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Química de la detonación de la nitroglicerina

1880
Químico midiendo nitroglicerina en un laboratorio histórico, química física.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

La nitroglicerina es un explosivo positivo al oxígeno, lo que significa que contiene más oxígeno del necesario para oxidar completamente sus átomos de carbono e hidrógeno durante la descomposición. El resultado es una descomposición muy rápida y exotérmica en productos gaseosos. La ecuación química equilibrada para su detonación es: [latex]4 C_3H_5(NO_3)_3(l) \rightarrow 12 CO_2(g) + 10 H_2O(g) + 6 N_2(g) + O_2(g)[/latex]. Esta reacción produce una enorme expansión de volumen.

The detonation of nitroglycerin is a supersonic decomposition process that propagates through the material via a shock wave. The velocidad de detonación (VoD) for liquid nitroglycerin is approximately 7,700 meters per second. The extreme speed of the reaction is due to its molecular structure; the fuel (the C-H backbone) and the oxidizer (the nitrate groups) are held in intimate contact within the same molecule. When initiated by a sufficient shock, the molecule essentially tears itself apart. The energy released, about 1.5 MJ per mole (6.3 MJ/kg), rapidly heats the resulting gases to temperatures around 5,000 °C. According to the ley de los gases ideales, Esta alta temperatura y la conversión de un pequeño volumen de líquido en un gran volumen de gas (un mol de NG líquido produce 7,25 moles de gas) crea una presión inmensa, del orden de 20 GPa. Este rápido aumento de presión es lo que genera la potente onda de choque responsable del efecto destructivo del explosivo. La presencia de un exceso de oxígeno en los productos es inusual en muchos explosivos orgánicos y contribuye a la elevada temperatura y eficacia de la detonación.

UNESCO Nomenclature: 2307
- Química física

Tipo

Proceso químico

Ruptura

Sustancial

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Desarrollo de la estequiometría por Jeremias Richter y John Dalton
  • formulación de las leyes de la termodinámica
  • Teoría de la detonación de Chapman-Jouguet
  • síntesis de nitroglicerina

Aplicaciones

  • base para calcular la potencia (brisancia) de los explosivos
  • diseño de pólvoras sin humo en las que el equilibrio de oxígeno es crítico
  • formulación de explosivos compuestos
  • termodinámica modelización de los procesos de detonación
  • desarrollo de explosivos submarinos

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

  • Modelos de dinámica de fluidos computacional (CFD) para la simulación de explosiones
  • Códigos de detonación no ideales que tienen en cuenta la cinética de reacción
  • development of insensitive high explosives (ihes) with better safety profiles
  • Síntesis de explosivos con alto contenido de nitrógeno que producen principalmente gas N2.
  • Explosivos acelerados por metales (termobáricos) que utilizan el exceso de oxígeno para combustionar polvos metálicos.
  • spectroscopic analysis of detonation fronts to study reaction mechanisms
  • nanotermitas con tasas de liberación de energía ajustables
  • soldadura explosiva y revestimiento de metales disímiles
  • Conformación explosiva de componentes metálicos
  • prospección sísmica utilizando fuentes explosivas controladas
Relacionado con: detonación, nitroglicerina, balance de oxígeno, exotérmico, velocidad de detonación, onda expansiva, termoquímica, descomposición explosiva, brisancia, alto explosivo.

Contexto histórico

1880
1897
1970
1890
1955
1980

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

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