ESPLOSIVI

ESPLOSIVI (XIV, p. 354)

Il progresso nel campo deglî esplosivi, specie durante la seconda Guerra mondiale, è caratterizzato dalla larga utilizzazione di sostanze di potenza e dirompenza altissime.

Si descrivono qui brevemente le principali, insieme alle loro fondamentali caratteristiche, cioè: forza (= f in kg. cm^-2), volume dei gas sviluppati ridotto a 20° C e a 760 mm. di pressione (= V in l. kg.^-1), velocità di detonazione (= v in m. s.^-1), calore di esplosione a volume costante (= Q_v in kcal. kg.^-1), temperatura di esplosione (= t in °C), dirompenza secondo Kast (= d = f. ρ. v. 10^-6), dando anche la densità (= ρ in g. cm^-3) alla quale si riferiscono gli altri dati, poiché, come è noto, lo stato di addensamento di un esplosivo ha una influenza fondamentale sull'andamento dei fenomeni di detonazione.

Azide di piomòo (azoturo di piombo) PbN₆. - Polvere cristallina bianca: è un esplosivo innescante il quale, contrariamente a quanto avviene per la maggior parte degli esplosivi che possono decomporsi o deflagrare o detonare secondo le condizioni di impiego e l'impulso iniziale, si decompone sempre con detonazione. Il suo potere innescante è molto superiore a quello del fulminato, mentre ne è inferiore la sensibilità all'urto e al calore (temperatura di accensione 320° C). È largamente impiegato come carica primaria nei detonatori e capsule detonanti: ρ = 4,6; f = 3720; V = 247; v = 5300; Q_v = 369; t = 4000; d = 91.

Azide di argento (azoturo di argento) AgN₃. - Polvere cristallina leggermente bruna. È un esplosivo innescante, usato in sostituzione del corrispondente composto di piombo soltanto in detonatori destinati a usi speciali, per lo più bellici. Ha una temperatura d'accensione più bassa (290° C), massimo potere innescante ed una minima sensibilità, all'urto: ρ = 4,4; f = 3550; V = 240; v = 5300; Q_v = 442; t = 3931; d = 83.

Trinitroresorcinato di piombo (stifnato di piombo) C₆ HN₃ O₈ Pb. - Polvere cristallina di colore leggermente arancio; il prodotto normale contiene una molecola d'acqua di cristallizzazione. È un esplosivo di scarsa dirompenza, mediamente sensibile all'urto ed alla frizione. Per la sua bassa temperatura di accensione (circa 280°) viene impiegato in miscela con l'azide di piombo per rendere più facile l'accensione dei detonatori, specialmente quando s'impiega la miccia di sicurezza: ρ = 3; f = 3535; V = 462; v = 5200; Q_v = 330; t = 1900; d = 55.

Guanilnitrosammino-guaniltetrazene (tetrazene) C₆ H₈ N₁₀ O. - Polvere soffice giallognola. È un esplosivo innescante, piuttosto sensibile all'urto e meno alla frizione: ha una temperatura di accensione molto bassa (140° C). Ha avuto un certo impiego, in sostituzione del fulminato di mercurio in composizione per capsule, mescolato a stifnato di piombo, clorato di potassio, ecc. La densità molto bassa pregiudica le sue altre buone caratteristiche: ρ = 1; f = 8535; V = 1221; v = 4750; Q_v = 619; t = 1710; d = 40.

Dinitrodietilenglicole (nitrodiglicole, nitroeterolo). C₄ H₈ N₂ O₇. - È un esplosivo dirompente, liquido, incolore, poco viscoso (η = 8 centipoises a 20° C), che congela a −11° C. È un estere nitrico di polialcole alifatico, simile quindi, nella natura chimica, alla nitroglicerina, nei cui confronti possiede una minore potenza ma, d'altra parte, una stabilità al calore molto più grande, un minor calore di esplosione e quindi una temperatura d'esplosione più bassa, una insensibilità all'urto praticamente completa e un maggior potere gelatinizzante verso le nitrocellulose. Perciò ha trovato largo impiego nelle polveri da lancio (v. polveri piriche, in questa App.). L'alta stabilità e la insensibilità ne hanno anche consigliato l'impiego in certi esplosivi plastici da scoppio per uso bellico: ρ = 1,39; f = 11526; V = 1102; v = 6900; Q_v = 977; t = 2695; d = 110.

Trinitrometiltrimetilolmetano (nitrometriolo) C₅ H₉ N₃ O₉. - È un esplosivo dirompente, liquido, piuttosto viscoso (η = 158 centipoises a 20° C), che congela a −3° C. È un estere nitrico di un polialcole alifatico, di potenza e sensibilità intermedie fra la nitroglicerina ed il nitrodiglicole, al quale ultimo si avvicina per quanto riguarda la stabilità al calore. Se ne è fatto uso nelle polveri da lancio (v. polveri piriche): ρ = 1,473; f = 13850; V = 1037; v = 7450; Q_v = 1151; t = 3510; d = 152.

Tetranitrato di tetrametilolmetano (tetranitrato di pentaeritrite, pentrite) C₅ H₈ N₄ O₁₂. - Polvere cristallina bianca. È un esplosivo dirompente ed innescante di caratteristiche così elevate, che è classificato comunemente come un "superesplosivo". È un estere nitrico di polialcole alifatico, ma possiede una stabilità al calore di gran lunga superiore a quella di tutti gli altri composti di questa serie. La velocità di detonazione, superiore agli 8000 m. s.^-1, insieme col volume dei gas e con la temperatura di esplosione, dànno a questo esplosivo una potenza di eccezione e molte possibilità di impiego, sia da solo, sia in mescolanza con altri esplosivi come nitroglicerina (pentrinite), tritolo (pentolite), nitrato ammonico. Soprattutto esso è usato come potenziante di esplosivi più deboli, come amplificatore della detonazione (detonatore secondario) nelle catene di innescamento, come carica base di detonatori e per fabbricare una miccia detonante di alta velocità (da 6000 a 7000 m. s.^-1) e potenza superiore a quella della miccia al fulminato. Per ridurre la sensibilità piuttosto alta perché analoga a quella dell'azide di piombo, la pentrite può essere flegmatizzata con l'aggiunta di percentuali varie di cere o paraffine, diventando in tal guisa così poco sensibile da poter sopportare senza inconvenienti l'urto di impatto, come carica di scoppio nei proietti perforanti: ρ = 1,7; f = 11879; V = 855; v = 8100; Q_v = 1326; t = 3669; d = 164.

Ciclotrimetilentrinitrammina (T₄, hexogèn, ciclonite) C₃ H₆ N₆ O₆. - Polvere cristallina bianca. È un esplosivo dirompente ed innescante, di caratteristiche eccezionali, un superesplosivo per eccellenza. È un nitroammino derivato e, per tale struttura chimica, la sua stabilità al calore è di ordine superiore a quello di tutti gli esteri nitrici ed analogo a quello dei nitrocomposti aromatici (per es. tritolo). La sua sensibilità all'urto e alla frizione è sensibilmente inferiore a quella degli innescanti veri e proprî; per flegmatizzazione con sostanze del tipo cera, paraffina ecc. il T₄ acquista una insensibilità simile a quella del tritolo. Viene impiegato principalmente come potenziante di esplosivi più deboli (tritolo, nitrato ammonico, ecc.) e come amplificatore della detonazione (detonatore secondario) nelle catene di innescamento. È eccellente come carica dei detonatori (v. detonanti, in questa App.). Viene adoperato o allo stato compresso od incorporato in sostanze fusibili, per es. con tritolo (tritolite), miscela che ha trovato larghissima applicazione sia per la sua alta potenza, sia per la sua perfetta stabilità. Con particolari accorgimenti il T₄ può essere reso plastico come uno stucco, conservando intatto il suo potere dirompente e, sotto questa forma, ha trovato particolari impieghi di eccezionale importanza: ρ = 1,72; f = 13348; V = 979; v = 8250; Q_v = 1255; t = 3595; d = 189.

Etilendinitrammina (edna, haleite) C₂ H₆ N₄ O₄. - Esplosivo dirompente, di potenza intermedia fra il tritolo e i superesplosivi e di sensibilità media. È un nuovo prodotto della seconda Guerra mondiale, utilizzato principalmente come esplosivo da scoppio in miscela con tritolo (ednatol).

Esplosivi detonanti (innescanti). - V. detonanti, in questa App.

Esplosivi dirompenti. - Da mina. - Le classiche dinamiti alla nitroglicerina o al nitrogliceroglicole sono state integrate con nuove composizioni, nelle quali le modeste qualità esplosive dei componenti principali sono esaltate dall'introduzione di piccole percentuali di superesplosivi. Nel campo degli esplosivi di sicurezza per miniere grisoutose o polverose il giudizio d'idoneità di un tipo è oggi basato soprattutto sul controllo in gallerie di prova, dove l'esplosione di una carica, in condizioni normalizzate, avviene in aria con 8-9,5% di metano o 0,20‰ di polvere di carbone; si considera esplosivo di sicurezza quello che, con un peso di carica non inferiore rispettivamente a 450 gr. o 600 gr., non provoca l'accensione del grisou o del polverino. Si sono così realizzate molte nuove e razionali formule di esplosivi di sicurezza. In Italia le norme ufficiali prescrivono però ancora il limite di 1500° C per la temperatura di esplosione.

Da guerra. - Gli esplosivi base sono ancora principalmente: il nitrato ammonico, il tritolo e, in una misura più ridotta, l'acido picrico e derivati; ma la disponibilità di T₄ e pentrite ha reso possibile l'aumento della potenza media dei varî tipi e la moltiplicazione del numero. Oltre alla tritolite, pentolite, ednatol, già menzionati, ricordiamo il tetritol (tetrile e tritolo) e gli esplosivi contenenti anche alluminio (tritonal, torpex, tritolital, minal, minex), particolarmente usati nella guerra marina. Una particolarità degna di nota, nella tecnica degli esplosivi, è l'utilizzazione del cosiddetto "effetto Neumann" noto anche come "effetto di carica cava" (per il quale v. bomba, in questa Appendice).

Esplosivi deflagranti (polveri da lancio). - Vedi polveri piriche, in questa Appendice.

Potenza degli esplosivi. - È interessante fare una valutazione comparativa della potenza degli esplosivi moderni. Un proiettile di grossa artiglieria navale può avere un peso superiore agli 850 kg. ed una velocità iniziale di circa 900 m. s.^-1. In tali condizioni il proiettile ha una energia cinetica, cioè una energia d'urto di 35.105.000 kg. m., corrispondente a quella di un treno ferroviario, costituito da una locomotiva da 100 tonn. e 16 carrozze pesanti per viaggiatori, lanciato alla velocità di 100 km. orarî. Si noti che dell'energia teorica della polvere che lancia il proiettile, viene utilizzata nel cannone raramente più del 30%.

Una bomba d'aereo da 4000 kg., che contenga per es. circa il 50% in peso di alto esplosivo, può raggiungere facilmente una velocità di caduta di 300 m. s.^-1. La sua energia d'urto sarà quindi di 18.350.000 kg. m. Lo scoppio dei 2000 kg. di carica esplosiva sprigiona un'energia di 795 milioni di kg. m. e, poiché la detonazione avviene in 5/10000 di secondo, la potenza istantanea è di 15,5 miliardi di kW, cioè circa una volta e mezza superiore a quella del fulmine più potente, al quale si attribuisce un'intensità di corrente di 100.000 A sotto una differenza di potenziale di 100 milioni di V. La complessiva energia cinetica ottenibile da una tale bomba, nell'ipotesi che sia trasformato in lavoro meccanico solo il 30% dell'energia termica, sarebbe tale da lanciare in aria, a 25 m. d'altezza, un incrociatore corazzato da 10.000 tonn. di dislocamento. La potenza degli esplosivi moderni è però poca cosa, se confrontata con l'energia nucleare, utilizzata nella bomba atomica. L'energia che si libera dalla fissione di un nucleo di ²%³9%25%U è di circa 200 MeV (mega volt elettrone); ne consegue che un solo kg. di uranio può fornire, disintegrandosi, un'energia di 22,7 milioni di kWh., pari a 19,5 miliardi di kcal corrispondenti a 21.000 tonn. circa di tritolite, cioè 10.000 volte la carica della bomba precedentemente considerata. Ciò non toglie che il fronte di un'onda di detonazione, dove si verificano pressioni dell'ordine di centomila atmosfere, temperature di molte migliaia di gradi in tempi di miliardesimi di secondo, resti la sede delle più straordinarie reazioni chimiche.