Explosions lors d'une démonstration (Marine Corps Air Station Miramar, Californie)

Un explosif est défini par un mélange de corps susceptibles lors de leur transformation, de dégager en un temps très court, un grand volume de gaz porté à haute température, ce qui constitue une explosion.

Histoire

La poudre à canon, seul explosif connu jusqu'au XVIII siècle, contenait du salpêtre, du soufre et du charbon de bois. En 1846, on utilisa le fulmicoton, de la nitrocellulose stabilisée synthétisée par Christian Schönbein.

Classification

De l'explosion résulte la création d'un front d'onde de pression. La vitesse de ce front d'onde détermine la classification des explosifs.

Il existe deux grands groupes d'explosifs :

les poudres (régime de déflagration) ;

les explosifs brisants (régime de détonation).

La différence entre les régimes de déflagration et de détonation n'est pas toujours simple. Selon les conditions d'utilisation, un explosif normalement déflagrant peut détoner, et un explosif normalement détonant peut déflagrer. Les poudres sont conçues pour un régime de déflagration, c’est-à-dire une onde subsonique (de 10 à 400 m·s). Les explosifs progressifs se situent entre les poudres et les brisants. Ils suivent le régime de détonation supersonique (de 2 000 à 3 500 m·s). Les explosifs brisants détonent également (de 4 000 à 9 000 m·s).

Les explosifs peuvent aussi être utilisés pour la propulsion de projectiles ou fusées sous forme de poudre ou propergol. Le régime est alors la combustion qui doit être très bien maîtrisée (exemple, les 2 boosters à poudre de chaque côté de la fusée Ariane).

Explosif déflagrant

Un explosif soufflant est un explosif qui provoque lors de son explosion une pression dans les directions de moindre résistance. Si on place une petite charge d'explosif soufflant sur un mur, lors de l'explosion la pression va s'appliquer à l'opposé du mur, le mur restera intact. Au contraire, si on avait placé une charge d'explosif brisant, le mur aurait été endommagé ou perforé.

La poudre noire, surtout utilisée pour les canons d'autrefois, les feux d'artifices et les pétards.

La poudre blanche (nitrocellulose), utilisée aussi dans certains propulseurs à réaction.

Les mélanges « faciles à réaliser » : mélanges à base de produits courants comme le fuel, engrais ou lessive, permettant de réaliser des explosifs artisanaux. Ils peuvent être utilisés au combat en l’absence de matériel plus sophistiqué (guérilla, guerre asymétrique, guerre civile...), ou pour des activités terroristes.

Explosif brisant

Un explosif brisant est un explosif qui applique, lors de son explosion, une pression sur la zone la plus résistante. Un exemple simple : si on place une petite charge d'explosif brisant sur un mur, lors de l'explosion la pression va s'appliquer sur le mur et provoquer la perforation du mur. Au contraire, si on avait placé une charge d'explosif soufflant, le mur n'aurait pas été perforé, mais il y aurait eu un fort effet de souffle dans la direction opposée au mur.

Utilisation d'explosifs par des sapeurs durant la Première Guerre mondiale

Les explosifs brisants ont une vitesse de détonation qui dépasse 6 050 m/s. Le plus puissant connu (l'octanitrocubane) atteint la vitesse de détonation de 10 100 m/s. On peut citer parmi eux les groupes -nitros et nitrates, les peroxydes organiques, les chlorates et les perchlorates, les halogénures d'azote, les azotures et les fulminates.

Ils sont généralement utilisés dans le domaine militaire ou dans le bâtiment. Pour la pyrotechnie, on préférera les explosifs déflagrants, car les brisants sont trop complexes à manipuler. De plus, ils sont souvent très toxiques et même parfois cancérigènes.

En génie civil, la nitroglycérine, trop instable, est inutilisable sous sa forme liquide courante; elle a son utilisation la plus répandue en médecine, car c'est un puissant vaso-dilatateur. Les ingénieurs civils lui préfèrent le plus souvent la dynamite, qui est de la nitroglycérine stabilisée par ajout d'un stabilisant (le plus souvent de la cellulose). Au XXI siècle, les explosifs dits plastiques, composés d'explosif et de gélatinisant (afin de « flegmatiser » la matière active), sont les plus utilisés.

En génie militaire, plusieurs explosifs sont utilisés :

La mélinite pure (connue sous le nom d'acide picrique ou bien encore de 2,4,6-trinitrophénol) n'est plus utilisée de nos jours, mais sert d'étalon pour donner le coefficient d'utilisation pratique (CUP) d'un explosif, mesurant sa puissance.

Le TNT ou trinitrotoluène a été largement utilisé pendant la Seconde Guerre mondiale.

L'hexolite ou RDX, dont la composition C-4 est un dérivé.

L'octolite (usage militaire exclusif) est dans les années 1980 l’explosif le plus puissant.

La donarite (nom commercial, de l'allemand Donner, « tonnerre ») est un explosif contenant 70 à 80 % de nitrate d'ammonium, 15 à 25 % trinitrotoluène, et 5 % de nitroglycérine. Sa vitesse de détonation est de 4 100 m/s. Utilisé par le génie militaire de la Wehrmacht, il est toujours employé dans l'exploitation minière.

Le tetrytol.

De la poudre d'aluminium est parfois ajoutée au TNT pour augmenter la puissance du souffle (ex : ammonal).

Formation et réglementation

Pour des raisons de sécurité des utilisateurs et de lutte contre le terrorisme, la mise en œuvre d'explosifs nécessite de suivre une formation et de respecter la réglementation en vigueur dans le pays.

Il faut disposer d'autorisations et être titulaire d'un permis ou d'un certificat. Ces diplômes se préparent lors d'une formation par un organisme agréé. Ils sont obtenus après réussite à un examen.

Il est en général interdit de fabriquer des explosifs. On peut se procurer ces derniers auprès de fabricants qui ne commercialisent que des produits ayant reçu un agrément technique.

L'utilisateur devra aussi respecter les règles concernant le transport et le stockage des explosifs.

Par ailleurs, le code pénal français propose une peine de trois ans d'emprisonnement et 45 000 euros d'amende pour diffusion à un public non professionnel de modes de fabrication d'engins explosifs. La peine peut aller jusqu'à cinq ans d'emprisonnement et 75 000 euros, lorsque la diffusion de cette information circule sur un média de type Internet.

Risques et dangers pour l'environnement ou la santé

Symbole du système général harmonisé de classification et d'étiquetage des produits chimiques indiquant un produit chimique explosif.

Les explosifs agréés sont des produits sûrs, mais peuvent présenter des dangers si les consignes de sécurité ne sont pas respectées lors de leur utilisation :

activation accidentelle d'éléments sensibles comme les détonateurs à la suite d'un choc, d'une perturbation électromagnétique

certains composants de certains explosifs sont toxiques, et peuvent être source d'intoxication due aux gaz dégagés par l'explosif dans un milieu mal ventilé

intoxication par contact avec la peau en manipulant les produits

périmètre de sécurité non respecté

projection ou déstabilisation de roches et autres matériaux

incident lors d'un tir nécessitant une intervention de l'artificier sur un dispositif endommagé

effet cancérigène ou de perturbateur endocrinien, pour certains explosifs (perchlorates par exemple)

eutrophisation, ou dystrophisation induite par les explosifs riches en azote quand ils sont solubilisés dans l'eau (y compris pour des explosifs modernes très stables dans l'air et réputés peu agressifs envers l'environnement car photodégradables), ou partiellement biodégradables, tels que le FOX-12 (N-guanylurea-dinitramide) ; ce dernier libère dans l'eau une grande quantité d'azote, dont sous forme d'ion nitrate (NO3-).

Remarque : les explosifs primaires comme les poudres sont tellement sensibles qu'ils peuvent réagir avec la seule électricité statique générée par le corps humain ou par frottements.

Dangers spécifiques des explosifs faits maison

Les feux d'artifices, explosifs faits maison, ou engin explosif improvisé (EEI), peuvent présenter des dangers pour l'utilisateur lors de leur fabrication, leur transport ou leur utilisation. Certains mélanges sont instables, ils détonent ou s'enflamment spontanément à des températures basses (40 °C), ou lors d'un faible choc, ou après un certain laps de temps. L'opérateur peut être blessé (main arrachée, brûlures, œil crevé, perte de l'audition, intoxication, éviscération partielle) ou tué. Ces engins ou mélanges peuvent provoquer des blessures à d'autres personnes et causer des dégâts matériels importants (parois et vitres soufflées, incendie).

Détection

Des détecteurs électroniques sont peu à peu mis au point, mais on a beaucoup utilisé et on utilise encore le flair de certains animaux comme les chiens, capables de détecter des soupçons de certains produits sous forme d'explosif préparé ou même sous forme de composant primaire (mercure, Baryum, Chlorates…), non sans risque parfois pour leur santé

Plusieurs méthodes (dont par analyse chimique et/ou signature isotopique) permettent de détecter la provenance de certains explosifs ou de leurs composants, dans le cadre d'enquêtes par exemple.

爆炸示范

炸药（Explosive material）是在一定的外界能量的作用下，由自身能量发生爆炸的物质。一般情况下，炸药的化学及物理性质稳定，但不论环境是否密封，药量多少，甚至在外界零供氧的情况下，只要有较强的能量（包括但不限于由起爆药所提供）激发，炸药就会对外界进行稳定的爆轰式作功。炸药爆炸时，能释放出大量的热能并产生高温高压气体，对周围物质起破坏、抛掷、压缩等作用。炸药能以其不同的性质去分类，例如以其扩张的速率去划分。一种物质如能产生爆轰（Detonation），即爆炸速度较音速要快的称作「猛炸药」；如只能产生爆燃（Deflagration），即爆炸速度慢于音速，即称作「低速炸药」如火药或发射药，现在使用上有别于炸药的。如以「爆感度」划分，即可分作一、二及三类，如只需极少能量或压力即可引爆的称作「起爆炸药」或「一级炸药」（primary explosives），爆感度较低的即可称作「传爆炸药」或「二级」及「三级炸药」（secondary or tertiary explosives）。

近代最知名的炸药为硅藻土炸药（Dynamite），这是诺贝尔在1866年所研发出来的安全炸药。在此之前所流行的炸药是硝化甘油，威力虽大但极不稳定，诺贝尔为此投身炸药研究，硅藻土炸药为其第一个成品。

种类

八硝基立方烷 八硝基立方烷（英文：Octanitrocubane，ONC）是一种新型高能炸药，分子式为C8(NO2)8，由立方烷的氢全部被硝基取代制得。它与三硝基甲苯类似，对震动的敏感度比较低，甚至用锤子砸也不会爆炸。 奥克托今 奥克托今（HMX），也称奥克托金、奥托金，是现今军事上使用的综合性能最好的炸药，具有八元环的硝胺结构，命名为“1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷”，化学名“环四亚甲基四硝胺”。HMX长期存在于乙酸酐法制得的黑索金（RDX）中，但是直到1941年才被发现并分离出来。HMX的撞击感度比TNT略高，容易起爆，安定性较好，但成本较高。通常用于高威力的导弹战斗部，也用作核武器的起爆装药和固体火箭推进剂的组分。 特屈儿 特屈儿（Tetryl），也称2,4,6-三硝基苯甲硝胺，是一种炸药，分子式为C7H5N5O8。纯品为白色无味晶体，但不纯或受光时会发黄。微溶于水。 六硝基六氮杂异伍兹烷 2,4,6,8,10,12-六硝基-2,4,6,8,10,12-六氮杂异伍兹烷，简称六硝基六氮杂异伍兹烷、HNIW，俗称CL-20，是具有笼型多环硝胺结构的一个高能量密度化合物，分子式为C6H6N12O12，为白色结晶。它由美国的尼尔森（Nielson）博士于1987年首先制得，主要用作推进剂的组分。 高氯酸铵 高氯酸铵，或称过氯酸铵，是一种白色的晶体，分子式为NH4ClO4，有潮解性。它通常可以用来制造炸药、烟火，由于分解产生大量气体，过去也用作火箭燃料，并用作分析试剂。 三过氧化三丙酮 缩写TATP，又称“熵炸药”。 六亚甲基三过氧化二胺 六亚甲基三过氧化二胺（HMTD、六甲氧胺）是一种撞击感度很高的炸药，常用作起爆药，由Legler在1885年首先制得。HMTD较稳定，起爆力超过雷汞和苦味酸钾，但低于叠氮化铅。其制备方法简单，原料易得，曾用于矿井中的爆破，但已被更稳定的特屈儿等炸药所取代。 目前HMTD大多用作自杀式袭击炸弹中，恐怖分子在伦敦七七爆炸案与****时使用的炸药中也可能含有HMTD。 硝酸铵 硝酸铵是极其钝感的炸药，比安全炸药C4更为钝感。一支工业8#雷管（起爆C4只是用6#就可以了）都不足以起爆混合了敏化剂的硝酸铵。硝酸铵是最难起爆的硝酸炸药，撞击感度是：50kg锤50cm落高，0%爆炸。相比起著名炸药硝化甘油的200g锤，20cm落高，100%爆炸的感度，可见硝酸铵的钝感。而且硝酸铵一旦溶于水，起爆感度更是大大下降，根本是人力不可能撞击引爆的。 主要用作肥料及工业用和军用炸药。并可用于杀虫剂、冷冻剂、氧化氮吸收剂，制造笑气、烟火等。 三硝基甲苯 2,4,6-三硝基甲苯（英文：Trinitrotoluene，缩写：TNT）是一种无色或淡黄色晶体，溶点为354 K（80.9°C）。它带有爆炸性，是常用炸药成份之一，例如混和硝酸铵可成为阿马托炸药。它由甲苯经过硝化而制成。它的IUPAC命名是2,4,6-三硝基甲苯，由于本身为黄色晶体，所以与苦味酸同时世称「黄色炸药」。 精炼的三硝基甲苯十分穏定。与硝化甘油不同，它对于摩擦、震动等都不敏感。即使是受到枪击，也不容易爆炸。因此它需要雷管起动。它也不会与金属起化学作用或者吸收水份。因此它可以存放多年。但它与碱强烈反应，生成不稳定的化合物。 每公斤TNT炸药可产生420万焦耳的能量。值得注意的是三硝基甲苯比脂肪（38MJ/kg）和糖（17MJ/kg）释放更少的能量，但它会很迅速地释放能量，这是因为它含有氧可作为助燃剂，不需要大气中的氧气。而现今有关爆炸和能量释放的研究，也常常用「公斤黄色炸药」或「吨黄色炸药」为单位，以比较爆炸、地震、行星撞击等大型反应时的能量。 黑索金 黑索金，或译海扫更，是英文Hexogen的译称，化学名环三亚甲基三硝胺（cyclotrimethylenetrinitramine），缩写RDX，一种军用高能炸药。 黑索金又名为旋风炸药，化学式(CH2NNO2)3，白色，密度1.816/cm。原设想用于医药，后来因为威力巨大（比硝化甘油强，是TNT的158%），被发展作炸药用途。爆速达8750m/s，而且起爆容易，是综合性极佳的炸药。此外，还用作毒鼠药。1899年德国在发表的专利中首次叙述制造黑索金，当时并没有提出作为炸药而是推荐作为医用药物，后来的发表的专利中提出了用于制造无烟发射药。 C3 C4炸药 C4炸药（C-4 explosive）是可塑炸药的一种。属于“C”系列炸药（有C1-6各种配方），成分不定，常出现在电影电视中。它的爆炸当量为1.34。当密度为1.59g/cm3时，C4爆速可达8040m/s。在77摄氏度贮存时不渗油，在-54至77摄氏度时保持可塑性。 C4炸药由爆炸物、塑料粘合剂、可塑剂以及标签剂（taggant）如2,3-二甲基-2,3-二硝基丁烷（DMDNB）组成。其中爆炸物为RDX（旋风炸药），大约占总重的91%。可塑剂通常为己二酸二辛酯或癸二酸二辛酯（5.3%），粘合剂为聚异丁烯。 C4炸药的稳定性非常高，只能结合引爆剂以电雷管引爆。即使受到枪击也不会被引爆，被放到火中也只会慢慢地燃烧。越南战争时，士兵在巡逻期间曾通过点燃C4炸药来给自己取暖。 PETN 季戊四醇四硝酸酯（PentaErythritol TetraNitrate，简称PETN，又Penthrite）是已知最强烈的炸药之一，其相对有效指数（R.E. factor）达1.66。由于它是一种比TNT对撞击及摩擦更敏感的炸药，所以一般不会单独使用，而是与其他材料配合使用。一般来说，PETN主要用于地雷的药引，用以在受压时燃点其他稳定性较高的炸药。 Torpex 铝末混合炸药（Torpex）是比TNT更强50%的次级炸药（secondary explosive），。Torpex是由42%的RDX、40%的TNT和18%铝粉混合而成，它自1942年下半年起用于第二次世界大战，其名称来源于鱼雷（'Torpedo)炸药（Explosive'）的缩写，它原来是为了用于鱼雷而开发的。Torpex在水下军火开发上发挥了重要作用。 叠氮化铅 叠氮化铅（Pb(N3)2）是一种炸药，为有毒的晶状固体。 叠氮化铅感度很强，通常在水和绝缘橡胶容器中储存。从约150mm的高度落下，或7mJ的静电放电都会导致它的爆炸。爆速大约为5.18km/s，可用作引爆其它炸药，密度4.71 g/cm³，通常为白色至淡黄色的粉末。 叠氮化银 叠氮化银（化学式：AgN3），白色固体，难溶于水和碱液，可溶于稀硝酸，具爆炸性。 叠氮化铜 有毒，遇酸分解为叠氮化氢。黑棕色粉末或晶体。比重为在25摄氏度时2.604。爆炸温度为215℃。属高感度炸药。很难溶于水，但微溶于酸（包括醋酸）和液氨。在空气中加热则迅速分解为铜和氮气。容易被水合肼溶液还原为叠氮亚铜。潮湿时无爆炸危险，干燥时或用乙醚润湿时对摩擦极敏感。置于火焰中发生爆炸，其起爆剂爆炸能力比叠氮化铅强6倍，比雷汞强450倍。 雷汞 雷酸汞颜色因为制造比率不同而变因，有灰、灰白、淡黄白等色。纯的雷汞属于淡黄白色。雷酸汞为较为敏感又猛烈的爆药，微受碰撞、摩擦或与燃烧体、加热体互相接触，即发生爆炸，故用于起爆用药。有毒，制备过程和爆炸时放出的气体都有毒性，故雷汞目前已被更稳定的起爆药所代替，如叠氮化铅、斯蒂芬酸铅和二硝基重氮酚等。 黑火药 火药又被称为黑火药，是一种早期的炸药。现在虽然已经被无烟火药及三硝基甲苯等炸药取代，但是现在还有生产以作为烟火、鞭炮、模型火箭以及仿古的前镗上弹枪枝的发射药使用。 苦味酸 苦味酸、2,4,6-三硝基苯酚是炸药的一种，缩写TNP、PA，纯净物室温下为略带黄色的结晶。它是苯酚的三硝基取代物，受硝基吸电子效应的影响而有很强的酸性，名字由希腊语的πικρος—“苦味”得来，因其具有强烈的苦味。其难溶于四氯化碳，微溶于二硫化碳，溶于热水、乙醇、乙醚，易溶于丙酮、苯等有机溶剂。 干燥的苦味酸敏感度较低，仅略高于TNT，储存和运输都比较安全。但是某些苦味酸盐的感度较高，因此储存苦味酸必须用非金属容器，装于弹体中的苦味酸必须经过严格的干燥，以阻止苦味酸腐蚀金属，生成高感度的盐。 苦味酸的氧平衡为-45.39%，爆发点320℃（5s），当密度为1.70g·cm时，爆热和爆速分别为4.52MJ·kg和7.35km·s；密度为1.72g·cm时，爆压为26.5GPa，爆温约3000K，爆容约680L·kg。撞击感度24%-36%，对摩擦不敏感。做功能力为315cm（铅孔扩张值），等效105%TNT当量；猛度16mm（铅柱压缩值），等效103%TNT当量。 硅藻土炸药 硅藻土炸药（英语：Dynamite）又称为黄色炸药，是瑞典科学家阿尔弗雷德·诺贝尔于1866年发展出的一种炸药。主要成份是硝化甘油与木屑（或是任何可以吸附液体的物质）、硝石和碳酸钙混制而成。诺贝尔最初使用硅藻土（Diatomaceous earth，又名diatomite）作为吸附硝化甘油的物质，在1867年诺贝尔得到硅藻土炸药的专利权。 B炸药 B炸药在美国以及西欧国家的军火中非常常见，是从二战初期直至1950年的标准爆炸物，直到一种更安全的炸药开始逐渐取代它的位置。一些NATO的军火商，例如Mecar依然在使用B炸药制造产品。 B炸药与Cyclotol相似，后者有着更高的RDX含量（接近75%）。 硝化甘油 硝酸甘油（Nitroglycerin），又称硝酸甘油酯、三硝酸甘油酯、三硝酸丙三酯，是甘油的三硝酸酯，是一种爆炸能力极强的炸药。1847年由都灵大学的化学家索布雷洛（Ascanio Sobrero）发明。常有人误解「硝酸甘油」是瑞典化学家阿尔弗雷德·诺贝尔（Alfred Bernhard Nobel）发明的，事实上诺贝尔只是当时最大的硝酸甘油制造商，让他致富的是在1866年利用硝酸甘油发展出的硅藻土炸药（Dynamite）。