1.1.2 Условия, определяющие возможность химического взрыва

Условия, определяющие возможность химического взрыва: экзотермичность, образование газов, большая скорость реакции и способность ее к самораспространению.

Возможность химического взрыва определяется четырьмя условиями.

Все эти условия взаимозависимы. Так, большая скорость реакции определяется не только константой скорости, но и температурой, достигнутой при реакции и давлением. Наличие газов также обусловлено тепловым эффектом.

а) Экзотермичность превращения ВВ

Взрывчатыми могут быть только такие вещества, при химическом превращении которого выделяется теплота. Так как если химическое соединение эндотермично, то есть образовалось из элементов с поглощением тепла, то при обратном процессе – распаде соединения на элементы − соответствующее количество тепла выделится. Примером может служить хлористый азот.

Реакция взрывчатого разложения трихлорида азота:

Способность к экзотермической реакции зависит от химической структуры вещества, от энергии связи между атомами. Работу по систематизации этой зависимости провел Вант - Гофф. Способность к экзотермической реакции и является главным условием взрывчатости.

Эндотермические соединения могут быть получены при разных сочетаниях атомов элементов в молекуле. Такими являются соединения, содержащие группировки:

Главное практическое значение в современной технике имеют ВВ, содержащие группы: и (нитросоединения) и группу (нитраты и нитроэфиры). Часть теплового эффекта при взрыве таких соединений получается за счет окисления углерода, азота и водорода за счет окисления их кислородом – группы. Другая часть энергии взрыва выделяется при разрыве свясей в молекулах, например, в эксплозиофорных группах:

1)	2)	3)
4)	5)	6)

Таким образом, по Вант-Гоффу два источника тепла: распад эндотермических связей и протекание экзотермических химических реакций.

б) Образование газов

В случае отсутствия повышенного давления скорость распространения реакции мала, так как передача энергии происходит только за счет медленного процесса теплопередачи. Этот случай имеет место при горении. Если при прохождении реакции с тем же энергетическим эффектом возникает большое давление, то передача энергии в известных условиях может осуществляться путем распространения сначала давления, так называемой ударной волны. Повышение давления обуславливает разрушительное действие УВ.

в) Большая скорость реакции и способность ее

к самораспространению

Особенностью ВВ является способность вызванной в них локальной химической реакции к самораспространению. Это самораспространение происходит в результате распространения по ВВ тепловой волны (передаваемой теплопроводностью), ударной волны и т.д. Существенным фактором, определяющим возможность возникновения и самораспространения тепловой волны, является её температура, в ней достигаемая. Столь же существенным фактором является скорость химической реакции при данной температуре. Чем больше константа скорости реакции, тем меньшая температура нужна для протекания реакции.

Кроме того, при большой скорости реакции меньше её продолжительность, соответственно меньше теплопотери и выше температура, достигаемая в результате реакции.

В условиях применения ВВ, например, если взрыв вызывают зажиганием ВВ, то непосредственному воздействию пламени подвергается только небольшая часть вещества. Вызванная местная химическая реакция должна быть способна самораспространяться по остальному веществу. При утрате этой способности ВВ становится непригодно к применению. Это может произойти, например, если ввести в вещество слишком много инертных добавок, чрезмерно уплотнить алюминий и т.д.

Таким образом способность химической реакции к самораспространению является важнейшей характеристикой ВВ с точки зрения его технического применения.