Explosieve sportblessures

Wekelijks stuit Karel Knip in de alledaagse werkelijkheid op raadsels en onbegrijpelijke verschijnselen.

Deze week: ook de laatste route om explosief ammoniumnitraat te kopen – in ice packs – is afgesloten.

De inhoud van twee ice packs, waarmee water flink werd afgekoeld.
De inhoud van twee ice packs, waarmee water flink werd afgekoeld. Foto Karel Knip

Er is reden om terug te komen op de AW-aflevering van vorige week. Die ging over Beiroet waar op 4 augustus 2.750 ton ammoniumnitraat explodeerde. Er werd nagedacht over de vraag wat het ammoniumnitraat zo gevoelig had gemaakt en er was aandacht voor het tijdschrift Shock Waves dat liet zien hoe de snelheid van de schokgolf gebruikt kon worden als een maat voor de energie die bij de explosie vrijkwam. De voortschrijdende drukgolf is door tientallen Libanezen gefilmd. De plaats van het golffront is te herkennen aan brekend glas, opwervelend stof en bewegende boombladeren.

Lezers wezen erop dat de Twentse fysicus Dave Boers in 2000 identiek rekenwerk verrichtte aan de vuurwerkramp in Enschede. Boers analyseerde de video die brandweerman G. Poort maakte van de finale explosie en kwam tot de conclusie dat 75 gigajoule energie was vrijgekomen (Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde, maart 2001). Dat komt overeen met 18 ton TNT. Ook in dit geval had de schokgolf in de eerste 0,05 seconde een supersone snelheid.

Het AW-lab heeft zelf wat ammoniumnitraat in huis willen halen om er eens de schokgevoeligheid van te onderzoeken. Misschien was ook een indruk te krijgen van de herkristallisaties en de kristalgroei die onder vochtige omstandigheden optreden, of kon de oranjebruine rook (nitreuze damp) die zo de aandacht trok worden gereproduceerd. Volgens het infame ‘Manifesto’ dat Anders Breivik in 2011 achterliet zou ammoniumnitraat te vinden zijn in de ‘instant cold packs’ (‘ice packs’) waarmee sportlieden verrekte spieren en andere pijntjes behandelen. De pakjes bevatten een zakje water dat zich makkelijk kapot laat stompen en dan, mengend met het eveneens ingesloten nitraat, een flinke temperatuurdaling teweeg brengt. Heerlijk voor de hamstring.

Gruwelijk scherpe zoutsensatie

Pharmacar leverde via internet echte ‘cold packs’, Etos had ze in de winkel als ‘Instant Koud kompres’ van HeltiQ. Maar beide helaas zonder een gram ammoniumnitraat. De nitraatroute via de sportblessures blijkt afgesneden. Het Etoszakje bevatte 95 gram ureum en in dat van Pharmacar zat 103 gram ureum met ammoniumchloride. Sinds de Europese Unie verordening (EU) nr. 98/2013 aannam ontdoet een onzichtbare hand de consumentenmarkt stilletjes van alle chemicaliën die voor de productie van explosieven geschikt zijn. De lijst van vergunningplichtige stoffen is lang maar de insider ziet ook veel mazen zitten.

Zo verschoof de belangstelling naar de koudmakende kwaliteit van de witte poeders, die moest maar eens onderzocht worden. De ingesloten zakjes water, 106 ml bij HeltiQ en 116 ml bij Pharmacar, werden leeggegoten in glazen en de bijbehorende poeders werden er met een plastic spateltje doorgeroerd. En zie: het ureum van Etos bracht de temperatuur van 17 naar 1 graad, het mengsel van Pharmacar haalde zelfs de min 5, een fysisch-chemische prestatie. Het leek erop dat Pharmacar heel wat ammoniumchloride had toegevoegd. Viel dit ook te bewijzen? Chloride wordt traditioneel aangetoond met zilvernitraat, maar dat was niet voorhanden. Je zou het misschien kunnen zien aan de kristallen die ontstaan als de oplossingen weer indrogen. Uiteindelijk is besloten gewoon te proeven of er verschil zat tussen de poeders. (Don’t try this at home.) Het Etospoeder had een kalme, bittere smaak, het goedje van Pharmacar bracht op de tong een gruwelijk scherpe zoutsensatie teweeg. Dat was het ammoniumchloride, het wordt als salmiak ook in drop gebruikt. Per gram neemt het trouwens volgens de tabellen (‘enthalpy of solution’) bij het oplossen nog geen 10 procent méér warmte op dan ureum.

Klassiek koudemiddel

Ammoniumchloride is een klassiek koudemiddel dat al in de zeventiende eeuw toepassing vond. Het wordt beschreven in de Philosophical Transactions van 18 juli 1666: „Take one pound of powder’d Sal Armoniack, and about three Pints (or pounds) of Water, etc.” met het advies de suspensie stevig dooreen te roeren met een watvisbalein of een ander stokje dat tegen pekel kon. Het Sal Armoniack (salmiak) kwam destijds uit Azië.

Heel lang kon de Nederlander zelf salmiak bereiden uit ammonia en een oplossing van zoutzuur (HCl) maar dat laatste is door de onzichtbare hand van de schappen gehaald. Net als ammoniumnitraat dat in de praktijk kennelijk een nóg beter koudemiddel blijkt, al is de extra warmteopname per gram ten opzichte van ureum ook hier bescheiden. In de negentiende eeuw had ammoniumnitraat al ruimschoots de plaats ingenomen van salmiak.

Des te verbazingwekkender is het dat het roemruchte werk Mengen en roeren als ‘koudmakend mengsel’ een combinatie van ammoniumsulfocyanaat met ammoniumchloride aanbeveelt. Van ammoniumthiocyanaat noemen de tabellen helemaal geen speciaal koude-effect. Mengen en roeren werd in 1936 door Kluwer uitgebracht en is eindeloos herdrukt. Het bevat honderden chemische recepten voor huis, tuin en keuken. Dat auteur drs. L.P. Edel Practical Everyday Chemistry (1934) van Harry Bennett als basis had gebruikt hebben Kluwer en Edel nooit bekendgemaakt. Dat de recepten meestal onbruikbaar waren omdat je de ingrediënten niet kon krijgen en een goede bereidingswijze ontbrak kon Kluwer niets schelen. Wij van AW willen nog steeds weten wie eigenlijk drs. Edel was. Internet situeert hem tussen 1930 en 1934 in het Duitse Bedburg, verder ontbreekt elk spoor. Wie was doctorandus L.P. Edel?