Sprengstoff

Ein Sprengstoff ist ein chemischer Stoff oder eine Mischung chemischer Stoffe, die unter bestimmten Bedingungen sehr schnell reagieren und dabei eine relativ große Energie in Form von Hitze und einer Druckwelle freisetzen (Explosion mit Deflagration oder Detonation). Die Geschwindigkeit, mit der sich die Reaktion im Sprengstoff ausbreitet, bestimmt die Brisanz des Sprengstoffes.

Sprengstoffe werden zum größten Teil militärisch eingesetzt.

Daneben finden sie im Bergbau, bei Baumaßnahmen in felsigen Gegenden, bei Abrissunternehmen, in der Geologie und beim Feuerwerk Verwendung.

Sprengstoffe

Explosivstoffe unterteilt man in drei grundlegende Kategorien:

• 1. Sprengstoffe
• 2. Treibladungspulver
• 3. Pyrotechnische Mischungen

Der älteste bekannte Explosivstoff ist Schwarzpulver, das aus natürlich vorkommenden Substanzen leicht herzustellen ist. Es besteht aus 75% Salpeter, 15% Holzkohle, 10% Schwefel.

Mischungen aus Oxidatoren und Metallpulvern nennt man Flash oder auch Blitzknallsatz (BKS), sie sind den Pyrotechnischen Mischungen zuzuordnen.

Wie der Name schon sagt, explodiert ein BKS mit einem hellen Lichtblitz und einem lauten Knall unter enormer Energieabgabe, wobei manche Flashmischungen auch in Detonation übergehen können.

Eine weitere wesentliche Eigenschaft dieser Explosivstoffe ist es, ohne Verdämmung zu explodieren, was aber auch von der Art und der Zusammensetzung der Mischung abhängt. Diese Eigenschaft macht es für die Pyrotechnik sehr bedeutend, da man mit geringen Mengen einen vielfach lauteren Knall erzeugen kann, als das mit Schwarzpulver der Fall ist.

Das in der Pyrotechnik fast ausschließlich angewandte Gemisch aus Kaliumperchlorat und hochfeinem Aluminiumpulver (Dark Pyro Alu) explodiert schon offen angezündet mit einem ohrenbetäubenden Knall. Diese Eigenart macht die Handhabung des BKS etwas heikel, zumal das Gemisch empfindlich auf statische Aufladung reagiert.

Zu finden ist diese Mischung in Vogelschrecks und Saluten in der Grossfeuerwerkerei.

Ferner werden Flashmischungen in kleinen Bombetten als Zerlegerladung eingesetzt, wobei diese dann fast immer aus Bariumnitrat und hochfeinem Aluminiumpulver bestehen.

Mischungen mit Chloraten, Nitraten und Magnesiumpulver sind nicht im Gebrauch da sie teilweise hochgefährlich sind. Trotzdem sind in illegalen Böllern oft Chlorate enthalten, die die Sprengkraft gegenüber einem "normalen" Böller ins unermessliche steigen lassen.

Daneben sind auf Ammoniumnitrat (NH₄NO₃) basierende Sprengstoffe leicht herzustellen, da Ammoniumnitrat als Düngemittel leicht verfügbar ist. Deswegen wird es auch bei großen terroristischen Anschlägen benutzt. Ammonnitrat-Sprengstoffe sind besonders sicher, da sie eine starke Sprengladung (Booster) zum Zünden benötigen. Im einfachsten Fall bestehen sie aus 94% Ammonsalpeter und 6% Dieselkraftstoff (Ammonium Nitrate Fuel Oil = ANFO).

Im Bergbau werden untertage spezielle "Wettersprengstoffe" eingesetzt, deren Explosionstemperatur aufgrund von Zusätzen von Alkalichloriden nicht ausreicht um Staub- oder Methangasexplosionen ("schlagende Wetter") auszulösen. Zu diesen Sprengstoffen zählen heute vor allem (auch wässrige) Mischungen aus Ammoniumnitrat mit niedrigem Anteil an brisanteren Explosivstoffen, welche sich durch besonders hohe Verarbeitungs- und Transportsicherheit auszeichnen.

Herstellung

Moderne Sprengstoffe werden chemisch hergestellt.

Viele basieren auf Produkten der organischen Chemie und enthalten (fast) immer Stickstoff (N), Kohlenstoff (C) und Sauerstoff (O).

Der Sauerstoff ist wichtig, um die chemische Reaktion (die Verbrennung) durchzuführen, der Stickstoff ist wichtig, da der entstehende molekulare Distickstoff (N₂) bei seiner Bildung viel Energie abgibt.

Die ersten synthetischen Sprengstoffe waren Nitrozellulose und Glycerintrinitrat (fälschlicherweise fast ausschließlich als Nitroglycerin bekannt).

Da bei diesen beiden Stoffen die Explosion sehr leicht ausgelöst werden kann, ist die Handhabung gefährlich.

Alfred Nobel gelang es 1867, Nitroglycerin in Kieselgur einzulagern und so Dynamit herzustellen. Auch andere nitroglycerinhaltige Mischungen (Holzmehl, Nitrate) werden als "Dynamite" bezeichnet. Sie finden heute aufgrund mangelnder Sicherheit kaum noch praktische Anwendung.

Moderne Sprengstoffe basieren oft auf Hexogen, zum Beispiel C4 ("Plastiksprengstoff"). Octogen galt bislang als das brisanteste Material, ist aber in der Herstellung aufwändig und sehr teuer. Es wird fast ausschließlich für Spezialladungen, zum Beispiel Hohlladungen, wo es auf hohe Brisanz ankommt, verwendet. Daneben ist TNT ein häufig genutzter, sehr handhabungssicherer, brisanter Militärsprengstoff.

Der militärisch und terroristisch verwendete brisante Plastiksprengstoff Semtex enthält Nitropenta, Hexogen und ein Plastifizierungsmittel.

Ein weiteres, bislang noch nicht (soweit bekannt) großtechnisch hergestelltes Material ist das Molekül Octanitrocuban ("Sorguyl"), dessen Gerüst aus acht Kohlenstoffatomen besteht, die zu einen Würfel gebunden sind und an die jeweils eine Nitro-Gruppe gebunden ist.

Dieses Material wurde nach theoretischen Berechnungen entwickelt und gilt, da es eventuell sehr dicht gepackt werden kann, als extrem gefährlich. Es hat die höchste bekannte Detonationsgeschwindigkeit von ca. 9300 m/s und eine Dichte von 2 g/cm³. Die wissenschaftliche Entwicklung dieses Stoffs wurde vom amerikanischen Verteidigungsministerium finanziert. Auch die Franzosen forschten intensiv.

Neben den auf der organischen Chemie basierenden Sprengstoffen gibt es auch eine Reihe anderer anorganischer Stoffe (beispielsweise Azide), die in Zündern Verwendung finden.

Dort zünden sie ganz zuverlässig.

HMTD, auch Hexametylentriperoxiddiamin genannt, ist ebenfalls ein Initialsprengstoff, der jedoch wegen der kurzen Lagerfähigkeit keine militärische Verwendung fand.

In Knallerbsen für Kinder an Silvester wird Silberfulminat, ein Salz der Knallsäure verwendet.

In einer Knallerbse sind höchstens 25 mg enthalten. Der Stoff kann nicht in sehr großen Mengen hergestellt werden, da er auch am Eigengewicht der Kristalle zur Explosion gebracht werden kann. Auch geringe Reibung oder Erschütterung kann zur Explosion führen. Auch feuchtes Silberfulminat ist explosiv.

Anmerkung: bei Atomwaffen spricht man im Allgemeinen nicht von Sprengstoffen.

Weblinks

• Bayerisches Landesamt für Arbeitsschutz, Arbeitsmedizin und Sicherheitstechnik - Sprengstoffgesetz
• home.feuerwerk.net
• Beschreibung von Waffensystemen, engl.