Miért olyan nagy szó az N₆?
Egyetlen kilotonna (kb. 1000 tonna) hexanitrogén 9,21 terajoule (azaz 9 210 000 megajoule) energiát képes felszabadítani, szemben a TNT 4,18 terajoule-os energiájával. Következésképpen tömegegységre vetítve 2,2-szer energiadúsabb, mint a TNT, ráadásul még a csúcstechnológiás HMX (oktogén) vagy RDX (hexogén) robbanóanyagokat is 1,9-szer felülmúlja energiasűrűségben. Ez óriási előrelépésnek tűnik az ipari robbanóanyagok fejlődésében.
Egy lényeges tényező azonban hiányzik: a gyakorlati felhasználhatóság. A történelmi tapasztalat azt mutatja, hogy az extrém energiatartalmú anyagok – például a hírhedten veszélyes FOOF (dioxigén-difluorid) vagy a ClF₃ (klór-trifluorid) – elképesztően veszélyesek és nehezen kezelhetők a mindennapi gyakorlatban. Az elmúlt 25 év rakétatechnológiai tapasztalatai azt mutatják, hogy nincs szükség indokolatlanul veszélyes anyagokra, amikor a mai, rutinszerűen visszatérő rakéták is kiválóan működnek metánnal vagy kerozinnal. Hexanitrogén esetében ez a szemléletváltás nehezen lenne kivitelezhető, hacsak nem sikerül rendkívül hatékony szintézist kidolgozni.
Hiába szuperrobbanószer, egyelőre nincs jövője
Bár jól hangzik, hogy az N₆ kétszer annyira energiadús, mint a TNT, a valóság az, hogy például a metán oxigénnel kombinálva tízszer annyi energiát tárol kilogrammonként! Ugyanakkor a metán robbanásához oxigén szükséges, míg a TNT és az N₆ „önmagát” robbantja: nem kell hozzá külső gáz. Ráadásul stabilitásban sem közelíti meg az N₆ a bevált anyagokat: a vegyészek eddig mindössze apró mennyiséget tudtak előállítani, ami már önmagában is veszélyt jelent a szintetizáló számára.
A hagyományos robbanóanyagok – mint a dinamitban használt nitroglicerin (amelyet egyébként vérnyomáscsökkentőként is alkalmaznak) – azért terjedtek el, mert sikerült őket elég stabilan előállítani, ellentétben a kiszámíthatatlanabb molekulákkal. A TNT például meglehetősen megbízható, természetesen csak megfelelő körülmények között. Modern robbanóanyagaink már olyan stabilak, hogy szinte kizárólag villamos impulzussal hozhatók működésbe. Az N₆ ezzel szemben valószínűleg túl instabil lesz ahhoz, hogy fegyverekben vagy rakétákban valódi szerepet kaphasson.
Tényleg tiszta? A környezetbarát robbanóanyag mítosza
Első ránézésre a hexanitrogén tökéletes: robbanása csak nitrogént termel, vagyis levegőt, nem keletkezik sem füst, sem CO₂, sem más mérgező vegyület. Ám a helyzet nem ilyen egyszerű. Nagy hőmérsékleten, amikor a nitrogén és az oxigén kölcsönhatásba kerül, káros nitrogén-oxidok (különösen NOx és egyéb nitrogén-oxidok) keletkezhetnek – ezek erős üvegházhatású gázok, amelyek tartósan jelen lehetnek a légkörben. Ráadásul egyes nitrogén-oxidok 300-szor hatékonyabban melegítik a Földet, mint a szén-dioxid.
Ebből következően bármennyire is „tiszta” az elméleti képlet, égetéssel sosem kerülhető el a légszennyezés, hacsak nem zárjuk ki teljesen az oxigént a reakcióból. Ez azonban a szabad levegőn gyakorlatilag lehetetlen.
Ráadásul kezelhetetlensége lekörözi a legtöbb rakétaüzemanyagot
Rakéták esetében az energiasűrűségen túl a fizikai halmazállapot is lényeges: míg a metán és az oxigén gázként vagy folyadékként kezelhető, addig az N₆ szilárd, ami újabb kezelési problémákat vet fel. A kriogén folyadékoknál is kihívás a tárolás, szállítás, robbanásveszély kezelése – az N₆ esetén mindez egyáltalán nem egyszerűbb. Bár a detonációs sebesség vagy a szilárd rakétahajtóművek tömege szempontjából némi előnyt jelenthetne, a gyakorlati kivitelezésben mindez eltörpül a problémák mellett.
Miért izgat mégis mindenkit a hexanitrogén?
Gyakorlatilag minden újdonság iránt azonnal lelkesednek a kísérletező vegyészek, de jól ismert, hogy az ilyen extrém anyagok csak nagyon kis, laboratóriumi mennyiségben léteznek, és gyakorlati alkalmazásuk hosszú kutatási folyamatot igényel. Jelentős, hogy annak ellenére, mennyire foglalkoztatta az N₆ a szintetikus kémikusokat, csak most sikerült először előállítani. Jövője azonban kétséges: minden nagy energiatartalmú anyag esetén igaz, hogy jelentős energiabefektetés szükséges az előállításához, és ha a kiinduló anyagok még instabilabbak, mint maga a végtermék, aligha várható, hogy a gyakorlatban leváltsa a jelenleg használt robbanóanyagokat.
Következtetés: Csodamolekula vagy laboratóriumi játékszer?
Az N₆ (hexanitrogén) szintézise kétségtelenül fontos tudományos áttörés, amely új fejezetet nyit a tiszta nitrogénből álló robbanóanyagok kutatásában. Mindennapi alkalmazástól azonban még nagyon messze vagyunk: instabilitása, előállítási nehézsége, kezelhetetlensége és lehetséges környezeti kockázatai miatt jelenleg inkább a „tudományos kuriózum” kategóriájába tartozik – legalábbis egyelőre.
