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Space Shuttle e chimica

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Per fornire la spinta allo Space Shuttle durante la fase di decollo occorre una energia elevatissima e quindi la navicella è dotata del Solid Rocket Booster ovvero un razzo a propellente solido.

Il conto alla rovescia che avviene quando lo Space Shuttle è mandato in orbita è la fase più emozionante della missione spaziale.  Quando si sente pronunciare il fatidico numero zero avviene l’accensione dei razzi  il decollo.

Composizione

La miscela di propellente contiene:

Le due reazioni di ossidoriduzione che avvengono sono:

 2 (NH4)ClO4(s) + 2 Al(s) → Al2O3(s) + 2 HCl(g) + 2 NO(g) + 3 H2O(g)

 6 (NH4)ClO4(s) + 10 Al(s) →  5 Al2O3(s) +  6 HCl(g) + 3 N2(g) + 9 H2O(g)

L’ossido di alluminio  è un solido bianco e viene disperso nei prodotti gassosi creando quella tipica scia bianca caratteristica dei lanci dello Shuttle.

Si noti che in entrambe le reazioni l’alluminio, l’azoto e il cloro variano il loro numero di ossidazione: nella prima reazione l’alluminio passa da numero di ossidazione zero a +3 e il cloro passa da numero di ossidazione +7 a – 1.

Nella prima reazione  l’azoto passa da numero di ossidazione – 3 a +2 mentre nella seconda reazione  passa da numero di ossidazione -3 a 0.

La reazione, estremamente esotermica,  riscalda l’interno del booster a propellente solido alla temperatura di 3200 °C portando all’espansione dei gas che sono in grado di sollevare lo Shuttle.

I booster a propellente solido producono circa il 71% dell’energia necessaria e la parte rimanente viene fornita da un’ulteriore reazione di ossidoriduzione dalla reazione tra idrogeno e ossigeno:

2 H2 + O2 2 H2O

che è molto esotermica e il calore generato porta la temperatura a oltre 3300 °C; ciò provoca l’espansione del vapore acqueo con un’ulteriore spinta verso l’alto.

… e via nello spazio

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