IT’S DYNAMITE

It’s Dynamite

In 1866, an American railroad company was constructing a tunnel through the Sierra Nevada mountains. They encountered particularly hard rock, and ordered three crates of the only blasting explosive that could do the job: nitroglycerine. The first of these crates arrived in a postal centre in San Francisco, and upon being accidentally dropped, promptly exploded, killing all 15 people present. The point was taken. ‘Nitro’ was dangerously shock sensitive. Its transportation was soon banned, and from then on, it had to be manufactured by on-site laboratories – an expensive and still quite dangerous task, as the number of deadly explosions would demonstrate.

The history of nitroglycerine is full of such sad events. It was first synthesised in 1847 by Ascanio Sobrero, an Italian chemist, and he was so frightened by his discovery that he did not immediately publish his findings. He was also the first to caution the world against its use, in both private letters and a journal article, arguing that it was impossible to handle the substance safely. However, it was soon discovered that when frozen (at about five degress), nitro was much less sensitive to shock. The problem was then in thawing it back into liquid form, at which point it became even more unstable. Again, a mounting death toll would testify to this fact.

Yet nitroglycerine always remained in demand, being the first practical mining explosive produced. Prior to this, gunpowder was used, but this was limited and clumsy. Gupowder is a ‘low’ explosive, meaning that it ‘burns’ from layer to layer, producing gases which expand at less than the speed of sound. Nitro is a ‘high’ explosive, meaning that it ‘detonates’ – that is, is triggered to react by the virtually instrantancous shock wave, producing gases which expand at more than the speed of sound. Gunpowder could not efficiently shatter rock (although it was suitable for bullets and artillery shells). Only nitro could really do the job, and a Swedish chemist, Alfred Nobel, became interested.

Nobel’s companies were moving from primarily iron and steel production to the almost exclusive manufacture of cannons, armaments, and gunpowder, and he saw the commercial value in making nitroglycerine manageable. He began experimenting – at considerable cost. In 1864, his younger brother and several workers were killed in a factory explosion. Undererred, Nobel built a new factory in the remote hills of Germany, determined to find the answer. He first tried combining nitro with conventional gunpowder, marketing the final product as ‘blasting oil’, yet accidental explosions continued. His factory was destroyed yet again, on two occasions!

The breakthrough finally came when Nobel’s company mixed liquid nitroglycerine with an inert absorbent silicate sand, known as ‘diatomaceous earth’. This was produced by grinding down diatomite, a rock found around the local hills. It is similar to volcanic pumice, being very light and highly porous, yet it is actually the fossilised remains of diatoms, a hard-shelled alga. This combination immediately made nitro less dangerous to handle, and by being solid, more convenient to package and transport. Nobel patented his invention in 1867 under the name of ‘dynamite’, based on ‘dyna’ the Greek word for ‘power’.

In its best-known form, dynamite was made in short paper-wrapped sticks consisting of three quarters intro to one quarter diatomaceous earth, but it would always remain dangerous to manufacture, store, and use. Over time, the nitro can seep out, crystallising on the outside of the sticks or pooling at the bottom of storage boxes, with all the consequent instability that raw nitro possesses. Nevertheless, in an age of extensive railroad and tunnel construction, the product would earn Nobel a great fortune. Yet, while high explosives serve a commendable purpose in peacetime engineering projects, Nobel’s fortune was also based on weapons of death and destruction, and the public knew it.

Thuốc nổ!

Năm 1866, một công ty đường sắt Mỹ xây dựng một đường hầm xuyên qua dãy núi Sierra Nevada. Khi đụng phải một tảng đá rất cứng, họ đã đặt mua ba thùng chất nổ loại duy nhất có thể phá vỡ tảng đá: nitroglycerine. Chiếc thùng đầu tiên trong số này được đưa đến một trung tâm bưu chính ở San Francisco, và phát nổ ngay sau khi vô tình bị làm rơi, giết chết tất cả 15 người tại hiện trường. Vấn đề đã sáng tỏ. “Nitro” nhạy cảm chết người với chấn động. Việc vận chuyển chất này nhanh chóng bị cấm, và kể từ đó, Nitro phải được sản xuất bởi các phòng thí nghiệm tại chỗ – một yêu cầu tốn kém và vẫn khá nguy hiểm, được thể hiện bởi chính số lượng vụ nổ chết người gây ra.

Lịch sử của nitroglycerine đầy rẫy những sự kiện đáng buồn như vậy. Chất này được tổng hợp lần đầu tiên vào năm 1847 bởi Ascanio Sobrero, một nhà hóa học người Ý, khám phá này đã khiến ông lo sợ đến nỗi đã không công bố ngay phát hiện này. Ông cũng là người đầu tiên cảnh báo thế giới về công dụng của nó, trong cả thư riêng và một bài báo trên tạp chí, và cho rằng không thể xử lý chất này một cách an toàn. Tuy nhiên, người ta sớm phát hiện ra rằng khi đông lạnh (ở khoảng năm độ, nitro ít nhạy cảm với chấn động hơn. Vấn đề là khi được rã đông trở lại dạng lỏng sau đó, nó thậm chí còn trở nên bất ổn hơn. Một lần nữa, lượng người chết ngày càng tăng đã minh chứng cho thực tế này.

Tuy vậy nhu cầu sử dụng nitroglycerine luôn được duy trì vì là chất nổ khai thác thực dụng đầu tiên được sản xuất. Trước đó thuốc súng được sử dụng nhưng còn gặp hạn chế và vụng về. Thuốc súng là một chất nổ “thấp”, nghĩa là nó “cháy” từ lớp này sang lớp khác, tạo ra một lượng khí mang tốc độ nở thấp hơn vận tốc âm thanh. Nitro là một chất nổ “cao”, nghĩa là nó “phát nổ” – tức là phản ứng của nó được kích hoạt bởi một loại sóng xung kích gần như không cố định, tạo ra khí nở với tốc độ lớn hơn tốc độ âm thanh. Thuốc súng không thể phá đá hiệu quả (dù phù hợp với đạn và đạn pháo). Chỉ có nitro mới thực sự làm được công việc này, và nhà hóa học Thụy Điển Alfred Nobel bắt đầu tìm hiểu nó.

Các công ty của Nobel đã chuyển từ chủ yếu sản xuất sắt và thép sang sản xuất gần như độc quyền đại bác, vũ khí và thuốc súng, và ông nhận thấy giá trị thương mại từ việc xử lý nitroglycerine. Ông bắt đầu thử nghiệm với chi phí lớn. Năm 1864, em trai của ông và một số công nhân thiệt mạng trong một vụ nổ nhà máy. Không nản lòng, Nobel đã xây dựng một nhà máy mới ở vùng đồi xa xôi của nước Đức, với quyết tâm tìm ra phương án giải quyết. Đầu tiên ông thử kết hợp nitro với thuốc súng thông thường, sau đó tiếp thị sản phẩm cuối cùng với tên “dầu nổ”, nhưng các vụ tai nạn cháy nổ vẫn tiếp tục. Nhà máy của ông đã bị phá hủy trong hai lần nữa!

Cuối cùng, một đột phá xuất hiện khi công ty của Nobel trộn nitroglycerine lỏng với cát silicat hấp thụ trơ, được gọi là “đất diatomaceous”. Loại đất này được tạo ra bằng cách nghiền diatomite, một loại đá được tìm thấy xung quanh các ngọn đồi địa phương. Tương tự như đá bọt núi lửa, rất nhẹ và có độ xốp cao, nhưng nó thực sự lại là tàn tích hóa thạch của diatoms (tảo cát), một loại tảo có vỏ cứng. Sự kết hợp này ngay lập tức làm cho nitro ít nguy hiểm hơn khi xử lý, và do tính rắn chắc, việc đóng gói và vận chuyển trở nên thuận tiện hơn. Nobel được cấp bằng sáng chế cho phát minh của mình vào năm 1867 với tên gọi “dynamite” (thuốc nổ), dựa trên từ ‘dyna’ trong tiếng Hy Lạp có nghĩa là “sức mạnh”.

Ở dạng ít được biết đến nhất, thuốc nổ được chế tạo dưới hình que ngắn bọc giấy, bao gồm 3/4 nitro đến 1/4 chất đất diatomaceous, nhưng mô hình này sẽ luôn gây nguy hiểm khi sản xuất, lưu trữ và sử dụng. Theo thời gian, nitro có thể bị thấm ra, kết tinh ở bên ngoài que hoặc đọng lại ở đáy hộp bảo quản, kết hợp cùng với tính bất ổn của nitro thô. Tuy nhiên, trong thời đại đường sắt và đường hầm phát triển mạnh, sản phẩm này sẽ mang lại cho Nobel một tài sản lớn. Tuy nhiên, trong khi chất nổ cao được dùng với mục đích đáng khen ngợi trong các dự án kỹ thuật thời bình, gia sản của Nobel