อาจารย์เจษฎ์ เผยบทเรียนวิทยาศาสตร์ จากเหตุระเบิดครั้งใหญ่ ที่กรุงเบรุต

จากกรณีเพจเฟซบุ๊ก อ๋อ มันเป็นอย่างนี้นี่เอง by อาจารย์เจษฎ์ โพสต์ภาพพร้อมข้อความระบุว่า "แทบทุกท่านคงได้เห็นข่าวโศกนาฏกรรม เหตุระเบิดครั้งร้ายแรง บริเวณท่าเรือของกรุงเบรุต ประเทศเลบานอน เมื่อวันที่ 4 สิงหาคมที่ผ่านมา ซึ่งทำให้มีผู้เสียชีวิตไปมากกว่า 100 ศพ บาดเจ็บหลายพันคน และกลายเป็นผู้ไร้บ้านไปกว่า 3 แสนคน"

สาเหตุใหญ่ของการระเบิดครั้งนี้ กลับเป็นสารเคมีพื้นๆ ที่เป็นสารประกอบกลุ่มที่นำไปทำเป็นปุ๋ยเคมีได้ ชื่อว่า แอมโมเนียมไนเตรต (NH4NO3) ที่ถูกทิ้งไว้ในโรงเก็บบริเวณท่าเรือ ถึงกว่า 2,750 ตัน ตั้งแต่เดือนกันยายน ปี 2013 หรือเกือบ 7 ปีก่อน หลังจากที่เรือที่ขนสารเคมีนี้มาได้ถูกตรวจยึดเอาไว้

มีหลายคนที่ได้ทำการบันทึกภาพและวิดีโอของการระเบิดครั้งใหญ่ และทำให้เราเรียนรู้อะไรหลายอย่างในมุมของวิทยาศาสตร์ ดังเช่นที่จะเล่าให้ฟัง ตามลำดับเหตุการของการระเบิด ดังนี้ครับ

1.) ก่อนที่จะเกิดเหตุระเบิดขึ้น ได้เริ่มมีไฟไหม้ขึ้นมาก่อน ทำให้เกิดเป็นควันสีขาวพวยพุ่งขึ้นมา และมีการระเบิดเล็กๆ น้อยๆ .. จนเมื่อคลังเก็บแอมโมเนียมไนเตรตระเบิด เราก็ได้เห็นก้อนเมฆสีขาวหนาแน่น ขยายตัวออกเป็นรูปทรงกลมจากจุดที่ระเบิด ตามด้วยพวยควันสีส้มแดงพุ่งขึ้นจากโรงเก็บ

2.) นักเคมีหลายคน เห็นสีส้มแดงดังกล่าว ก็บอกได้ทันทีว่าเป็นสีของแก๊สไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO2) ซึ่งน่าจะเกิดจากการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ของแอมโมเนียมไนเตรต

3.) ขณะที่นักวิทยาศาสตร์อีกส่วนหนึ่ง ก็ใช้คลิปวิดีโอของเหตุการณ์ มาคำนวณหาความเร็วในการระเบิด ได้อยู่ที่ประมาณ 3,000 เมตรต่อวินาที ซึ่งสอดคล้องกับการระเบิดที่เกี่ยวข้องกับแอมโมเนียมไนเตรต

4.) เมื่อคาดเดาจากสีของควันได้ว่า ต้นเหตุของการระเบิดน่าจะมาจากแอมโมเนียมไนเตรต คำอธิบายของปฏิกิริยาเคมี ก็ตามมาคือ :

-แอมโมเนียมไนเตรต ในสภาพปรกติทั่วไปนั้น จะเป็นสารที่เฉื่อยและจะสลายไปเรื่อยๆ ตามกาลเวลา

- แต่มันสามารถที่จะระเบิดได้ ถ้าเกิดติดไฟขึ้นมา (โดยเฉพาะเมื่อจัดเก็บไว้ในที่ที่ไม่เหมาะสม) ทำให้โมเลกุลของมันไม่เสถียรอีกต่อไป

- แอมโมเนียมไนเตรต มีธาตุไนโตรเจนที่อยู่ในสถานะออกซิเดชั่น (oxidation state) แตกต่างกัน 2 สถานะ คือ มีไนเตรตที่เป็นตัวออกซิไดซ์ (oxidizer) และมีแอมโมเนียมที่เป็นตัวรีดิวซ์ (reducing agent) ทำให้เกิดปฏฺิกิริยาคายความร้อนได้ ระหว่างไนโตรเจนทั้งสองนี้

- ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น ถ้าเกิดโดยสมบูรณ์ จะได้ผลลัพธ์ออกมาเป็นสารไดไนโตรเจน (dinitrogen) น้ำ และออกซิเจนอีกเล็กน้อย แต่ถ้าไม่สมบูรณ์ ก็จะได้ไนโตรเจนไดออกไซด์ ตามมาด้วย

- เนื่องจากผลลัพธ์ที่ได้ทั้งหมดจากปฏิกิริยา ล้วนแล้วแต่เป็นแก๊ส จึงทำให้เกิดการเพิ่มขึ้นของแรงดัน อย่างรวดเร็วและมากมาย ที่วิ่งออกไปด้วยความเร็วระดับเหนือเสียง เกิดเป็นการระเบิดขึ้น

5.) ลักษณะของก้อนเมฆหนาทึบรูปเห็ด ที่เห็นจากการระเบิด ทำให้หลายคนลือกันไปว่า การระเบิดครั้งนี้เกิดจากระเบิดนิวเคลียร์

- แต่มันไม่จำเป็นต้องเป็นเช่นนั้น เราสามารถที่จะเห็นก้อนเมฆของการระเบิดทำนองนี้ได้ ถ้าอากาศบริเวณนั้นมีความชื้นสูง

- จริงๆ แล้ว ก้อนเมฆของการระเบิด ซึ่งเกิดขึ้นทันที ตามหลังคลื่นกระแทก (shock wave) มานั้น จะเป็นบริเวณที่มีแรงดันต่ำกว่า และทำให้ละอองน้ำในอากาศกลั่นตัวกลายเป็นหยดน้ำขนาดเล็กจิ๋ว จึงทำให้เราเห็นลักษณะของการระเบิดได้ด้วยตาเปล่า

6.) อุทาหรณ์ของเรื่องนี้ จึงเป็นเรื่องความปลอดภัยในการเก็บรักษาสารเคมีที่อาจก่อให้เกิดอันตรายได้โดยไม่คาดคิด ดังเช่น การระเบิดของแอมโมเนียมไนเตรต ซึ่งเคยเกิดมาแล้วทั่วโลก และจำเป็นจะต้องมีกฏเกณฑ์เข้มงวดควบคุม ไม่ว่าจะเรื่องมาตรฐานความปลอดภัยของโรงเก็บ ที่ต้องมีอากาศถ่ายเทอย่างพอเพียง มีระบบป้องกันอัคคีภัย และไม่ควรเก็บไว้ในบริเวณใกล้ตัวเมืองหรือที่ชุมชน

ภาพและข้อมูลจาก cen.acs.or