最危險的爆裂物

專題報導 06/01/2007


爆裂物的背後,許多就是化學反應作用。化學家為什麼要製作可能在他們面前爆炸的化合物?.這正是這門科學的挑戰。

爆裂物有很多種類,從軍火炸藥到快速膨脹的安全氣囊都算。但是有用的爆裂物都有一個共通點,那就是穩定性。俗稱 TNT 的黃色炸藥,其威力被用做所有爆裂物的計算標準,它有個明顯的好處,就是在引爆前保持安全穩定的固體狀態。那麼為什麼會有人想要製作非常不穩定,隨便一動就炸翻天的爆裂物呢?

誰叫他們是化學家,就喜歡搞爆炸。這是一般人的說法,至於那些搞爆炸的人,則說這是因為他們是化學家,喜歡挑戰技術困難。這個說法如何,有說服力嗎?

爆裂物將儲存在化學鍵裡的能量釋放出來時,經常將固體轉化成氣體,大幅度擴張爆裂物質,並製造熱量。壓力波在大爆炸時,從爆炸原點向外輻射,讓爆炸反應通透爆裂物的材料。 TNT 炸藥引爆時,就會劇烈分解成氣體、些許煙塵、跟「砰」的一聲。比起 TNT ,很多爆裂性化合物比較不穩定,其中某些實在是太過敏感易炸或難以製造,也許永遠都不會實際去用。

這對於多疊氮化合物 (polyazide) 這種化合物中,特別狂野奔放的四疊氮甲烷 (tetraazidomethane) 來說尤其如此。純就物質而言,四疊氮甲烷極度危險,隨時都有可能爆炸,而且還找不到明顯的原因。

德國克姆尼茨科技大學的巴奈特 (Klaus Banert) 首先合成出這種化合物,他說不到一小滴的四疊氮甲烷,就足以摧毀用來分離它的冷浴過程裡,所使用的玻璃瓣跟杜爾燒瓶。雖然研究團隊已經預期到四疊氮甲烷具有爆炸性質,還是免不了對其破壞力嘖嘖稱奇。

巴奈特的研究團隊必須躲在一面安全護罩後頭進行工作,還要穿戴手套、面罩跟護耳才行。巴奈特說研究結束時,他當真是鬆了一口氣。雖然該有的安全預防措施都做了,實驗進行時他還是提心吊膽的。

所以他們何必如此?是因為腎上腺素的作用嗎?還是小時候炸得不夠?巴奈特說純粹是因為這種合成物很有挑戰性。他十一歲的時候拿到生平第一套整組的化學實驗工具,接下來好幾年在家中進行化學實驗並樂此不疲;那個時候他就對爆裂物很有興趣,不過爆炸這件事只是整件事次要的部分。

巴奈特表示,四疊氮甲烷是高能量密集材料裡,非常具有挑戰性的一個研究標的。他說四疊氮甲烷的結構已經計算出來了,這種化合物理論上應該是存在的。

知名化學部落格「管線之中」 (In the Pipeline) 的作者,醫藥化學家羅威 (Derek Lowe) ,偶爾會寫一個叫做「我絕對不碰的玩意」的專欄,多疊氮化合物就是其中之一。不過他還是能理解製造高爆炸性化合物的魅力所在,他說這些分子並不想存在於這個世間,永遠不會自然形成;它們遊走於「做不到」的邊緣,而你可能就是第一個把它們做出來的人。

「這些分子並不想存在於這個世間。」 —- 羅威

為了凸顯激發這些人研究的,是合成物本身而不是其破壞力的事實,可以看看美國芝加哥大學的伊頓 (Philip Eaton) 當年所做的研究。伊頓在一九六○年代,製造出四角各有一個碳原子的立方烷,然後在一名軍事將領的建議下,繼續合成出一種稱為八硝基立方烷 (octanitrocubane) 的高爆炸性化合物。八硝基立方烷跟立方烷的型態一樣,只是每個角落的碳原子各自另外連結了一個二氧化氮分子。伊頓說真正的問題在於究竟要怎麼把這麻煩的合成物做出來,箇中步驟有夠複雜,最後做出來的還不到一公克;但是他自己都沒辦法估算這玩意的爆炸性比 TNT 高出多少,只能說「高出很多」。

重點是八硝基立方烷的緊密結構,可以將高爆炸性的能量壓縮在小小的體積內;這對軍方來說很重要,因為飛彈裡的導向系統電腦已經佔去了太多空間。不過八硝基立方烷畢竟是太難製造了,在可預見的未來裡,根本不可能在軍事用途上扮演任何角色。伊頓只是很高興他想出合成它的方法而已,強調他只是單純出於喜愛接受挑戰才試著去做。他說爆炸性本身對他一點吸引力也沒有,他可不是那種喜歡做炸彈的小子。證據何在?他可是從沒有引爆過一丁點這種玩意。

羅威同意說,有些人雖然喜歡這類玩意,但他們通常無法持之以恆研究下去。縱然化學家長久以來素有「非公開的縱火狂」之稱,但真正的瘋子可是會把他們自己炸上天。

【知識通訊評論月刊五十六期】2007.06.01

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