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ニトログリセリンの爆発化学

1880
Chemist measuring nitroglycerin in a historical laboratory, physical chemistry.

(画像はイメージです)

ニトログリセリンは酸素陽性爆薬であり、分解時に炭素原子と水素原子を完全に酸化するのに必要な酸素量よりも多くの酸素を含んでいます。このため、非常に急速な発熱分解を起こし、気体生成物へと変化します。その爆発の化学反応式は次のようになります。[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]。この反応により、体積が大きく膨張します。

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
物理化学

タイプ

化学プロセス

混乱

実質的な

使用法

広く普及している

前駆物質

  • イェレミアス・リヒターとジョン・ドルトンによる化学量論の発展
  • 熱力学の法則の定式化
  • チャップマン・ジュゲーの爆轟理論
  • ニトログリセリンの合成

アプリケーション

  • 爆薬の威力(爆発力)を計算するための基礎
  • design of smokeless powders where the oxygen balance is critical
  • 複合爆薬の配合
  • thermodynamic modeling of detonation processes
  • 水中爆薬の開発

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

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関連キーワード:爆轟、ニトログリセリン、酸素バランス、発熱反応、爆速、衝撃波、熱化学、爆発分解、爆発力、高性能爆薬。

歴史的背景

1880
1897
1970
1890
1955
1980

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

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