Descomposición de materiales energéticos en fase condensada: interacción entre mecanismos uni- y bimoleculares

Área de la Ciencia:

• Química Química es la química.
• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Química computacional es la química computacional.

Sus antecedentes:

• La energía de activación es crítica para el rendimiento explosivo.
• La reducción de la energía de activación en los nitroaromáticos de fase condensada es un rompecabezas de larga data.
• La descomposición en fase gaseosa difiere mecánicamente de la descomposición en fase condensada en explosivos.

Objetivo del estudio:

• Para racionalizar la energía de activación reducida en explosivos nitroaromáticos de fase condensada.
• Para investigar el cambio mecanicista de la descomposición unimolecular en fase gaseosa a la descomposición bimolecular en fase condensada.
• Para aclarar el origen de las diferencias de energía de activación entre las fases gaseosa y condensada para el 2,4,6-trinitrotolueno (TNT).

Principales métodos:

• Utilizó cálculos de estructura electrónica.
• Se emplearon simulaciones de dinámica molecular reactiva (ReaxFF-lg).
• Probó la química de la fase condensada bajo condiciones extremas de temperatura y presión.

Principales resultados:

• Identificó un cambio mecánico de reacciones unimoleculares a reacciones bimoleculares radicales en la fase condensada.
• Se identificaron las principales reacciones radicales bimoleculares responsables de la ruta de baja energía de activación.
• Explicó la diferencia significativa entre las energías de activación en fase gaseosa (~62 kcal/mol) y en fase condensada (~35 kcal/mol) para el TNT.

Conclusiones:

• La reducción de la energía de activación en los nitroaromáticos de fase condensada se atribuye a un cambio a las vías radicales bimoleculares.
• Esto contrasta con las nitraminas y los ésteres de nitrato, que se descomponen unimolecularmente en ambas fases.
• La reactividad de los explosivos a base de nitro se puede entender a través de la interacción de procesos uni- y bimoleculares.