• Explosion von Ammoniumnitrat in Beirut - August 2020
  • Birgit Lachner
  • 05.08.2020
  • Chemie
  • 11, 13, 10, 12
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  • Beschreibung des Vorfalls

    Die Explosionskatastrophe im Hafen von Beirut (Libanon) reignete sich am 4. August 2020 um 18:08 Uhr Ortszeit.

    Gegen 18 Uhr breitete sich ein Feuer mit darauf folgenden kleineren Explosionen im Hafen der libanesischen Hauptstadt Beirut aus. Kurz darauf kam es zu einer schweren Detonation.

    Sie ereignete sich zur Hauptverkehrszeit und zerstörte weite Teile des Hafens sowie viele umliegende Gebäude.

    Der Rauch der Explosion in Beirut breitete sich über den Himmel des Libanon aus

    Die Erschütterung der Explosion wurde auch im rund 50 Kilometer entfernten Nordbezirk Israels und im 240 Kilometer entfernten Zypern wahrgenommen.

    Videoaufnahmen belegen die Bildung einer Wolke aus kondensiertem Wasser aufgrund der Schockwelle und einer sich ausbreitenden rot-orangen Rauchwolke durch die Explosion (siehe Bild).

    Chemische Betrachtung

    Man geht davon aus, dass die Explosion von 2750 Tonnen Ammoniumnitrat verursacht wurden, die im Hafen von Beirut, nach einer Beschlagnahmung, gelagert wurden.

    Ammoniumnitrat, ein weißer, kristalliner Stoff, ist unter normalen Bedingungen stabil. Es kann auch in der Sonne gelagert werden und verträgt kurzzeitig eine Erwärmung.

    Ammoniumnitrate NH₄NO₃
    ... bestehend aus Ammonium-Ionen NH₄ und Nitrat-Ionen NO₃
  • Auf Handy-Aufnahmen, die aufgrund von vorangehenden Explosionen aufgenommen wurden, ist zu erkennen, dass in der Rauchwolke Blitze zu sehen sind.

    Woher diese Blitze kommen ist unklar, aber auch der Brand und die vorherigen Explosionen zeigen, dass das Ammoniumnitrat längerer Zeit eine starken Hitze ausgesetzt war und daher die Explosion gut begründet werden kann.

    Die dabei stattfindende Reaktion ist die folgende:

    Ammoniumnitrat zerfällt zu Wasser und Distickstoffoxid (Lachgas)

    Unter sehr starker Hitzeeinwirkung kann beim Zerfall neben Wasser auch Stickstoff und Sauerstoff freiwerden. Die dabei stattfindende Reaktion ist:

    Der explosionsartige Übergang vom Feststoff (NH₄NO₃) zu ausnahmslos gasförmigen Produkten (H₂O, N₂ und O₂) dieser Reaktion erklärt die hohe Sprengkraft des Ammoniumnitrat.

    Die roten Rauchschwaden, die zu sehen sind, lassen zusätzlich auf die Bildung von Stickstoffdioxid, NO₂, ein rotbraunes, giftiges, stechend chlorähnlich riechendes Gas schließen. Dieses kann als Nebenprodukt bei der Explosion entstehen.

    NH4NO32 H2O+N2O\gdef\cloze#1{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}} NH_4NO_3 \longrightarrow 2 \ H_2O + N_2O
    2 NH4NO34 H2O+2 N2+O2\gdef\cloze#1{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}} 2 \ NH_4NO_3 \longrightarrow 4 \ H_2O + 2 \ N_2 + O_2
    n=12n=1\gdef\cloze#1{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}} \sum_{n=1}^{\infty} 2^{-n} = 1

    Aufgaben

    1
    Berechne die Stoffmenge von der vorhandenen Menge an Ammoniumnitrat.
    2
    Berechne für beide Varianten der Zerfalls von Ammoniumnitrat, wieviel mol an gasförmigen Produkten laut Reaktionslgeichung entstehen. Sie können zusammen gerechnet werden, da auch das Wasser bei der Temperatur gasförmig ist.
    3
    Berechne für beide Zerfalls-Reaktionen, welches Volumen an gasförmigen Stoffen je 1 mol Ammoniumnitrat entsteht.
    4
    Bestimme nun anhand der Rechnung der Aufgaben 1 bis 3, welches Volumen an gasförmigen Produkten aus dem im Hafen gelagerten Ammoniumnitrat entstanden ist.
    5
    Berechne für beide Reaktionen den Energieumsatz mit Hilfe des Satzes von Hess. Nutze dazu die gegebenen Standardbildungsenthalpien.
    ΔHf0(NH4NO3)=336kJ/mol\gdef\cloze#1{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}} \Delta H_f^0 (NH_4NO_3) = -336 kJ/mol
    ΔHf0(N2O)=33,2kJ/mol\gdef\cloze#1{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}} \Delta H_f^0 (N_2O) = -33,2 kJ/mol
    ΔHf0(H2Ogasfo¨rmig)=241,8kJ/mol\gdef\cloze#1{\colorbox{none}{\color{transparent}{\large{$\displaystyle #1$}}}} \Delta H_f^0 (H_2O _{gasförmig}) = - 241,8 kJ/mol