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Chimica della detonazione della nitroglicerina

1880
Chimico che misura la nitroglicerina in un laboratorio storico, chimica fisica.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

La nitroglicerina è un esplosivo positivo all'ossigeno, cioè contiene più ossigeno di quello necessario per ossidare completamente gli atomi di carbonio e idrogeno durante la decomposizione. Ciò comporta una decomposizione molto rapida ed esotermica in prodotti gassosi. L'equazione chimica bilanciata per la sua detonazione è: [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]. Questa reazione produce un'enorme espansione di volume.

The detonation of nitroglycerin is a supersonic decomposition process that propagates through the material via a shock wave. The velocità di detonazione (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 legge dei gas ideali, Questa temperatura elevata e la conversione di un piccolo volume di liquido in un grande volume di gas (una mole di NG liquido produce 7,25 moli di gas) crea una pressione immensa, dell'ordine di 20 GPa. Questo rapido aumento di pressione genera la potente onda d'urto responsabile dell'effetto distruttivo dell'esplosivo. La presenza di ossigeno in eccesso nei prodotti è insolita per molti esplosivi organici e contribuisce all'alta temperatura e all'efficienza della detonazione.

UNESCO Nomenclature: 2307
- Chimica fisica

Tipo

Processo chimico

Interruzione

Sostanziale

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • sviluppo della stechiometria da parte di Jeremias Richter e John Dalton
  • formulazione delle leggi della termodinamica
  • Teoria della detonazione di Chapman-Jouguet
  • sintesi della nitroglicerina

Applicazioni

  • base per il calcolo della potenza (brisance) degli esplosivi
  • progettazione di polveri senza fumo in cui il equilibrio dell'ossigeno è critico
  • formulazione di esplosivi compositi
  • termodinamico modellazione dei processi di detonazione
  • sviluppo di esplosivi sottomarini

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

  • modelli di fluidodinamica computazionale (cfd) per la simulazione di esplosioni
  • codici di detonazione non ideali che tengono conto della cinetica di reazione
  • development of insensitive high explosives (ihes) with better safety profiles
  • sintesi di esplosivi ad alto contenuto di azoto che producono principalmente gas n2
  • esplosivi accelerati da metalli (termobarici) che utilizzano l'ossigeno in eccesso per bruciare polveri metalliche
  • spectroscopic analysis of detonation fronts to study reaction mechanisms
  • nanotermiti con velocità di rilascio di energia regolabili
  • saldatura esplosiva e rivestimento di metalli dissimili
  • formazione esplosiva di componenti metallici
  • prospezioni sismiche con utilizzo di sorgenti esplosive controllate
Correlato a: detonazione, nitroglicerina, bilancio dell'ossigeno, esotermia, velocità di detonazione, onda d'urto, termochimica, decomposizione dell'esplosivo, brisance, alto esplosivo.

Contesto storico

1880
1897
1970
1890
1955
1980

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

decimo anno anniversario

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