つねぴーblog

元とある研修医の雑記帳。アウトプットが趣味です。医学以外の事も投稿するやもしれません。

爆弾・爆発のメカニズムについて

爆弾はサイズが小型ながらも大きなエネルギーで周囲のものを破壊することができる。
爆弾にも様々な種類があるかもしれないが、例えば火薬の場合、一体どのようにしてあれだけのエネルギーを放出しているのだろうか。

基本的には熱や衝撃などによって連鎖的な燃焼反応が起きているのである。
化学物質というのはそれぞれエネルギーを持っていて、不安定な構造であればあるほど、熱を放出して安定した構造に落ち着こうとする。いわゆる酸化反応のことである。それでは火薬の化学構造はよっぽど不安定な形をしているのだろうか。ニトログリセリンの例を調べてみた。


ニトログリセリンの場合、通常の酸化反応と異なり、酸素を必要としない。その代わりにニトログリセリン自体に硝酸エステル(-O-NO2)が結合していて、これが酸化剤の役割を果たしている。つまり、通常の物質と異なり、一つの化学構造の中に燃える部分(炭化水素)と燃やす部分(硝酸エステル)が同居しているのである。

つまり、ニトログリセリンはガソリンなどよりもエネルギー密度は小さいのだが、短時間で反応するために一瞬にして大量の気体を生成し、空気の熱膨張によって発生した衝撃波が伝わって、そのエネルギーで周囲のものが破壊されるのである。