Structure cristalline et caractère détonique des cristaux moléculaires nitrés

¹ Département de Recherches Physiques, URA D0071, Université P. et M. Curie Tour 22, 4 place Jussieu, 75252 Paris Cedex 05, France.
² Laboratoire de Réactivité du Solide, Université de Bourgogne, 21100 Dijon, France.
³ Laboratoire Ondes et Structures Cohérentes, Université de Bourgogne, 21100 Dijon, France.

Résumé

Afin de comprendre l'origine du caractère détonique d'un composé énergétique à l'état solide, on recherche des conditions caractéristiques liées à sa structure cristalline; on procède ici à une analyse comparée de dérivés nitrés explosifs et non explosifs. A l'échelle macroscopique, on définit la densité volumique du cristal en NO₂ (ρN) dont la valeur critique distingue, parmi les 46 composés nitrés étudiés, les explosifs des autres. ρN, corrélée à la vitesse de détonation, se rattache à la probabilité de rencontrer dans le cristal les enchaînements moléculaires entre groupements NO₂. Ils définissent les potentiels intermoléculaires, supports de propagation des détonations induites par choc. A l'échelle microscopique, par analyse cristallographique visualisée sur ordinateur. on dissocie les enchaînements longitudinaux (détonation) des enchaînements transversaux (dispersion de l'énergie) dont la plus ou moins grande rigidité favorise plus ou moins la vitesse, voire étouffe la détonation. L'anisotropie des détonations dans un monocristal s'interprète en partie sur ce résultat.

Abstract

In order to understand the origin of the characteristic detonic behavior of an energetic compound in the solid state, some crystalline structure conditions are investigated. A comparative analysis between two nitro containing compound series, explosive and non explosive, is made. At a macroscopic level the volumic density in NO₂ (ρN), is defined. Its critical value allows distinguishing among 46 nitro compounds between those which are explosive and those that are not. The index ρN correlates with the detonation velocity and gives an idea of the probability of having associations in the crystal molecular chains between NO₂ groups. These intermolecular interactions are the supports of shock-induced detonation propagation. At a microscopic level, using crystallographic analysis as visualized by graphics, longitudinal chains (detonation) are dissociated from transversal ones (energy dispersion), the more or less rigidity of which favours more or less the velocity and even in quenching the detonation. Detonation anisotropy in a monocrystal may be understood in part with this result.