Étude théorique des incompatibilités chimiques du nitrate d’ammonium et de ses mécanismes de décomposition - Archive ouverte HAL Access content directly
Journal Articles Rapport Scientifique INERIS Year : 2013

Étude théorique des incompatibilités chimiques du nitrate d’ammonium et de ses mécanismes de décomposition

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Abstract

Although pure ammonium nitrate (AN) is generally used safely (as chemically relatively stable at normal temperature and pressure), significant accidents occurred causing a number of deaths and injuries as dramatically demonstrated by the Toulouse disaster in September 2001. Indeed, it is well known that when ammonium nitrate is mixed with combustible materials, metals, acids, chlorides, sulfates and sodium dichloroisocyanurate, its explosive properties can be considerably increased. Despite its large use and its latent risk of accidental detonation under specific conditions, the decomposition mechanism of ammonium nitrate and its evolution in presence of contaminants are not yet unambiguously defined as many hypotheses remain. Complementary to experimental methods (such as Differential Scanning Calorimetry) which are commonly used to describe incompatibilities between substances (in terms of energy release and temperature of decomposition), molecular modeling was used as a valuable and reliable tool to better understand the reactions involved in this process. In a first step, a study of all the available mechanisms of AN decomposition, in terms of structural and energetic characterization of reaction intermediates and products, was conducted at DFT (Density Functional Theory) level of theory.
La maîtrise du risque chimique dans l’environnement industriel nécessite une identification rapide et précise des incompatibilités pouvant exister lors du mélange de substances chimiques. Jusqu’à présent, cette identification s’effectue par des essais de Differential Scanning Calorimetry (DSC) en laboratoire et les résultats sont collectés, par exemple, dans les fiches de données de sécurité (FDS) de chaque produit et dans de nombreuses tables d’incompatibilité existant dans la littérature. Cependant, les informations fournies sont limitées et ne permettent pas d’identifier ni de comprendre la relation cause-effet de l’incompatibilité entre deux substances concernées, ni le mécanisme chimique par lequel cette incompatibilité se produit. Dans ce contexte, la prédiction a priori de la réactivité entre deux molécules ou plus par modélisation moléculaire devient un outil complémentaire aux essais expérimentaux pour pouvoir comprendre et prédire de manière fiable les chemins réactionnels, les produits qui se forment et la chaleur qui peut se libérer lorsqu’on mélange des substances chimiques. La thèse de Stefania Cagnina (2011-2014), en collaboration avec Chimie ParisTech, vise à comprendre à l’échelle moléculaire quelques mécanismes d’incompatibilité mettant en jeu le nitrate d’ammonium (NA) en utilisant les outils de chimie quantique, notamment la théorie de la fonctionnelle
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Origin : Publication funded by an institution

Dates and versions

ineris-01869453 , version 1 (06-09-2018)

Identifiers

  • HAL Id : ineris-01869453 , version 1

Cite

Stefania Cagnina, Guillaume Fayet, Patricia Rotureau. Étude théorique des incompatibilités chimiques du nitrate d’ammonium et de ses mécanismes de décomposition. Rapport Scientifique INERIS, 2013, 2012-2013, pp.24-26. ⟨ineris-01869453⟩

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