1. Взрыв взрывчатых веществ.

Взрыв взрывчатых веществ (ВВ) – это быстрое химическое превращение вещества, протекающее с выделением большого количества тепла и образованием газов.

Для того чтобы протекать в форме взрыва, химическая реакция должна удовлетворять четырем основным условиям:

1) экзотермичность;

2) образование газов;

3) большая скорость;

4) способность к самораспространению.

Все эти условия не являются абсолютными и независимыми друг от друга. Так, большая скорость реакции определяется не только величиной константы скорости, но и температурой, достигнутой при реакции. Точно также способность реакции к самораспространению в значительной мере зависит от скорости ее протекания и теплового эффекта. Отсутствие или наличие газов в продуктах реакции также в известной степени обусловлено тепловым эффектом

Четыре условия в своем сочетании определяют не только возможность самораспространения химической реакции в форме взрыва, но и механическое действие последнего.

Экзотермичность превращения ВВ в продукты взрыва может иметь разные причины и определяется тем, что прочность связей между атомами в продуктах превращения значительно больше, чем в самом ВВ. Следовательно, способность к экзотермической реакции зависит от химической структуры вещества. По Вант-Гоффу химическая инертность углеродной связи делает возможным существование термодинамически неустойчивых соединений, образование которых из элементов связано со значительной затратой энергии, поэтому эти соединения способны распадаться с выделением тепла.

Главное практическое значение в современной взрывной технике имеют органические вещества, содержащие NO2, – группу, связанную с углеродом непосредственно (нитросоединения), через азот (нитроамины) и через кислород (нитроэфиры). Основная часть теплового эффекта при взрыве таких соединений получается за счет окисления углерода и водорода, содержащихся в их молекулах, кислородом нитрогруппы (табл. 1.1).

Таблица 1.1

Атомные группировки, сообщающие соединению взрывчатость

О – О	N = N	C ≡ C	O – Cl
H – Sb	H – As	O – N
N – Cl	N – S	N – Se
C – S	C – N	C – Ag

2. Скорость реакции и способность ее к самораспространению. Характерной особенностью ВВ является способность вызванной в них локальной химической реакции в известных условиях к неограниченному самораспространению в результате тепловой волны, передаваемой тем или иным путем (теплопроводностью, ударной волной и т. д.). Тепловая волна, в свою очередь, поддерживается химической реакцией, которую она вызывает.

Существенным фактором, определяющим возможность возникновения и распространения самоподдерживающейся тепловой волны, является ее интенсивность, определяемая тепловым эффектом реакции и скоростью превращения ВВ при данной температуре. Наряду с экзотермичностью определенную роль играет также реакционная способность молекулы, характеризуемая энергией активации. Определенную роль во взрывных явлениях играет соотношение между теплотой реакции и энергии активации.

Таким образом, взрывчатость может быть достигнута как за счет большой экзотермичности реакции, так и за счет малой устойчивости молекулы. Обычно стремятся использовать насколько возможно первый фактор потому, что величина теплового эффекта реакции определяет и действие взрыва, а также потому, что малая устойчивость молекулы увеличивает опасность производства и применения ВВ.

Образование газов. Скорость передачи энергии от слоя к слою в ВВ путем распространения скачка давления (ударной волной) несравненно больше скорости теплопередачи. Соответственно быстрее распространяется и химическая реакция (так называемая детонация взрывчатого вещества). Необходимым условием такого режима распространения реакции является наличие среди ее продуктов газов. В этом и заключается значение образования газов как условия возможности детонационного самораспространения химической реакции.

Роль газообразных продуктов взрыва первостепенна. Образующиеся газообразные продукты разложения в момент образования являются энергоносителем. С точки зрения совершения работы, газообразные продукты являются лучшим из реально существующих рабочих тел. И независимо от того, каким способом передается энергия окружающей среде: за счет ударной волны, за счет плавно меняющегося давления при расширении горячих газов, или за счет того и другого вместе, они позволяют передать значительную часть потенциальной химической энергии системы окружающей среде.

Механизм передачи энергии окружающей среде предопределен режимом взрывчатого превращения. Режимы, имеющие волновую природу, передают энергию среде волновым образом, а режимы с кондуктивной или конвективной природой создают на границе давление, меняющееся во времени, при этом не исключено, что в окружающей среде будут формироваться и ударные волны.

Экзотермичность реакции, образование газов, скорость химического превращения и способность его к самораспространению являются также факторами, которые определяют разрушающее действие взрыва. Так, образующиеся при взрыве сильно сжатые газы высокого давления производят

внешнюю работу, которая совершается за счет энергии, выделяющейся при реакции.

Большая скорость реакции обеспечивает ту огромную мощность, которая является характерным признаком взрыва. Так, уголь горит на воздухе без всякого взрыва, угольная пыль (взвесь) – взрывается.

Способность химического превращения к самостоятельному распространению является также важнейшей характеристикой ВВ с точки зрения реальной возможности его технического применения.