Airbag: requisiti e reazioni

L’airbag costituisce uno dei dispositivi più importanti che ha salvato la vita a tante persone presente ormai di serie sulle auto.

L’idea in sé è piuttosto semplice: quando si verifica un incidente, un sacco di plastica si riempie rapidamente di un gas evitando che l’autista urti violentemente contro il cruscotto o contro il piantone del volante. Lo sviluppo di un sistema airbag affidabile ha richiesto lo sforzo congiunto di chimici ed ingegneri che ha portato a salvare la vita di molti automobilisti

Requisiti del sistema airbag

Il sistema airbag deve avere diversi requisiti particolari:

1)       Non si deve gonfiare accidentalmente

2)     Il gas usato non deve essere tossico in caso di perdite

3)     Il gas deve essere “freddo” in modo da non provocare bruciature;

4)     Deve essere prodotto molto velocemente,  idealmente dovrebbe gonfiare il sacco di plastica in 20-60 millisecondi;

5)     Infine i prodotti chimici dai quali è prodotto il gas debbono essere facilmente manipolabili e stabili per lunghi periodi di tempo.

Reazione

L’azoto rappresenta la scelta migliore di un gas non tossico; dopo tutto l’azoto costituisce il 78%  in volume dell’aria che respiriamo. Una buona fonte di azoto è rappresentata la decomposizione delle azidi dei metalli alcalini, quale ad esempio la sodio azide, NaN3:

2 NaN3( ∆)→ 2 Na + 3 N2

Il sistema air-bag è attivato da sensori che rilevano l’iniziale scontro e innesca elettricamente l’esplosione di una piccola carica. Questa a sua volta innesca la rapida decomposizione di una pastiglia contenente sodio azide che svolge un grosso volume di N2 (g) in grado di riempire il sacco.

Nel 1980 si risolse la sfida ingegneristica del sistema di sicurezza airbag, mentre quella chimica ancora no.

Problemi

I problemi causati dall’uso della sodio azide erano la difficoltà di ottenere pastiglie regolari, la sua reazione non andava a completamento rapidamente e uno dei prodotti di reazione – il sodio metallico – reagisce violentemente con l’acqua.

Per risolvere questi problemi, gli studiosi cercarono di aggiungere alla sodio azide altri composti. Per avere una miscela migliore per la preparazione di pastiglie, venne aggiunto un lubrificante, il disolfuro di molibdeno (MoS2).  Questa miscela però non brucia bene.
Lo zolfo, un noto componente della polvere da sparo, fu allora aggiunto per produrre pastiglie che bruciassero meglio.

L’azoto gassoso prodotto era  freddo e il sodio metallico veniva convertito soprattutto in solfato, anche se il residue solido era finemente suddiviso e difficile da contenere. Alcuni sistemi air-bag attualmente sul mercato utilizzano pastiglie di MoS2-S-NaN3, ma quelli più recenti utilizzano pastiglie di composizione ancora più complessa.

Nei primi esperimenti, una miscela di sodio azide e ossido di ferro (III) si era dimostrata sufficientemente valida nell’intrappolare il sodio metallico convertendolo in un residuo solido facilmente manipolabile. Questa miscela però non bruciava bene.
I ricercatori allora tentarono una soluzione “ovvia” : mescolare insieme tutti i composti che danno alle pastiglie le migliori proprietà, sodio azide, ossido di ferro (III), disolfuro di molibdeno e zolfo.

Nella ricerca scientifica, l’ ”ovvio”  dà sempre risultati inattesi. In questo caso, però, fu raggiunto il risultato finale sperato e atteso: una pastiglia che brucia rapidamente producendo azoto gassoso freddo, inodoro e un residuo solido non reattivo facilmente contenibile. A questo punto l’uso universale dei sistemi di sicurezza air-bag nelle automobili è diventato realtà.

ARGOMENTI

GLI ULTIMI ARGOMENTI

Nitruro di gallio

Dendrimeri PAMAM

TI POTREBBE INTERESSARE

Resa percentuale in una reazione. Esercizi svolti e commentati

La resa percentuale di una reazione costituisce un modo per valutare l'economicità di una reazione industriale che può essere accantonata se è bassa. Si possono...

Bilanciamento redox in ambiente basico: esercizi svolti

Il bilanciamento di una reazione redox in ambiente basico  può avvenire con  il metodo delle semireazioni. Nel bilanciamento vanno eliminati di eventuali ioni spettatori...

Temperature di ebollizione di composti organici

Le temperature di ebollizione dei composti organici forniscono informazioni relative alle loro proprietà fisiche e alle caratteristiche della loro struttura e costituiscono una delle...