. A short history of nitroglycerine and nitric oxide in pharmacology and physiology. Clin Exp Pharmacol Physiol. 2000 Apr

[2]:

[3]:

[4]:

[5]:

[6]: