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Química de la detonación de la nitroglicerina

1880

(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 velocity of detonation (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 ideal gas law, this high temperature and the conversion of a small volume of liquid into a large volume of gas (one mole of liquid NG produces 7.25 moles of gas) creates immense pressure, on the order of 20 GPa. This rapid pressure rise is what generates the powerful shockwave responsible for the explosive’s destructive effect. The presence of excess oxygen in the products is unusual for many organic explosives and contributes to the high temperature and efficiency of the detonation.

Reciclaje químico, Química, Energía, Impacto ambiental, Ciencias de los materiales, Física, Optimización de procesos, Termodinámica

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 donde el equilibrio de oxígeno es crítico
formulación de explosivos compuestos
Modelado termodinámico de procesos de detonación
desarrollo de explosivos submarinos

Patentes:

Ideas para posibles innovaciones

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Relacionado con: detonación, nitroglicerina, balance de oxígeno, exotérmico, velocidad de detonación, onda expansiva, termoquímica, descomposición explosiva, brisancia, alto explosivo.

Contexto histórico

Química de la detonación de la nitroglicerina

Bioquímico realizando experimentos de catálisis enzimática en un laboratorio.

Catálisis enzimática (biocatálisis)

Las enzimas son proteínas que actúan como catalizadores biológicos (biocatalizadores). Presentan una especificidad y eficiencia notables, acelerando a menudo las reacciones en millones de factores en condiciones fisiológicas suaves (temperatura, pH). La reacción ocurre en una región específica de la enzima, denominada sitio activo, que se une al sustrato mediante un mecanismo de ajuste inducido.

Máquina de curado UV que cura tintas en un laboratorio, aplicación de química de polímeros.

Polímeros de curado UV

El curado UV es un proceso fotoquímico rápido que utiliza luz ultravioleta de alta intensidad para curar o secar instantáneamente tintas, recubrimientos y adhesivos. La energía UV activa fotoiniciadores en la formulación líquida, que inician una reacción de polimerización que reticula las moléculas, convirtiendo el líquido en sólido en una fracción de segundo.

1880

1897

1970

1890

1955

1980

Organismos bioluminiscentes en un entorno de laboratorio para la investigación bioquímica.

Bioluminiscencia

La bioluminiscencia es la producción y emisión de luz por un organismo vivo. Es una forma natural de quimioluminiscencia en la que se libera energía mediante una reacción química en forma de emisión de luz. La reacción primaria implica un pigmento emisor de luz, la luciferina, y una enzima, la luciferasa, que cataliza la reacción, generalmente con oxígeno como correactivo.

Análisis de la estructura de los aminoácidos de la insulina bovina en el laboratorio de bioquímica.

Estructura de los aminoácidos primarios de la insulina

Frederick Sanger determinó la secuencia completa de aminoácidos de la insulina bovina en 1955, un logro histórico en bioquímica. Reveló que la insulina consta de dos cadenas polipeptídicas: una cadena A con 21 aminoácidos y una cadena B con 30 aminoácidos, unidas por dos enlaces disulfuro. Esta fue la primera proteína en secuenciarse completamente, lo que demuestra que las proteínas tienen estructuras específicas.

Científico realizando la síntesis ascendente de nanomateriales en un laboratorio.

Síntesis de nanomateriales de abajo hacia arriba

La síntesis ascendente (bottom-up) permite la creación de nanomateriales a partir de precursores atómicos o moleculares mediante procesos químicos o físicos. Este enfoque se basa en el autoensamblaje o la deposición controlada, lo que permite la creación de materiales de alta pureza y un control preciso del tamaño y la composición. Entre los métodos más comunes se encuentran la síntesis sol-gel, la deposición química en fase de vapor (CVD), la epitaxia por haz molecular (MBE) y la síntesis coloidal.

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