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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 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.

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 dove il bilancio dell'ossigeno è critico
  • formulazione di esplosivi compositi
  • modellazione termodinamica dei processi di detonazione
  • sviluppo di esplosivi sottomarini

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

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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)

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