pyrotechnie - chimie.

pyrotechnie - chimie. 1 PRÉSENTATION pyrotechnie, science des explosifs donnant par déflagration des effets lumineux, sonores et / ou fumigènes, accompagnés des artifices destinés à les faire détonner : amorces, mèches, détonateurs. Les feux d'artifice sont principalement utilisés dans les spectacles pyrotechniques ou les truquages pour le théâtre ou le cinéma. Les artifices éclairants dont se servent les militaires et les appareils produisant de la fumée sont également considérés comme des feux d'artifice. Il existe enfin des artifices agricoles, servant à éloigner les animaux nuisibles ou à protéger les arbres du gel, et des artifices industriels, utilisés principalement pour la signalisation. Jusqu'au XXe siècle, la pyrotechnie regroupait toutes les connaissances dans le domaine des explosifs. De nos jours, le terme pyrotechnie s'applique surtout aux artifices produisant un effet visuel : éclairage, effet traçant, signalisation. 2 HISTORIQUE Les premières applications de mélanges explosifs, en Chine et en Europe, datent des premiers siècles apr. J.-C. Les Grecs utilisaient déjà le feu grégeois et les Chinois fabriquaient des fusées et de la poudre à canon, dès la dynastie Song. Les Arabes apprirent à utiliser la poudre noire pour propulser des projectiles au cours du XIIIe siècle. Les Mongols auraient introduit la poudre à canon et les fusées chinoises en Europe vers 1240. Leur usage se généralisa au XIVe siècle, au moment où le fusil fut inventé. Les projectiles et la poudre à canon se mirent en place grâce à des négociants spécialisés dans le domaine militaire, également recherchés pour réaliser des feux d'artifice utilisés lors de célébrations de victoires ou de paix. Pendant la Renaissance, deux écoles de pyrotechnie s'imposèrent en Europe, une en Italie et l'autre à Nuremberg, en Allemagne. L'école italienne se focalisa sur la conception de feux d'artifice élaborés et l'école allemande sur leurs applications scientifiques. Ces écoles apportèrent une contribution significative au développement ultérieur de la pyrotechnie. Vers le milieu du XVIIe siècle, les feux d'artifice furent mis en oeuvre à une échelle inégalée en Europe pour les divertissements. 3 COMPOSITION La plupart des feux d'artifice sont essentiellement constitués d'une substance riche en oxygène et d'un combustible riche en carbone et en hydrogène. Le mélange de salpêtre (nitrate de potassium), de noir de charbon et de soufre, appelé poudre noire, fut utilisé jusqu'au XIXe siècle. Après 1800, le chlorate de potassium remplaça partiellement ou totalement le nitrate de potassium dans le mélange explosif. Ce dernier est le siège d'une réaction chimique qui s'accompagne d'une détonation ou d'une déflagration. Des additifs interviennent également : des liants et des stabilisants, ainsi que des adjuvants, qui freinent ou accélèrent la combustion. On peut citer l'amidon, les gommes, les sucres, des gommes-laques et de nombreux dérivés du pétrole, fréquemment utilisés dans les mélanges à la place du noir de charbon et du soufre. Certaines couleurs sont apportées en incorporant des dérivés métalliques, qui brûlent en émettant une flamme colorée. 4 COULEUR Jusqu'au XXe siècle, seules les couleurs orange et jaune pouvaient être produites ; le rouge et le vert n'apparurent qu'à la fin du XIXe siècle. Les bleus et violets sont très récents et découlent des avancées scientifiques dans le domaine de l'émission lumineuse. Ainsi, le rayonnement du corps noir et l'émission atomique ou moléculaire d'un ou plusieurs composants sont responsables des couleurs apparentes observées dans les feux d'artifice. 4.1 Rayonnement du corps noir Certains solides chauffés à une certaine température émettent de la lumière, dont la longueur d'onde dépend de la température. Par exemple, le charbon produit une couleur rouge vers 600 °C, orange vers 950 °C, jaune vers 1 200 °C et blanche audelà. En incorporant des granulés métalliques ou du charbon à un mélange explosif dont on connaît la température de combustion, on peut obtenir l'ensemble de ces couleurs. 4.2 Émission atomique ou moléculaire Un grand nombre d'atomes ou de molécules, lorsqu'ils sont excités à l'état gazeux, réémettent de la lumière visible. Néanmoins, peu d'entre eux peuvent être utilisés directement dans les feux d'artifice, car ils sont trop réactifs ou correspondent à une trop large gamme de couleurs. Voici quelques exemples de composés colorés utilisés en pyrotechnie : on obtient du bleu à partir de l'émission moléculaire du chlorure de cuivre (CuCl), du vert avec du chlorure de baryum (BaCl), du rouge à partir de sels de strontium, de l'orange avec du chlorure de calcium (CaCl) et du jaune par émission atomique du sodium. Voir aussi Couleur. 5 APPLICATIONS Outre les spectacles de feux d'artifice, la pyrotechnie fournit d'excellents moyens de signalisation ou d'éclairage, particulièrement la nuit. Cependant, les applications pyrotechniques militaires les plus importantes sont les fumées et les écrans de fumées. 5.1 Feux militaires et écrans de fumée Entre la Première et la Seconde Guerre mondiale, des études furent menées sur les fumées chimiques qui donnent naissance à des nuages lourds au contact de l'air (généralement pour protéger les plantes contre le gel). Ces fumées sont formées avec certains produits chimiques, comme l'acide chlorosulfonique, l'hexachloroéthane ou le tétrachlorure de titane. Ils réagissent avec la vapeur d'eau atmosphérique en formant un nuage opaque. En 1940, plusieurs scientifiques américains, dont le chimiste américain Irving Langmuir, menèrent une étude théorique et expérimentale sur la fumée. Ils découvrirent qu'une fumée forme un écran efficace lorsqu'elle est constituée d'un aérosol de particules de taille homogène. Ils observèrent également qu'une fumée noire ou colorée absorbe la lumière, alors qu'une fumée blanche la disperse et trompe plus facilement un observateur, ce deuxième cas étant préférable pour des applications militaires. 5.2 Industrie et sécurité Les feux d'artifice ont aussi des applications civiles. Les thermites, mélanges d'aluminium en poudre et d'oxyde ferrique, sont très utilisées pour le soudage. Les artifices éclairants peuvent être employés sur les voies routières pour la signalisation des travaux ou de mauvaises conditions de circulation, ainsi que par les navigateurs et les aviateurs comme moyen visuel de communication en cas d'urgence. Voir aussi Explosifs. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Tous droits réservés.