Chimica dei Nitro Composti Esplosivi: Applicazioni e Proprietà

Questa tesi si propone di esplorare nel dettaglio la sintesi dei nitrocomposti esplosivi, le strutture e le caratterizzazioni, sottolineando le potenziali applicazioni di tali composti, con particolare attenzione alle loro proprietà e ai fattori che influenzano le prestazioni. La sintesi di tali composti richiede una combinazione di chimica organica e chimica degli esplosivi oltre che ad una conoscenza della chimica dei nitrogruppi e delle loro interazioni con altri gruppi funzionali. L’importanza scientifica degli esplosivi incomincia nel 220 a.C con lo sviluppo della polvere nera, nota anche come polvere da sparo o miscela di salnitro. Si tratta di una miscela che contiene al suo interno un combustibile e un ossidante, rispettivamente polvere di carbone e zolfo, mescolata con il nitrato di potassio che funge da ossidante. Verso la metà del XIX secolo, le limitazioni della polvere nera come esplosivo divennero evidenti e si fece quindi ricorso alla produzione di nuove miscele. Nacque la nitroglicerina nel 1846, scoperta dal Professor Ascanio Sobrero. Trattandosi di una sostanza incline all’innesco accidentale fu necessario inventare un sistema di detonazione; quest’ultimo costituito da fulminato di mercurio, utilizzato come sostituente della polvere nera per l'innesco della nitroglicerina nei fori di perforazione. Per quanto riguarda la natura chimica di queste sostanze, negli ultimi anni dell’Ottocento e soprattutto in concomitanza con le due guerre mondiali nel XX secolo, lo sviluppo di nuove molecole con proprietà esplosive ha avuto un impulso enorme, dovuto alla necessità di soddisfare le esigenze belliche. L’applicazione delle tecniche di nitrazione, prima su materiali organici comuni di origine naturale seguita poi dalla sintesi di nuove molecole dall’elevato potere esplosivo, hanno portato allo sviluppo degli esplosivi più comuni, rappresentati principalmente dagli esteri nitrici, come la nitroglicerina e il tetranitrato di pentaeritrite, PETN, oppure i nitrocomposti, sia nitroaromatici come il trinitrotoluene, TNT, e l’acido picrico, sia le nitroammine alifatiche, come la ciclotrimetilenetrinitrammina, RDX, e la ciclotetrametilenetetranitrammina, HMX. I chimici hanno iniziato sempre di più ad interessarsi alla preparazione di nuove sostanze esplosive, in cui gruppi funzionali con proprietà ossidanti e riducenti fossero presenti sulla stessa molecola, cercando così di poter accentuare, ed eventualmente modulare tutte quelle caratteristiche di un esplosivo che ne influenzano gli utilizzi pratici. Si iniziò dunque a comprendere l’importanza del gruppo nitro nelle molecole esplosive e a ricercare nuove sostanze con prestazioni, sensibilità e proprietà fisiche specifiche, rappresentando una delle sfide principali per l'industria chimica. In sintesi, la storia degli esplosivi è una testimonianza della continua innovazione e progresso nella scienza e nella tecnologia, e dei profondi impatti che questi sviluppi hanno avuto sulla società umana…