Esplosivi

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Introduzione

Esplosivi Sostanze o miscele di sostanze che possono dar luogo a una trasformazione chimica fortemente esotermica, accompagnata dallo sviluppo di grandi quantità di gas e caratterizzata da un'elevata velocità di reazione. L'uso non militare degli esplosivi riguarda principalmente i processi di estrazione dei minerali da miniere e cave; in misura nettamente inferiore, sostanze capaci di dar luogo a reazioni di esplosione sono usate negli spettacoli pirotecnici (vedi Fuochi d'artificio), in alcuni tipi di segnalazione e nell'industria metallurgica. Nel settore militare gli esplosivi sono utilizzati per fabbricare proiettili, bombe e mine e come propellente per i razzi.

Il primo esplosivo conosciuto fu la polvere nera, usata a partire dal XIII secolo come polvere da sparo. Essa rimase l'unico esplosivo utilizzato fino alla metà del XIX secolo, quando la scoperta dei nitrati di cellulosa e della nitroglicerina aprì la strada allo sviluppo di altre sostanze con proprietà esplosive, quali i nitrati, i nitrocomposti e le azidi. Il triossido di xenon, il primo ossido esplosivo, fu scoperto nel 1962.

Dal punto di vista chimico, l'esplosione è dovuta nella maggior parte dei casi al processo di combustione con l'ossigeno contenuto nelle molecole degli esplosivi; altre volte, invece, essa è associata a una decomposizione termica, accompagnata dallo sviluppo di grandi quantità di sostanze gassose.

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Caratteristiche degli esplosivi

In base alla velocità con cui procede la reazione di esplosione, gli esplosivi possono essere divisi in due tipi fondamentali: i deflagranti, che hanno velocità di scoppio dell'ordine di centinaia di metri al secondo e sviluppano pressioni di 2000-4000 atmosfere; e i detonanti, che scoppiano a velocità variabili fra 1 e 10 km al secondo e sviluppano pressioni di 200.000 atmosfere. Un'ulteriore classificazione può essere condotta sulla base di altre caratteristiche, quali la facilità di detonare, la stabilità al caldo, al freddo e all'umidità, o i diversi impieghi cui le varie sostanze sono destinate.

Il potere esplosivo dipende dalla velocità di detonazione. Alcuni degli esplosivi più moderni, con velocità di scoppio dell'ordine dei 9000 metri al secondo, sono estremamente utili per scopi militari e per determinati tipi di operazione di innesco dell'esplosione di mine (brillamenti). Per l'estrazione di minerali sono più adatte sostanze con potere esplosivo e velocità di detonazione minori; i materiali utilizzati come propellenti nei fucili o nei cannoni bruciano ancora più lentamente, dovendo imprimere una spinta stabile al proiettile nella canna dell'arma. Tipi speciali di esplosivi, sensibili al calore e alle vibrazioni, e con potere esplosivo medio-basso, sono utilizzati per iniziare la detonazione di esplosivi meno sensibili. Gli esplosivi detonanti vengono spesso mescolati con materiali inerti in modo da ridurne la sensibilità e il potere esplosivo, come, ad esempio, nel caso della dinamite.

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Esplosivi deflagranti

Alla categoria degli esplosivi deflagranti appartengono principalmente i cosiddetti esplosivi propellenti o da lancio, caratterizzati da una bassa velocità di reazione e impiegati nella propulsione dei proiettili nelle armi da fuoco e nei razzi. Molto usate sono le cosiddette polveri senza fumo che comprendono le nitrocellulose a solvente volatile, a solvente fisso e a solvente misto.

La velocità con cui questi esplosivi bruciano è controllata dalle dimensioni dei grani della sostanza. Dato che i granelli di polvere bruciano a partire dalla superficie verso l'interno, è possibile produrre grani che brucino più lentamente, alla stessa velocità o più velocemente, via via che procede la reazione, regolandone la forma e le dimensioni. Ad esempio, i grani di forma sferica hanno superfici progressivamente più piccole all'avanzare della trasformazione, e quindi bruciano sempre più lentamente. Queste polveri sono usate in armi a canna corta, come le pistole.

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Esplosivi detonanti

Gli esplosivi detonanti comprendono gli esplosivi dirompenti, caratterizzati da una velocità di esplosione molto elevata (fino a 10.000 metri al secondo) e utilizzati nella fabbricazione di mine e proiettili d'artiglieria, e gli esplosivi da innesco, che combinano un'elevata velocità di esplosione a una notevole sensibilità ad agenti esterni, quali urti e calore, e sono pertanto usati per dare inizio all'esplosione di sostanze di tipo diverso. In generale, comunque, un gran numero di esplosivi va incontro a detonazione. Il TNT, o trinitrotoluene, è stato uno degli esplosivi più utilizzati durante la seconda guerra mondiale: è molto resistente agli urti e alla frizione, e può essere maneggiato, conservato e utilizzato con relativa sicurezza. La nitroglicerina, al contrario, è estremamente sensibile e prima dell'uso deve necessariamente essere mescolata con un desensibilizzante inerte. In generale, per ottenere le caratteristiche desiderabili, si mescolano spesso esplosivi con diverse proprietà.

Una miscela di TNT e cera, ad esempio, è detta polvere B, ed è usata soprattutto nella fabbricazione di bombe; una miscela simile contenente alluminio, detta torpex, ha un'efficacia subacquea superiore del 50% rispetto al TNT; una miscela plastica contenente ciclonite e materiale plastico per esplosivi è usata invece nelle demolizioni.

Il pentaeritritolo tetranitrato, detto anche PETN, un esplosivo con caratteristiche simili alla ciclonite, viene frequentemente mescolato al TNT per formare la pentolite. Una miscela di nitrato di ammonio e olio combustibile ha sostituito quasi ovunque la dinamite.