1.1.4 Кислородный баланс

У бризантных взрывчатых веществ в большинстве случаев окислителем является кислород. Речь идёт, конечно, о кислороде, входящем в состав взрывчатого вещества. Если при взрывном превращении весь кислород расходуется на полное окисление горючих компонентов, то такие вещества или смеси называются стехиометрическими. У реальных взрывчатых и горючих веществ имеет место избыток или недостаток кислорода. В случае избытка кислорода в продуктах взрыва не содержится опасных для здоровья человека соединений. Недостаток кислорода влечёт за собой реальную возможность образования ядовитых соединений (СО, и др.). Поэтому перед испытанием прострелочной и взрывной аппаратуры, вскрытием корпусов частично сработавших устройств, применением взрывных устройств в закрытых помещениях необходимо знать и уметь оценивать такую характеристику, как кислородный баланс. Кислородный баланс ВВ может быть положительным и отрицательным. Положительный кислородный баланс - избыток кислорода в граммах остающийся недоиспользованным при полном окислении 100 граммов вещества. Имеет обозначение: + 20 . Отрицательный кислородный баланс - недостаток кислорода в граммах, по сравнению с необходимым его количеством для полного окисления 100 граммов вещества. Обозначается как – 30.

Рассмотрим некоторые примеры определения кислородного баланса. Из самого определения кислородного баланса следует, что максимальный кислородный баланс имеет чистый кислород +100. Для определения кислородного баланса чистого водорода составим уравнение реакции 2H₂+ O₂ = 2 H₂ O , и пропорцию 4: 32=100: x , откуда x = 800 или кислородный баланс чистого водорода равен - (– 800). Это - максимальный отрицательный кислородный баланс.

Определим кислородный баланс для некоторых других веществ, считая, что азот не участвует в реакциях. Для четырёхокиси азота он равен +70 (N₂O ₄ N₂ + 2O₂ ) Пропорцию составляем исходя из следующих соображений: при распаде N₂O₄ (92 г – мол.) выделяется 64 г-мол. кислорода, а при распаде 100г N₂O₄ выделится x г кислорода. Для тетранитрометана С(NO₂)₄ кислородный баланс составляет +49 (СО₂+4N+3O₂) 196 : 96=100:x.

Гексоген имеет отрицательный кислородный баланс (C₃ H₆ O₆ N₆) равный - 21,6; у тротила он ещё больше (C₇ H₅ N₃O₆ ) – (-74).

1.1.5 Выводы к первой главе

Для того чтобы горение смесей было признано взрывным, процесс должен обладать следующей совокупностью свойств:

• основная окислительная реакция в горючей смеси должно происходить без участия кислорода воздуха;

• реакция окисления должна быть экзотермической;

• скорость процесса должна быть большой, для того чтобы обеспечить быстрый переход всей горючей смеси в газообразное состояние и тем самым создать высокую концентрацию энергии на начальной стадии расширения продуктов реакции;

• газообразование должно быть значительным, так как объём газов и их температура

• определяют эффективность перехода потенциальной энергии горючей смеси в кинетическую энергию или механическую работу.

Для развития процесса детонации во взрывчатом веществе необходимо чтобы продукты реакции и сам процесс обладали следующими свойствами:

• основная окислительная реакция во взрывчатом веществе должно происходить без участия кислорода воздуха;

• частицы, представляющие собой продукты реакции, должны находиться в возбуждённом состоянии и обеспечивать локальное выделение большей части энергии из зоны реакции на фронт этой зоны, приводя к огромной концентрации энергии ( то есть энергия из зоны химической реакции стекается в область большего давления);

• частицы, представляющие собой продукты реакции, могут находится в возбуждённом состоянии ограниченное время, что требует высоких скоростей процесса;

• при наличии первых трёх свойств экзотермичность реакции и газовыделение способствуют увеличению импульса и работы, совершаемой детонацией;

• отсутствие экзотермичности и газовыделения не исключает детонации, но делает её низкоэнергетичной, характерной для инициирующих ВВ.