4

Coixins de vida: els airbags

Quatre càlculs de química perquè tot funcioni

Des de mitjans dels anys 70 del segle passat, els coixins d’aire (airbag en anglès) formen part actualment de l’equipament estàndard de qualsevol turisme. Però, per exemple, aquesta tecnologia també s’ha incorporat a motocicletes, a equipaments esportius com roba d’esquí, i ha format part de l’actual recerca a Mart.

Com funcionen? Quan un vehicle té un accident de trànsit, l’impacte provoca un canvi sobtat de la velocitat del vehicle. Els ocupants, però, mantenen inicialment la seva velocitat i, per això, surten empesos en la direcció del xoc fins que alguna cosa pugui aturar-los. El moment de l’impacte es detecta a través de diversos sensors i un sistema electrònic avalua quins airbags cal inflar. S’activen els components corresponents, es genera gas i la bossa s’infla. Només han passat uns mil·lisegons des del xoc i ja tenim el coixí a punt per amortir l’impacte.

ELS COIXINS D’AIRE ES FAN SERVIR TAMBÉ A MOTOCICLETES, EQUIPAMENTS ESPORTIUS O, FINS I TOT, A LA INVESTIGACIÓ ESPACIAL
Els coixins d’aire també van servir per al descens suau de la sonda Mars Pathfinder. Imatge cortesia de NASA.
I quina és la química?

Fixem-nos que cal generar una quantitat determinada de gas molt rapidament i de forma controlada. La resposta la trobem en l’azida de sodi (NaN3), un compost estable però que quan s’escalfa a uns 550 kelvins (uns 277 graus centígrads) es descompon violentament i allibera dinitrogen, el gas que infla el coixí de seguretat.

Però la química no s’acaba aquí. Aquesta reacció produeix sodi metàl·lic, una substància molt reactiva i inestable. Per això, els coixins incorporen altres compostos com són el nitrat de potassi i el diòxid de silici. El nitrat de potassi reacciona amb el sodi per acabar formant una barreja d’òxids alcalins. Per últim, aquests es combinen amb el diòxid de silici per constituir una barreja de silicats alcalins de sodi i potassi, un producte estable i inert.

Descomposició de l'azida de sodi
Test de funcionament del coixins de seguretat
Quins conceptes ho expliquen?

Com ja hem vist, la base són unes reaccions químiques, fenòmens on es generen espècies químiques diferents de les de partida, que permeten explicar, primer, la formació d’un gas i, després, la formació d’una barreja estable d’òxids. Però no és suficient saber què passa, sinó que, per poder controlar el fenomen, cal poder estimar les quantitats de reactius necessàries perquè tot funcioni. Les lleis dels gasos i els càlculs estequiomètrics són la clau per poder dissenyar amb èxit aquests dispositius i molts d’altres. Per això serveix la química, per entendre i per calcular.

1. Cremes per protegir-nos del sol
2. Els dispositius mòbils del futur
3. Dur i resistent
4. Coixins de vida: els airbags
5. Hàbits més sostenibles
6. Quin mal de panxa!
7. Mengem aire?
8. Química que dóna aigua
9. Calor sense foc i fred sense gel
10. Biometà