1.3 Экспресс - метод написания реакций взрывчатого превращения для расчета теплоты взрыва.

В химическом отношении взрыв ВВ представляет собой необратимую реакцию превращения исходного вещества или смеси веществ в конечные, преимущественно газообразные продукты. Направление этой реакции и состав продуктов взрыва определяют основные параметры взрыва: тепловую энергию, температуру, давление, скорость детонации и др.

Направление реакции взрывчатого превращения подчиняется основным законам химической термодинамики. Поскольку взрыв ВВ можно рассматривать как адиабатическое необратимое превращение, для него справедливо правило, отвечающее второму началу термодинамики: изолированная система стремится к максимальному значению энтропии. В идеальном случае это должно привести к образованию термодинамически наиболее устойчивых соединений, сопровождающихся максимальным выделением тепла, что зависит от обеспеченности состава ВВ кислородом и теплотворной способности горючих элементов, содержащихся в ВВ.

Рассмотрим кислородный баланс ВВ. Взрывчатые вещества преимущественно представляют собой органические соединения, состоящие из углерода водорода, кислорода и азота. В качестве горючего в ВВ используются водород и углерод, в качестве окислителя – кислород, азот выступает в роли связующего кислорода. Основными продуктами взрыва являются CO₂, H₂O, CO, N₂, H₂, O₂, CH₄, NH₃, C₂N₂, HCN , NO, NO₂, С.

Если в состав ВВ входит сера или хлор, то в продуктах взрыва могут быть SO₂, H₂S, HCl, и Cl₂. Когда ВВ содержат металлы (например, Al) или их соли, в продуктах взрыва встречаются окислы, карбонаты, сульфаты, хлориды и другие соединения этих металлов.

Наличие и соотношение перечисленных продуктов взрыва зависит от количества в ВВ кислорода и горючих элементов С и Н, могущих окисляться за счет кислорода. С этой точки зрения все взрывчатые вещества принято делить на три группы:

1) взрывчатые вещества с количеством кислорода, достаточным для полного сгорания горючих элементов (углерод окисляется до CO₂ , а водород - до H₂O);

2) взрывчатые вещества с недостатком кислорода для полного сгорания горючих элементов или вещества с отрицательным кислородным балансом;

3) бескислородные взрывчатые вещества.

Кислородный баланс – это избыток или недостаток кислорода во взрывчатом веществе, необходимый для полного окисления всех элементов, входящих в это вещество, которые способны окисляться (считается, что N₂ не окисляется).

Кислородный баланс обычно выражают в % или в граммах на грамм вещества.

Взрывчатые вещества (или смеси), в которых содержится кислорода больше, чем требуется для полного сгорания горючих элементов, принято называть веществами (или смесями) с положительным кислородным балансом. Если кислорода содержится столько, сколько требуется для полного окисления горючих элементов, то такие ВВ называют веществами (или смесями) с нулевым кислородным балансом.

Математическое выражение кислородного баланса может быть различным. В одном случае кислородный баланс в % может быть положительным и отрицательным, тогда он выражается следующим образом:

(11)

где а, b, и с число атомов соответственно С, Н и О в ВВ общей формулы C_aH_bO_cN_d.

16 – атомная масса кислорода, М_ВВ – молекулярная масса ВВ (см. табл. 4)

Таблица 4