La explosión de Beirut vista por un químico

 Este post es una reflexión hecha a los pocos días de haberse producido este acontecimiento que aprovecho ahora para estrenar este blog.

Explosión en el puerto de Beirut el día 4/08/2020. (EFE)

  

¿Qué es lo que explotó en el puerto Beirut y por qué pudo suceder algo tan descomunal?

Una explosión es lo que sucede cuando tiene lugar una reacción química explosiva. Para que pueda ser calificada como “explosiva” tienen que darse las siguientes condiciones:

1. Que la reacción sea exotérmica. Es decir, que libere calor durante su transcurso, contribuyendo así a que se eleve progresivamente la temperatura.  
   
2. Que su velocidad de reacción sea muy alta. Esta velocidad además aumenta exponencialmente con la elevación de la temperatura. 
3. Que entre los productos que se forman durante la reacción se encuentren sustancias gaseosas en una proporción considerable.
4. Que la materia reaccionante esté inicialmente confinada en un espacio más o menos cerrado. De este modo, se dispara la elevación de la temperatura y la velocidad llega a elevarse hasta que se complete en un tiempo casi instantáneo, y los gases producidos repentinamente elevan tanto la presión que su expansión revienta todo obstáculo en su camino, que se abre paso a una velocidad supersónica generando una onda de choque. Este último punto, el de la velocidad supersónica y la onda de choque,  es lo que distingue una explosión de una deflagración, términos que los medios de comunicación suelen utilizar erróneamente como sinónimos.

El nitrato de amonio (NH₄NO₃) , responsable de la fatal explosión ocurrida en Beirut, es una sustancia química salina de carácter oxidante,  de uso industrial como componente de fertilizantes y explosivos, que en estado puro y a temperaturas moderadas es estable, fácil de manejar y sin toxicidad alguna. Al elevar la temperatura, esta sal  tiende a descomponerse  en una mezcla de gases, que mayoritariamente son nitrógeno, vapor de agua y oxígeno (de composición y proporción similar a las nubes). La ecuación de la reacción de descomposición  del nitrato de amonio es:

2 NH₄NO₃(s) ---> 2 N₂(g) +  4 H₂O(g) + O₂(g)

Si la temperatura sube por encima de 260ºC y el reactivo se encuentra confinado en un espacio cerrado, la descomposición ya puede considerarse explosiva, y paralelamente suceden reacciones secundarias en menor proporción que producen otros gases como óxidos de nitrógeno y amoníaco, que además son tóxicos. Observando la ecuación de la reacción se puede estimar que  1 kg de polvo de nitrato de amonio que explote, que cabe en un pequeño bote, libera al instante unos 160 m³ de gases, que llenaría unas 4 habitaciones. La expansión instantánea e incontrolada generaría una tremenda onda de choque.

Pues bien, desgraciadamente  todas las   circunstancias descritas anteriormente  tuvieron lugar en la terrible explosión del puerto de Beirut.

El nitrato de amonio, que en estado puro y en buenas condiciones de almacenamiento es por sí mismo un oxidante estable no explosivo, en presencia de materiales reductores como la materia orgánica de la suciedad o materiales combustibles, confinado en espacios cerrados, actúa oxidándolos, elevando localmente la temperatura y cebando su descomposición.

La hipótesis más probable del  origen de la brutal explosión es la de un desgraciado accidente.  Un accidente causado por la negligencia y falta de previsión de mantener en estado de abandono unas 2700 toneladas de este producto juntas, confinadas, probablemente en contacto con suciedad u otras sustancias de carácter reductor. El color rojo de la nube inicial debió ser debido al óxido de nitrógeno NO₂  que acompaña a la descomposición del nitrato de amonio, y el gran hongo blanco de la explosión sería la nube de condensación del agua liberada en la explosión principal, que queda tras el avance de la onda de choque, como sucede en vuelo de los aviones supersónicos.