Chapitre 8 Flashcards
Quelle est l’autre nom de la poudre noire ?
Poudre à canon
En quel année et par qui a été créé la poudre noire ?
220 av J-C par des alchimistes chinois
Comment a été créé la poudre noire ?
Oublier d’ajouter du charbon lors d’une réaction nitrate de potassium et soufre au minerai d’or
Le charbon aurait été ajouté à la dernière étape (BOOM)
En quelle année a été introduite la poudre noire en Europe et par qui et quelle était son expérimentation ?
1249
Moine anglais Roger Bacon
KNO3
En quelle année et qui a étudié les écrits du moine anglais ?
Qu’est-ce que cela a provoqué ? (2)
1320
Moine allemand Berthold Schwarz
- Accélération l’adoption de la poudre noire en Europe centrale
- Utilisation de la poudre noire comme aide militaire pour briser les murs
Qu’est-ce que contient la poudre noire ?
Et est-ce que c’est un oxydant ou un combustible ?
Un combustible et un oxydant
Charbon de bois et de soufre mélangé à du nitrate de potassium
En quelle année et pour quelle utilisation la poudre noire a été utilisée officiellement ?
Génie civil pour le dragage de la Rivière Niemen en Europe du Nord
1548-1572
En quelle année et pourquoi l’Hongrie utilisait la poudre noire ?
1627 pour le dynamitage pour récupérer du minerai
En quelle année et qui est devenu le principal fabricant de poudre noire ?
1646 Bofors Industries de Suède
Pourquoi il y a eu l’invention d’un explosif meilleur que la poudre noire ?
Pour les opérations difficiles d’extraction et de fabrication de tunnels
Qui a inventé le subsituant de la poudre noire, en quelle année et c’était quoi ?
1846, l’italien Ascanio Sobrero
la nitroglycérine liquide C3H5O3(NO2)3.
Qui a inventé le procédé de fabrication de la nitroglycérine et en quelle année, et où était situé son usine ?
Immanuel Nobel, à Helenborg en 1863
Quelle était la méthode de fabrication initiale de la nitroglycérine ?
mélanger du glycérol avec un mélange refroidi d’acide nitrique et d’acide sulfurique dans des cruches en pierre.
Quelle était la méthode de fabrication secondaire de la nitroglycérine ?
verser le glycérol et les acides refroidis dans un récipient à tête conique avec des perforations dans la constriction.
Quelle était le problème avec le transport de la nitroglycérine liquide ?
Elle générait des pertes de vie et de propriétés
En quelle année l’usine des Nobels explosa et quelle conséquence il y a eu ?
1864 et le frère d’Alfred, Emil mourra dans l’explosion (fils de Immanuel Nobel)
Qu’est-ce qu’Alfred Nobel a inventé en 1864 ?
Détonateur en métal en fulminate de mercure Hg(CNO)2 pour amorcer la nitroglycérine
Qu’est-ce que la Kieselguhr ?
Une argile absorbante qui réduit la sensibilité de la nitroglycérine
Quelle est le plus grand avantage de la nitroglycérine comparativement à la poudre noire ?
puisqu’elle contient à la fois le combustible et l’oxydant dans la même molécule.
→ Permet un contact plus intime entre les deux composantes.
Qui a inventé la nitrocellulose et en quelle année ?
1846 par Rudolf Christian Bottger
Quelle découverte Sir Abel a faite et en quelle année ?
1865 a converti la nitrocellulose en pâte pour améliorer sa stabilité
Pourquoi la nitrocellulose n’a pas été utilisée avant 1868 ?
Le temps qu’il y ait découverte d’un détonateur avec le fulminate de mercure
En 1875, qu’est-ce qu’Alfred Nobel a découvert ?
Et que s’est-il passé avec cette découverte et en quelle année ?
Mélange de nitrocellulose et nitroglycérine = gel
En 1888, ce gel est devenu de la balistite (poudre sans fumée) grace à du benzène et du camphre
Quel explosif a été breveté par le gouvernement britannique et en quelle année ?
1889, le Cordite
En 1867, les chimistes Ohlsson et Norrbin ont découvert quoi ?
Et qu’est-ce qu’Alfred Nobel a fait ensuite ?
Il est possible d’améliorer les propriétés explosives de la dynamite avec du nitrate d’ammonium (NH4NO3)
Il a acquis le brevet d’Ohlsson et de Norrbin pour le nitrate d’ammonium
Qui a découvert le peroxyde d’acétone et en quelle année ?
1895 par Richard Wolffenstein
De quoi est composé le TATP ? Et quelle forme est majoritaire ?
Contituée de peroxydes organiques cycliques sous forme de dimère et trimère
Majoritairement de trimère (tri-peroxyde de tri-acétone)
Entre 1913 et 1917, il y a eu une forte production de charbon. 92% des explosifs étaient constitués de quoi ?
De NH4NO3 (dynamite)
Quel problème cela apportait d’ajouter plus de NH4NO3 au mélange ?
Ca réduisait l’imperméabilité des explosifs (les trous pour les faire exploser était souvent rempli d’eau)
Pour corriger le problème du NH4NO3, qu’est-ce qui a été fait ? (2)
Enduire le NH4NO3 de diverses poudres inorganiques
Améliorer l’emballage de la dynamite pour empêcher l’infiltration d’eau
En quelle année des explosifs moins dangereux ont été créé à partir du NH4NO3, qu’est-ce que c’était et c’était un mélange de quoi ?
1950
ANFO
NH4NO3 + oil fuel (gazole, kérozène ou essence)
Quelles sont les récents développements de l’ANFO et c’était en quelle année ?
1978
Production d’explosifs en émulsion
Ces émulsions sont étanches car la phase continue est
une couche d’huile.
→ Elles peuvent facilement exploser puisque le NH4NO3
et l’huile sont en étroit contact.
Quel était l’explosif standard des armées pendant la Première Guerre mondiale ?
La TNT
Qui a découvert les propriétés explosives de l’acide picrique (C6H3N3O7) et en quelle année ?
François Eugène Turpin
1887
Quelles sont les 3 problèmes de l’acide picrique ?
- En présence d’eau, il provoquait la corrosion de plusieurs
matériaux. - Ses sels étaient très sensibles et sujet à l’initiation accidentelle.
- Il nécessitait un chauffage prolongé à haute température
pour fondre.
Quel pays a vu le potentiel de l’acide picrique comme explosif militaire ?
La Russie
Qui est l’inventeur de la TNT (trinitrotoluène) et en quel année ?
Julius Adolph Wilbrand en 1863
Quel pays a utilisé la TNT comme explosif militaire ?
Les allemands et les britanniques
Le PETN a été préparé en quelle année par quoi ?
1894
par nitration du pentaérythritol
Le pentolite est un mélange de quoi et il était utilisé pourquoi ?
50% PETN et 50% TNT
Grenade à main et antichar et pour les amorces
En quel année et par qui a été synthétisé le RDX ?
Et qu’obtient-il pour sa découverte ?
1898 par Georg Friedrich Henning
Un brevet allemand
Le SEMTEX est un mélange de quoi ?
RDX et PETN
Qui est devenu la première compagnie à fabriquer le RDX au Canada et en quelle année ?
Shawinigan Chemicals
1941
Qui a découvert le HMX et en quelle année ?
1940 par Werner Emmanuel Bachmann
Que veut dire HMX et il est utilisé pourquoi (3) ?
High Melting point eXplosive
Missile, bombe, propulseur de fusées
Les cubanes ont été synthétisées où, par qui et en quelle année ?
Université de Chicago, USA
Eaton et Cole
1964
Quelle est l’explosif le plus puissant et quelle est sa vitesse ?
Nitrocubane avec 410 000 m/s
Combien de nitro contient le dernier cubane synthétisé, en quelle année et par qui ?
Eaton et Zhang en 1999 8 nitro (octanitro)
Qu’est-ce qu’une explosion ?
grande quantité d’énergie est soudainement libérée
D’où peut provenir une explosion ? (3)
- chaudière à vapeur surpressurisée
- des produits d’une réaction chimique impliquant des matières explosives
- d’une réaction nucléaire incontrôlée.
Comment peut-être dissipée une libération d’énergie ? (3)
- sous la forme d’ondes de souffle
- de propulsion de débris
- par l’émission de rayonnements thermiques et ionisants
Quelles sont les 3 groupes d’explosions ?
Physique
Chimique
Atomique
De combien de fois est l’énergie entre une explosion atomique et chimique ?
1 million à 1 millard de fois + grand pour atomique
Les ondes de choc d’une explosion atomique sont similaire à une explosion chimique. Qu’est-ce qui varie ?
Dure + longtemps
Pression + élevé dans la phase de propagation
Pression + faible dans la phase de retour
Le flux de quoi est fatal pour une personne se trouvant proche d’une explosion atomique ?
Flux de neutron
Les gens plus éloignées d’une explosion atomique sont gravement atteint par quoi ?
Les rayons gamma
Il y a aussi forte emission de rayons UV et IR
Comment survient une explosion physique ?
lorsqu’une substance subissant une compression provoque une transformation physique rapide
L’énergie potentielle est transformée en énergie cinétique (augmentation de la température rapidement)
Comment résulte une explosion chimique ? Et comment peut-elle être déclencher ? (3)
Changement d’état qui se produit dans un très court laps de temps (génération d’une grande quantité de gaz et de chaleur) (transformation exothermique)
Implique des composés de nature explosive
Déclenchement: Choc, amorce, chauffage)
La majorité des explosifs chimiques contiennent quoi comme éléments ?
Oxygène
Azote
Carburant (carbone et hydrogène)
L’O est souvient lié à l’azote (NO/NO2/NO3)
Quelle est l’exception en lien avec les éléments à la majorité des explosifs chimiques ?
Les azides (azoture de plomb)
Les composées azotés (triiodure d’azote)
L’azoimide (NH3NI3)
Ils ne contiennent pas d’oxygène
Lors d’une réaction chimique, que ce passe-t-il avec les molécules ?
Les molécules d’azote et d’oxygène se séparent et s’unissent avec le combustible
Quelles sont les 3 “étapes” d’une réaction chimique explosive ?
1: Chaleur dégagée lors de la réaction (delta H réaction)
2: Chaleur décomposition - chaleur combinaison
3: Élément formés (CO2, H2O, N2) (gaz)
En fonction de quoi les explosifs sont-ils classés ?
Nature chimique
Groupes fonctionnels
Utilisations
Quelles sont les 2 façons de classifier les substances selon leur nature chimique ?
Substances explosives
Mélanges explosifs
Quelles sont les 6 façons de classifier les substances selon leur groupe fonctionnel ?
- Composés nitros (R-NO2)
- Esters de nitrates
- Nitramines (R-N(NO2)-R’)
- Dérivés d’acides chlorique et perchlorique
- Azides ou azotures (N3)
- Divers composés capables de produire une explosion
(peroxydes R-O-O-R’, fulminates)
Quelle est la différence entre un explosif primaire et secondaire ?
Les explosifs primaires subissent une transition très rapide de combustion à la détonation, aux chocs et/ou la chaleur.
Ils ont la capacité de transmettre la détonation à des explosifs moins sensibles (deviennent des bonnes amorces).
Les explosifs secondaires ne peuvent pas être facilement explosés par de la chaleur ou des chocs
Qu’est-ce qui est plus puissant, un explosif primaire ou secondaire ?
Secondaire
Quelle est la réaction de décomposition de l’azoture de plomb et est-ce endo ou exothermique, et de combien d’énergie ?
Cette dernière réaction est fortement endo ou exo ? Et de combien d’énergie ?
La décomposition du N3- peut impliqué combien de groupes et combien d’ions peut être produit si la décomposition de ces groupes est simultané ?
0.5 PbN6 -> 0.5 Pb2+ + N3- -> 0.5 Pb + N2 + N
Endo de 213 kJ
Exo de 657 kJ
2 ou 3 groupes pour 22 ions
La vitesse de détonation primaire varie entre combien ?
3500 - 5500 m/s
Les explosifs primaires présentent un degré élevé de sensibilité à l’amorçage par quoi ? (4)
choc, frottement, étincelle électrique ou températures élevées.
Est-ce que les explosifs primaires explosent s’ils sont confinés ou non confinés ?
Les 2
Quelles sont les 3 explosifs primaires les plus utilisés ?
1: l’azoture de plomb,
2: styphnate de plomb
3: fulminate de mercure.
Quel explosif est le moins sensible, les secondaires ou les primaires ?
Secondaire
Est-ce que ce sont les explosifs primaires qui ont besoin d’un explosif secondaire pour initier l’explosion ou ce sont les explosifs secondaires qui ont besoin d’un explosif primaire ?
Secondaire qui a besoin d’un primaire
Donne un exemple d’explosif secondaire ?
RDX
Comment fonctionne un explosif secondaire ?
- La structure moléculaire se décompose à l’explosion laissant momentanément une masse désorganisée d’atomes
- Recombinaison immédiatement des atomes pour donner principalement des produits gazeux qui dégagent une quantité
considérable de chaleur. - La détonation est si rapide qu’une onde de choc est générée et agit sur son environnement avec une grande brisance (effet
d’éclatement) avant que la pression exercée du gaz puisse prendre effet.
Quelle est la vitesse de détonation d’un explosif secondaire ?
5500 - 9000 m/s
Qu’est-ce qu’un agent propulseur ?
matériaux combustibles contenant en eux-mêmes tout l’oxygène nécessaire à leur combustion
Est-ce qu’un agent propulseur explose ?
Non
Que se passe-t-il quand un agent propulsant rentre en combustion ?
La combustion se produit généralement de manière plutôt violente et s’accompagne d’une flamme ou d’étincelles et d’un
sifflement, mais pas d’un coup fort comme dans le cas d’explosifs détonants (i.e. primaires).
Donnes 3 exemples de propulseurs ?
- la poudre noire
- les charges sans fumée
- les explosifs de sautage.
Comment peut être initié un agent propulseur et qu’elle est sa vitesse comparativement à un explosif primaire ou secondaire ?
Flemme ou étincelle
Passe de l’état solide à gazeu relativement lentement
La thermochimie fournit des informations sur quoi ?
- le type de réaction chimique,
- les changements d’énergie,
- les mécanismes
- la cinétique qui se produisent lorsqu’un matériau subit une explosion
La réaction initiale est rapidement suivi d’un
réarrangement des atomes en une série de petites
molécules stables. Généralement, quelles sont les molécules qui sont formées ?
- l’eau (H2O),
- du dioxyde de carbone (CO2),
- du monoxyde de carbone (CO)
- de l’azote (N2).
- l’hydrogène (H2),
- du carbone (C),
- l’oxyde d’aluminium (Al2O3),
- du dioxyde de soufre (SO2).
La nature des produits formé par une explosion dépendra de quoi ? Et ce truc dépendra de quoi à son tour ?
de la quantité d’oxygène disponible pendant la réaction.
L’alimentation en oxygène dépendra à son tour de la quantité d’atomes oxydants présents dans la molécule explosive.
Dans quel cas on obtient un bilan d’oxygène négatif ? Et nomme un explosif à bilan négatif.
Si la quantité d’O présente dans la molécule explosive est insuffisante pour l’oxydation complète
TNT
Dans quel cas on obtient un bilan d’oxygène prositif ? Et nomme un explosif à bilan positif.
plus d’O que nécessaire pour compléter l’oxydation de ses éléments combustibles
La nitroglycérine
Considérant une formule de réaction d’un explosif qui n’a pas assez d’oxygène dans sa molécule pour oxyder son réactif entièrement, que peut-on faire ?
(C7H5N3O6 -> 7 CO2 + 1.5 N2 + 2.5 H2O)
On peut ajouter un signe - dans les produits et mettre de l’oxygène
-10.5 O (dans cette exemple de TNT)
Calcul 77 à 80
S’il y a un bilan d’oxygène négatif assez important, quelle conséquence cela peut apporter ?
Il n’y aura pas assez d’oxygène pour former du CO2, donc formation de CO, donc formation de gaz toxique, ce qui peut être dangereux pour les travailleurs
Le bilan d’oxygène ne fournit pas d’informations sur les changements d’énergie qui se produisent lors d’une explosion. Comment peut-on obtenir cette information ?
En calculant la chaleur dégagée lors de la décomposition de substances explosives, appelée « chaleur d’explosion »
La combustion dépend de quoi ? (2)
propriétés des combustibles,
du tétraèdre du feu.
Les propulseurs et les carburants contiennent à la fois des oxydants et des carburants, dans quel catégorie du tétraède du feu sont-ils ?
Combustible
Les propulseurs génèrent des gaz de combustion par quoi ?
Déflagration
Les explosifs génèrent des gaz de combustion par quoi ?
Par déflagration ou par détonation.
Le processus de combustion des propulseurs et des explosifs est généralement subsonique ou supersonique ?
Propulseur: subsonique
Explosif: supersonique
Qu’est-ce qu’un explosif déflagrant ?
Une petite quantité de substance non confiné, s’enflamme soudainement lorsqu’elle est soumise à une flamme, une étincelle, un choc, une friction ou des températures élevées.
Qu’est-ce qui brûle plus vite et plus violamment entre:
- Explosif déflagrant
- Combustible ordinaire
Les explosifs déflagrants
Les explosifs déflagrants émettent quoi quand ils brûlent avec une flamme ou des étincelles ?
un sifflement ou un craquement
Le processus de déflagration crée assez d’énergie et de
chaleur pour initier quoi ?
la décomposition et la volatilisation des surfaces nouvellement exposées
Quelle est la relation entre le taux de déflagration et le taux de confinement ?
taux de déflagration augmente avec le degré de confinement
Cela provoque une hausse de T° entraînant une augmentation du taux de déflagration.
A partir de quelle vitesse une déflagration est classée détonation de faible puissance ? Et élevée ?
1000-1800 m/s
5000 + m/s
Quelle est la différence entre un explosif déflagrant et un explosif détonant ?
explosif déflagrant : Non confiner
explosif détonant : Confiner
La quantité de matière explosive m brûlant en surface par unité de temps dépend de quoi ?
m = ?
la surface de combustion A
Sa densité ρ
La vitesse v
m = v A ρ
Pour la propagation d’une réaction d’explosion à travers un explosif déflagrant, la matière explosive entourant le site initial d’explosion est chauffée au-dessus de quoi pour provoquer une explosion ?
de sa T° de décomposition, ce qui provoque son explosion.
Dans quel cas la vitesse d’une explosion lors d’une deflagration explosif est supérieur à la vitesse subsonique ?
Dans tous les cas, toujours
Les substances explosives appelées explosifs détonants se décomposent à
l’amorce par quoi ?
Une onde de choc
La vitesse de l’onde de choc de ces explosifs solides ou
liquides est de combien ?
1500 et 9000 m/s
La vitesse à laquelle le matériau se décompose lors d’une explosion détonante est régie
par la vitesse à laquelle quoi ?
l’explosif transmettra l’onde de choc
La détonation peut être obtenue par quoi initialement ? (2)
soit par flamme ou par choc
Donne un exemple et explication d’une détonation par flamme
Dynamite
substance explosive est confinée dans un tube et enflammée
à une extrémité.
Lors de l’augmentation de pression dans un explosif détonant, est-ce qu’il y a augmentation du taux de combustion linéaire ?
Oui
Nomme une façon dont les explosifs secondaires par détonation peuvent exploser.
La détonation d’un explosif primaire produira une
onde de choc qui déclenchera un explosif secondaire
s’ils sont en contact étroit.
Puisque l’amorce et la détonation ne se produisent pas
instantanément lors d’une explosion détonante, comment peut-on qualifier le délai ?
Négligeable (~ μs).
L’onde de choc d’une explosion par détonation (amorce par choc) force les particules à quoi ? Et quel conséquence cela à sur la chaleur et la température ?
Force les particules à ce comprimer
Chauffage adiabatique (sans échange de chaleur) qui augmente la T° au dessus
de la T° de décomposition du matériau explosif.
Les cristaux explosifs subissent une décomposition
chimique exo ou endo thermique qui accélère l’onde de choc ?
Exothermique
