Reazioni esplosive: nitroglicerina, TNT, esplosivi al plastico

Le reazioni esplosive sono reazioni, generalmente di ossidoriduzione, veloci ed esotermiche che avvengono in modo violento con rilascio di energia.
In una reazione esplosiva spesso un reagente, allo stato solido, è convertito in prodotti gassosi.

Polvere da sparo

Ad esempio la polvere da sparo è costituita da una miscela di nitrato di potassio, carbonio e zolfo tutti allo stato solido. Nella reazione di esplosione in cui l’azoto è ridotto mentre il carbonio e  lo zolfo sono ossidati, si sviluppano due gas secondo la reazione:
10 KNO_3(s) + 3 S_(s) + 8 C_(s) → 2 K₂CO_3(s) +  3 K₂SO_4(s) + 6 CO_2(g) + 5 N_2(g)

Nitroglicerina

Uno degli esplosivi più conosciuti è la nitroglicerina, liquido oleoso di colore giallo se impura, che è molto instabile e si decompone con facilità: i legami presenti nella nitroglicerina sono molto deboli e tendono a scindersi, anche a temperatura ambiente, al minimo urto con formazione di composti più stabili quali azoto molecolare e monossido di carbonio secondo la reazione:

4 C₃H₅N₃O_9(s) → 6 N_2(g) + 12 CO_(g) + 10 H₂O_(g) + 7 O_2(g)

La decomposizione istantanea detta detonazione della nitroglicerina provoca la formazione di gas ad alta temperatura e da 4 molecole di nitroglicerina si ottengono 35 molecole di gas.

A causa della sua instabilità la nitroglicerina sintetizzata per la prima volta da Ascanio Sobrero è particolarmente pericolosa e studi successivi fatti da Alfred Nobel che fece adsorbire tale sostanza da altre capaci di trattenerla allo stato di grande suddivisione o di formare con essa una massa gelatinosa portarono alla scoperta della dinamite.

TNT

Un’altra sostanza esplosiva è il trinitrotoluene TNT che  si presenta come un solido cristallino color giallo pallido, insolubile in acqua.

È abbastanza solubile nei più comuni solventi organici  e, contrariamente alla nitroglicerina è insensibile agli urti e alle sollecitazione.

Esplode solo se è innescato da un detonatore secondo la reazione:

2 C₇H₅N₃O_6(s) →  3 N_2(g) + 7 CO_(g) + 5 H₂O_(g) + 7 C_(s)

Il carbonio sviluppato nella reazione è sotto forma di fuliggine.

Esplosivi al plastico

Altri tipi di esplosivi sono quelli al plastico che esplodono esclusivamente mediante detonatore, essendo insensibili all’urto

Sono generalmente a base di:

• T4 ovvero ciclotrimetilentrinitroammina avente formula C₃H₆N₆O₆,
• HMX ovvero  ciclotetrametilentetranitroammina avente formula C₄H₈N₈O₈
•  PETN tetranitrato di pentaeritrite avente formula C(CH₂ONO₂)₄.

Si noti che gran parte delle sostanze che danno reazioni esplosive sono caratterizzate dalla presenza di nitroguppi –NO₃ in cui l’azoto presenta numero di ossidazione +5 che viene convertito in azoto molecolare con numero di ossidazione zero.

La variazione repentina del numero di ossidazione dell’azoto è una delle cause che porta alla possibilità di esplosione.