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Historia y constitución química de los explosivos

Historia y constitución química de los explosivos

La dinamita hizo posible el uso de nitroglicerina como explosivo

Los explosivos son aquellas sustancias que se descomponen rápidamente, con repentina expansión de los gases y gran liberación de energía.

Por ejemplo, la nitroglicerina es un explosivo cuya descomposición puede ser descrita como sigue:

H2C ─ O ─ NO2

4 H2C ─ O ─ NO2   → 10 H2O +  6 N2 + O2 + 12 CO2

H2C ─ O ─ NO2

Nitroglicerina

Observemos que en esa reacción 4 mol de nitroglicerina (lo que corresponde a alrededor de 900 g) liberan rápidamente cerca de 29 mol de gases calientes. El volumen ocupado por esos gases, bajo presión atmosférica de 1,0 atm, es mayor que 800 L.

Así como la nitroglicerina, la gran mayoría de explosivos actual contienes en su composición el elemento nitrógeno.

Sin embargo, la nitroglicerina no fue el primer artefacto explosivo en ser producido sino la pólvora. Fue inventado en el siglo IX por los chinos, que mezclaron alrededor del 65% de salitre (NaNO3), 20% de carbón y 15% de azufre en masa. Los italianos y alemanes, en la Edad Media, aprendieron a agregar compuestos metálicos en la pólvora, obteniendo llamas con una gran variedad de colores y efectos. Así que inicialmente la pólvora fue utilizada solamente en los fuegos artificiales.

El alemán Berthold Scwars (1310-1384) inventó los cañones y la pólvora fue utilizada también en las guerras. Con la invención de la pólvora, el cañón pasó a ser utilizado para fines militares.

Tsar Pushka cañon

Tsar Pushka, uno de los cañones de mayor calibre del mundo

En 1425, la pólvora sería sustituida por la pólvora granulada, siendo usada en diversos tipos de armamentos bélicos. Por muchos siglos, la pólvora fue considerada el único explosivo eficiente de la humanidad.

Polvora granulada

Pólvora granulada

Con el avance de la química orgánica en el siglo XIX, se descubrieron nuevos explosivos. El primero de ellos fue en el año 1846, cuando el químico alemán Christian Schönbein (1799-1868) descubrió que la nitrocelulosa (polímero natural cuya estructura de repetición es C6H10O5) puede reaccionar con el ácido nítrico, dando lugar a varios tipos de pulpas trinitradas, que cuanto más nitrógenos contienen, más explosivos son.

La nitroglicerina fue inventada un año más tarde por el químico italiano Ascanio Sobrero (1812-1888). Él preparó por la reacción de la glicerina y una mezcla de ácido nítrico y ácido sulfúrico concentrada. Sin embargo, como era muy líquido y reactivo, su manejo causaría accidentes graves. Así que, durante mucho tiempo, ella no fue utilizada.

Un gran avance en el campo de los explosivos sucedió a través de los estudios de Alfred Bernhard Nobel (1833-1896), el creador del Premio Nobel. Un trágico accidente que mató a cinco personas en una de sus fábricas, incluyendo a su hermano menor, hizo a Nobel obsesivo en descubrir una forma segura de producir nitroglicerina a escala industrial y utilizarla con menos riesgos de explosiones accidentales.

Después de muchos intentos, en 1867, logró esta hazaña, cuando inventó la dinamita, que en ese momento era una mezcla de 75% de nitroglicerina y 25% de tierra de diatomeas (harina fósil llamada de kieselguhr; es un polvo de algas unicelulares con paredes de sílice). Esta mezcla había hecho a la nitroglicerina menos sensible a choques y pasó a ser usado un detonador para explotarla en el momento deseado.

En la actualidad, la composición de la dinamita es una mezcla de nitroglicerina y nitrato de sodio finamente pulverizado, un absorbente combustible, tales como polvo de madera y 0.5% de carbonato de calcio anhidro, para neutralizar los ácidos formados en el almacenamiento.

Puesto que en ese momento se estaba expandiendo el sistema ferroviario, la nitroglicerina, que era superior que la pólvora negra, fue utilizada para abrir túneles en las montañas y se propagó por todo el mundo. Ella trajo una gran economía en la época.

Nobel inventó otro explosivo aún más poderoso, llamado explosivo gelatina, una mezcla de nitroglicerina con colodión (solución de nitrocelulosa disuelta en una mezcla de alcohol y éter).

Nobel patentó en 1888, la balistita, una mezcla de nitroglicerina y nitrocelulosa y alcanfor, que fue adaptada para propulsar proyectiles de armas de fuego. En 1889, inventó la pólvora sin humo, una combinación de nitroglicerina, nitrocelulosa, solventes y vaselina.

Formula estructural TNT
Fórmula estructural del TNT

A principios del siglo XX, debido principalmente a la Primera Guerra Mundial, fueron inventados otros explosivos más poderosos, como el TNT (trinitrotolueno), que fue utilizado como un gatillo para desencadenar la reacción de explosión de la bomba atómica de plutonio. En la actualidad, está más dirigido a demoler edificios o empresas mineras. Otros explosivos son el tretil y el RDX.

 

Tetril y RDX

Estructuras de explosivos Tretil y RDX 

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