jeudi 9 octobre 2014

Les explosifs non-nucléaires les plus puissants



L'explosif non-nucléaire le plus puissant que l'on connaisse est l'heptanitrocubane, bien qu'il ne soit pas forcément le plus dangereux ni le plus utilisé, ce titre revenant probablement au HMX. Le composé qui pourrait détrôner ces deux explosifs est la version à 8 liaisons nitrées de l'heptanitrocubane, l'octanitrocubane, à condition de le synthétiser et de le compacter correctement...

On qualifie généralement d'explosion, la soudaine libération d'un gaz qui, en prenant du volume en très peu de temps, provoque une compression de l'air environnement et un effet de souffle. Plus précisément, l'explosion consiste en un brusque changement d'une ou plusieurs matières en une ou plusieurs autres ayant un volume plus élevé (cela s'accompagne souvent d'un changement d'état, par exemple, liquide --> gaz). Ce changement engendre une surpression locale qui va s'harmoniser avec la pression environnementale, créant ainsi un effet de souffle plus ou moins fort : une déflagration si le front d'expansion se déplace à une vitesse inférieure à celle du son, ou une détonation (entraînant alors une onde de choc) si le front d'expansion se déplace à une vitesse supérieure.

De nombreux explosifs sont très connus et très utilisés, au point qu'on les rencontre souvent dans le langage courant : TNT (trinitrotoluène), dynamite, C4, Semtex... Parmi ceux moins connus, l'heptanitrocubane, le HMX et l'octanitrocubane sont considérés comme les plus puissants, mais il existe en fait plusieurs sortes de puissance, en ce sens que plusieurs caractéristiques permettent de qualifier les explosifs, par exemple : 
  • la vitesse de libération (de création des sous-produits à partir des produits explosifs)
  • la vitesse de propagation, de déflagration ou de détonation (la vitesse du front d'expansion : vélocité explosive)
  • la capacité à déplacer des objets via l'effet de souffle
  • le volume des produits résultant par rapport au volume initial
  • etc...
Il est donc difficile de déterminer le plus puissant des explosifs dans la mesure où certains d'entre eux auront des valeurs plus élevées et plus faibles que celles des autres, sur des caractéristiques précises. On compare généralement (souvent approximativement) la puissance des explosifs par l'énergie libérée, mesurée en tonne de TNT (4,184 Gigajoules la tonne), où on normalise ce résultat pour obtenir un coefficient  : le coefficient d'efficacité, ou facteur d'efficacité relative, du TNT vaut donc 1. Pour comparaison, la poudre noire à un F.E.R. de 0,55, la dynamite, 1,25, le Semtex, 1,35, la nitroglycérine, 1,54.

Le HMX

Aussi nommé octogène ou cyclotétraméthylène-tétranitramine, cet explosif est probablement le plus puissant dont des applications sont développées, puisqu'il sert, du fait de l'effroyable énergie qu'il libère, de carburant solide pour fusée, mais aussi de détonateur (notamment, pour les bombes nucléaires : malgré ce que montrent les films hollywoodiens, déclencher une réaction nucléaire n'est pas si simple), ou en tant qu'explosif primaire dans des missiles. Ce composé est très cher à créer, il n'est donc utilisé pratiquement qu'en application militaire.

Sa composition moléculaire consiste en un anneau d'atomes d'hydrogène et de carbone (CH2), séparés des autres par un atome d'azote (N), chacun de ces atomes étant lié à un groupe nitré (NO2). L'explosion du HMX libère notamment des gaz toxiques.

Sa vélocité explosive atteint 9100 m/s, et son coefficient d'efficacité atteint 1,70

L'octanitrocubane

Cet explosif synthétisé en 1999 se présente sous la forme moléculaire d'un cube de carbone, chacun étant lié à un groupement nitré (N2O). C'est un explosif expérimental qui ne possède donc aucune application industrielle ou militaire, pour le moment.

Sa vélocité explosive atteint 10100 m/s, et son coefficient d'efficacité atteint 2,38. C'est l'indice le plus élevé que l'on connaisse, concernant les explosifs non-nucléaires. C'est également le plus "rapide" des explosifs, dépassant par sa vélocité de détonation, le précédent détenteur du record, le DDF (4,4’-Dinitro-3,3’-diazenofuroxan), avec 10 km/s.

A ce jour, on le considère comme le plus puissant des explosifs non-nucléaires, bien que sa nature n'en permette que difficilement l'étude, et que ces données restent sujettes à controverse. 

L'heptanitrocubane

C'est l'homologue à 7 groupes nitrés de l'octanitrocubane, qui, bien que disposant de moins d'oxygène, se révèle, dans la pratique, plus puissant.

Sa vélocité explosive atteint 9200 m/s, et son coefficient d'efficacité est inconnu : on n'en a pas encore synthétisé suffisamment pour en avoir une idée précise, mais théoriquement, celui-ci devrait être le plus élevé connu à ce jour, davantage, même, que celui de l'octanitrocubane, du fait de la configuration des molécules : l'heptanitrocubane peut en effet être plus facilement compacté en cristaux et permet d'atteindre une densité explosive plus importante que son homologue à 8 groupes nitrés.

Explosifs nucléaires

A titre de comparaison, le facteur d'efficience relative de la bombe atomique Fat man, larguée sur Nagasaki, atteint 4500. Ce même facteur atteint 2,1 millions pour la plus grosse bombe jamais construite, la Tsar bomba. La palme revient à la bombe à trois étages B41, avec un F.E.R. de 5,4 millions.

Mao-Xi Zhang, Philip E. Eaton, Richard Gilardi (2000). "Hepta- and Octanitrocubanes". Angewandte Chemie International Edition 39 (2): 401–404.