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1 CHIMIE DES EXPLOSIFS Classification des explosifs (selon la nature de l'explo

1 CHIMIE DES EXPLOSIFS Classification des explosifs (selon la nature de l'explosif / composants) 2 3 Préparation et synthèse de composés explosifs I. C-NITRATION  NITRATION Le groupement nitro, qu’il soit lié à du carbone aromatique, aliphatique, azote ou oxygène, est probablement le plus étudié des groupes fonctionnels et ceci est en partie attribué à son utilisation comme «explosophore» dans de nombreux matériaux énergétiques. La plupart des explosifs commerciaux et militaires (et commerciaux) utilisés aujourd'hui contiennent une fonctionnalité ester de nitrate, nitramine ou C-nitro aromatique car ces groupes sont facilement introduits dans des composés par nitration. Il s'agit essentiellement d'une réaction de substitution dans laquelle un ou plusieurs groupes NO2 (agent nitrant) remplacent un ou plusieurs groupes (généralement des atomes d'hydrogène) du composé nitré. La réaction de nitration peut être classée en trois catégories : Classification de la composition explosive par réaction de nitration I.1. Composés explosifs polynitroaromatiques Les polynitroaromatiques occupent une place centrale dans le domaine des explosifs notamment ceux à usage militaire. Ainsi, au cours de la première moitié du siècle dernier, un grand nombre de composés nitrés aromatiques ont été utilisés comme explosifs secondaires. La nitration électrophile directe des substrats aromatiques, catalysée par un mélange sulfo-nitrique concentré (L'acide sulfonitrique) constitue la méthode principale de la synthèse de composés nitro- 4 aromatiques. Elle se fait généralement par substitution électrophile aromatique SEAr et utilise des réactifs qui génèrent le cation nitronium (NO2+)ou une autre espèce nitration électrophile active. La réaction de nitrarion permet d'introduire le groupement NO2 sur un cycle aromatique : le produit obtenu est le nitrobenzène. Pour cela on utilise un mélange HNO3 et H2SO4 (mélange sulfonitrique) ce qui permet de former l'entité électrophile ; L'ion nitronium NO2+. I.1.a. Trinitrotoluène : 2,4,6-trinitrotoluène (TNT) CH3C6H2(NO2)3: Le 2,4,6-trinitrotoluène (α-TNT) est de loin l’explosif militaire conventionnel puissant le plus répandu au cours du XXe siècle. Utilisé pour la première fois lors de la guerre russo-japonaise en 1905, il est devenu la base de la plupart des explosifs utilisés lors des guerres suivantes. Il s’agit d’un solide cristallin jaune p.f. 80,4 °C (VOD) 6700 ms-1 à une densité de 1,58 g / cm3. La forte déficience en oxygène du TNT (-74%) signifie que les mélanges coulés en fusion avec du nitrate 5 d'ammonium, connus sous le nom d'amatol 80/20 (AN / TNT; Explosif équilibré qui contient suffisamment d’oxygène pour la combustion complète), été introduits pendant la Première Guerre mondiale. Quand de poudre d'aluminium est ajoutée à Amatols, les mélanges sont appelés Minol (Minol- 1: 48% TNT, 42% AN, 10% Al/ Minol-2: 40% TNT, 40% AN, and 20% Al/ Minol-3: 42% TNT, 38% AN, and 20% Al/ Minol-4: 40% TNT, 40% AN et KNO3 (90/10), 20% Al). Le TNT possède une stabilité chimique et thermique élevée (stockage) associée à une faible sensibilité aux chocs et au frottement rendent son utilisation très sûre. En outre, sa toxicité est également faible. Il a trouvé de nombreuses applications en tant qu'explosif de charge éclatant pour obus, bombes et grenades, etc.,.TNT continue à être utilisé seul ou en mélange avec d'autres explosifs où il constitue un liant énergétique pour les compositions coulées. Les Cyclotols (RDX / TNT), Torpex (RDX / TNT / Al), la Pentolite (PETN / TNT) et la PTX-1 (RDX / tétryl / TNT) sont tous des compositions secondaires hautement explosives à base de TNT. 6 la nitration du toluène en 2,4,6-trinitrotoluène (TNT) avec un mélange sulfo-nitrique, est généralement réalisée industriellement en deux ou trois étapes. De nos jours, c’est un processus continu et automatisé (dans un réacteur). I.1.b. Phénols et éthers phénoliques : Acide picrique, picrate de plomb et picrate d'ammonium L'acidité des polynitrophénols est une conséquence directe de l'effet inductif (et mésomère) attracteur des groupes nitro. C'est pourquoi le trinitrophénol est communément appelé acide picrique, tandis que le trinitrorésorcinol est appelé acide styphnique. La nitration des phénols et des éthers phénoliques est relativement facile (même si l'effet de désactivation du groupe nitro signifie que la nitration progressive devient plus lente et plus difficile) et l'introduction de trois groupes nitro dans le cycle aromatique peut être obtenue dans des conditions relativement douces.  L’acide picrique 2,4,6-trinitrophénol: La réactivité des phénols à la nitration électrophile est illustrée par la conversion facile du m-nitrophénol en 2,3,4,6-tétranitrophénol avec un mélange sulfo-nitrique anhydre. Ce dernier est un explosif puissant, mais chimiquement instable, comme tous les polynitroarylènes contenant un groupe nitro positionné o/p- sur d'autres groupes nitro. L’acide picrique est un solide jaune cristallin (p.f. 121 °C et VOD de 7100 ms-1 , d= 1,69 gcm-3). 7  l'acide styphnique (2,4,6-trinitroresorcinol): La stratégie de sulfonation-nitration fournit également une voie à l'acide styphnique, le contrôle de la température dans cette réaction est très important. La synthèse de l'acide styphnique la nitration du 2,4-dinitroresorcinol avec un mélange sulfo-nitrique ou de l'acide nitrique concentré est une voie à haut rendement. Le 2,4-dinitrorésorcinol est préparé convenablement à partir de la nitrosation du résorcinol (nitrosonium ion ) suivie par l'oxydation du 2,4- dinitrosorésorcinol résultant avec de l'acide nitrique concentré. 8  Styphnate de plomb (2,4,6-trinitroresorcinate de plomb ) Le styphnate de plomb normal (LS) est préparé par réaction du styphnate de magnésium avec du nitrate/acétate de plomb solution aqueuse. Il est précipité sous forme monohydrate et est constitué de cristaux brun rougeâtre. Comme les autres explosifs primaires, il est conservé dans des conditions humides jusqu'à son utilisation. [C6N3O8]Mg.H2O + Pb(CH3CO2)2 → [C6N3O8]Pb.H2O + Mg(CH3CO2)2 Le LS est un explosif primaire utilisé comme constituant dans certaines compositions d'amorçages. sa densité est de d = 2.9 g cm−3, VOD = 5200 m/s. Sa température d'inflammation est de 250 ° C et explose entre 267 et 268 °C. Le styphnate de plomb est un initiateur très stable. Il est moins sensible aux impacts que MF ou DDNP mais est plus puissant. Il est également moins sensible aux frictions que MF ou LA. Les explosifs initiateurs bien connus sont: le trinitroresorcinate de plomb (styphnate de plomb), le diazodinitrophénol (DDNP), le tétrazène et le 5-nitrotétrazole (MNT) mercurique.  Le picrate d’ammonium [Explosif D] : Le picrate d'ammonium a été utilisé en conjonction avec TNT [Picratol -52/48 (picrate d'ammonium / TNT)] a également été formulé et utilisé VOD = 6972 m/s. Picratol est exclusivement destiné à un usage militaire, et était particulièrement populaire pendant la Seconde Guerre mondiale. Le principal avantage de Picratol est son insensibilité aux chocs. Picratol est un explosif obsolète et il est donc peu probable qu'il soit rencontré.  Tetryl : N-méthyl-N,2,4,6-tétranitroaniline: 2, 4, 6 - Trinitrophénylméthylnitramine (NO2)3C6H2N(CH3)NO2: Tetryl est toxique; il est pratiquement insoluble dans l’eau, peu soluble dans l’alcool, l’éther et le benzène et plus facilement soluble dans l’acétone. 9 Tetryl est un explosif très brisant, très puissant (P.F= 129 °C , VOD = 7570 m/s, d = 1.71 g/cm3), doté d’un pouvoir d’initiation satisfaisant, utilisé dans la fabrication des charges primaires et secondaires pour détonateurs. Il est obtenu en dissolvant de la diméthylaniline dans de l'acide sulfurique et en ajoutant un grand excès d’acide nitrique à 70 ° C, comme le montre la réaction. Un groupe méthyle est oxydé et, en même temps, le noyau benzénique est nitré aux positions 2, 4 et 6. C'est un solide jaune beaucoup plus sensible aux impacts mécaniques que le TNT. Il est utilisé avec des explosifs puissants afin de faciliter la détonation. Il est plus puissant que le TNT (110-130% du TNT). Tétrytol: Mélange versable contenant 70% de Tétryle et 30% de TNT. Considérés comme toxique dangereux pour la santé, l'utilisation de tétryl dans les nouvelles compositions explosives (chaîne de mise à feu ) n'est plus envisagée aux États-Unis au Royaume-Uni depuis 1973. Cependant, il est toujours fabriqué et utilisé en Allemagne et en Inde. I.1.c. Explosifs thermiquement stables : le TATB : L'intérêt pour les polynitroaromatiques a repris au cours des dernières décennies alors que la demande en explosifs thermiquement stables et peu sensibles à l'impact a augmenté. Cela est principalement dû aux progrès de la technologie des armes militaires mais aussi aux applications commerciales exigeantes sur le plan thermique, à savoir l'exploration de puits de pétrole, les programmes spatiaux, etc. Explosifs comme le 1,3-diamino-2,4,6-trinitrobenzène (DATB), le 3,5-triamino-2,4,6-trinitrobenzène (TATB), 3,3’-diamino-2,2’,4,4’,6,6’-Hexanitrobiphényle (DIPAM), 2,2’,4,4’,6,6’-Hexanitrostilbène (HNS, VOD ≤ 7120 m /s, d = 1,70 g /cm3) (16) et N, N-bis (1,2,4- triazol-3-yl) -4,4-a-diamino- 2,2,3,3’,5,5’,6,6’-octanitroazobenzène (BTDAONAB) appartiennent à cette classe. TATB est la référence en matière d'explosifs thermiques et sensibles aux chocs et trouve une large utilisation dans les applications militaires, spatiales et nucléaires. (en raison de leur capacité à résister aux températures élevées et aux basses pressions rencontrées dans les environnements spatiaux).  TATB (1,3,5-triamino-2,4,6-trinitrobenzène) Introduction de groupes amino : L'introduction d'un groupe amino (-NH2) (en position ortho) dans un cycle benzénique comportant déjà un ou plusieurs groupes nitro (-NO2), est l'une des approches les plus 10 simples et les plus anciennes pour améliorer la stabilité thermique des explosifs. L’introduction de groupes amino dans le trinitrobenzène (TNB) pour former du monoamino-2,4,6-trinitrobenzène (MATB), 1,3-diamino-2,4,6-trinitrobenzène (DATB) et 1,3,5-triamino-2,4,6-trinitrobenzène (TATB), où l’ordre de stabilité thermique est MATB <DATB <TATB. Structures des dérivés mono, di et tri amino du trinitrobenzène Le uploads/Finance/ chimie-des-explosifs-classification-des-explosifs-selon-la-nature-de-l-x27-explosif-composants.pdf