## 2.2 Explosies

Bron: Gelderlander.nl gasexplosie in woning in
Oldenzaal (link naar het volledige artikel)

Je leest regelmatig over gasexplosies in het nieuws. Vorig jaar is er in Oldenzaal een huis volledig ingestort na een gasexplosie.

De hiernaast beschreven explosie is vastgelegd door een deurbelcamera van de overburen. Let op het derde huis van rechts.

Bron: youtube.com Explosie Oldenzaal

Langzame en snelle verbrandingsreacties
Bij een reactie met zuurstof zijn er niet altijd vuurverschijnselen. In je lichaam reageert glucose met zuurstof. Bij deze reactie is geen vuur aanwezig en wordt bovendien niet zo heet.
Deze reacties waarbij geen vuurverschijnselen optreden noem je oxidatiereacties.
Ook buiten het lichaam om kunnen oxidatiereacties plaatsvinden. Deze gaan heel langzaam. Een voorbeeld hiervan is de reactie tussen ijzer en zuurstof.
Een oxidatiereactie met een metaal wordt ook wel corrosie genoemd.

Een voorbeeld van een hele snelle verbrandingsreactie is een explosie. Doordat een explosie een snelle verbrandingsreactie is, zullen er snel en veel reactieproducten ontstaan. Deze reactieproducten zijn bijna altijd gassen, waardoor er een grote volumevermeerdering plaatsvindt. Wanneer dit in een afgesloten ruimte plaatsvindt, zal de ruimte uit elkaar knallen.
Een explosie vindt plaats als er naast de drie voorwaarden voor een verbrandingsreactie ook wordt voldaan aan twee extra voorwaarden:

1. De brandstof moet goed kunnen mengen met zuurstof.
   Dat betekent dat de brandstof vaak in gasvorm of in poedervorm is.
2. De mengverhouding brandstof en zuurstof moet tussen de explosiegrenzen liggen.

In de volgende video kun je zien dat aardgas pas explodeert als de onderste of bovenste explosiegrens bereikt wordt.

Bron: youtube.com Gasreuk: is er gevaar voor ontploffing?

De explosiegrenzen van aardgas.

Een gasmengsel waarvan de mengverhouding buiten de explosiegrenzen ligt kan wel verbranden, maar niet exploderen.
Hiernaast zijn de explosiegrenzen van aardgas afgebeeld. Je ziet dat aardgas een redelijk klein explosiegebied heeft: tussen de 4,4% en de 16% aardgas. Waterstof daarentegen heeft een heel groot explosiegebied: tussen de 4% en de 76% waterstof.

Fijn poeder in de lucht kan ook exploderen. Je krijgt dan een stofexplosie. De volgende video laat zien hoe heftig dit soms kan zijn.

Bron: schooltv.nl stofexplosie

Inwendige zuurstofleveranciers
Moderne explosieven bevatten een inwendige zuurstofleverancier. Ze bestaan uit een instabiele component (nitroglycerine of een variant hiervan) dat gehecht wordt aan een bindmiddel, waardoor het explosief een stuk stabieler wordt. Tijdens de explosie ontleedt de instabiele component. Bij deze ontleding komt zuurstof vrij, dat gebruikt wordt voor de verbranding van de overige aanwezige atomen.

Als nitroglycerine ontleedt, vindt globaal onderstaande ontledingsreactie plaats. Zoals je ziet is voor deze reactie (geen) extra zuurstof uit de lucht nodig.

4 C3H5N3O9(l) → 12 CO2(g) + 10 H2O(g) + 5 N2(g) + 2 NO(g)

In de reactievergelijking is te zien dat er alleen maar gassen ontstaan. Dit is een van de oorzaken waardoor nitroglycerine zo'n krachtige springstof is. Vertaald naar de volumetoename gaat 570 mL vloeistof over in 650 liter gas. Het volume neemt dus toe met een factor 1140.

## Practicum Explosies

Demo 6: Exploderend gasblik
Onderzoeksvraag: Onder welke omstandigheden kan een blik gevuld met gas exploderen?

Je docent pakt een oud verfblik, waarin twee gaatjes zijn geboord: één in de bodem en één in de deksel. De deksel wordt stevig op het blik gedrukt en het blik wordt gevuld met aardgas.
Vervolgens wordt het blik aan de bovenkant aangestoken en op een driepoot gezet.
Kijk tijdens het wachten goed naar de verschillende kleuren vlammen die zichtbaar zijn en probeer dit te verklaren.

Schrijf je waarnemingen op en geef antwoord op de onderzoeksvraag.

Demo 7: Knalgas
Onderzoeksvraag: Wat is knalgas?

Je docent elektrolyseert water. De gassen die ontstaan worden via één buisje door een aquariumbak met zeepsop geleid. De zeepbellen die ontstaan worden aangestoken.

Schrijf je waarnemingen op en geef antwoord op de onderzoeksvraag.

Demo 8: Ontleding kaliumchloraat
Onderzoeksvraag: Waarvoor wordt kaliumchloraat met betrekking tot explosieven gebruikt?

Je docent doet een flinke schep kaliumchloraat (KClO3(s)) in een reageerbuis. De reageerbuis wordt schuin aan een statief vastgemaakt en verwarmd met een brander.
Wanneer er gas ontstaat, wordt er voorzichtig een houtspaander in de reageerbuis gedaan.

Schrijf je waarnemingen op en geef antwoord op de onderzoeksvraag.

Hulplijnen

In de volgende video wordt stap voor stap uitgelegd wanneer een explosie optreedt en wat er bedoeld wordt met explosiegrenzen. Na 5.40 minuten mag je de video stoppen.

Bron: youtube.com Explosies en energiesoorten

In onderstaande video wordt laten zien hoe vuurwerk werkt. Je krijgt meteen een goede herhaling van het onderwerp explosies.

Bron: youtube.com Het klokhuis Hoe werkt vuurwerk?

Een stofexplosie in het echt.
De volgende video laat een stofexplosie zien in een biomassacentrale in Sittard op 10 mei 2007. De werkelijke explosie vindt plaats bij 2.15 minuten.

Bron: youtube.com Explosie biomassacentrale Sittart

Gewoon omdat het leuk is

En deze video wordt de explosiviteit van vloeibaar nitroglycerine gedemonstreerd.

Bron: youtube.com Kanaal: Discovery Australia, Adam Savage Triggers Nitroglycerin explosion with a hammer.