Реакции взрывчатого разложения

 

Изучение реакции взрывчатого превращения необходимо для прог-нозирования состава продуктов взрывчатого разложения, их объема, определения энергии, которая выделяется в результате протекания реакции, температуры продуктов взрывчатого разложения.

Подавляющее большинство взрывчатых веществ представляет собой органические соединения, в состав которых входят углерод, водород, азот, кислород. В результате реакции взрывчатого разложения образуются в основном оксиды углерода, азота, водорода (СО, СО2, NO2, NO, Н2О) и свободные молекулы (N2, Н2, О2, С).

Эти соединения составляют основную долю всех продуктов взрывчатого разложения. В значительно меньшем количестве образуются СН4, NН3, С2Н2, С2N2, НСN и др. Наличие и количество тех или иных продуктов зависит от кислородного баланса соединения.

Под кислородным балансом понимается избыток или недостаток кислорода, необходимого для полного окисления углерода и водорода. Кислородный баланс характеризуется так называемым кислородным коэффициентом:

.

Например, для полного окисления всего углерода и водорода, содержащихся в молекуле нитроглицерина, требуется:

- для 3 атомов углерода – 6 атомов кислорода;

- для 5 атомов водорода – 2,5 атома кислорода.

Всего – 8,5 атома кислорода.

Молекула нитроглицерина содержит 9 атомов кислорода. Следовательно, кислородный коэффициент нитроглицерина равен

9/8,5×100 %=105,9 %.

По кислородному балансу все взрывчатые вещества подразделяются на следующие группы:

- взрывчатые вещества, содержащие количество кислорода, достаточное для полного окисления углерода до СО2, водорода до Н2О;

- взрывчатые вещества, содержащие количество кислорода для превращения всех горючих элементов в газы, но недостаточное для полного их окисления, т.е. образования СО2;

- взрывчатые вещества, содержащие количество кислорода, недостаточное для превращения всех горючих элементов в газы.

Из приведенной классификации взрывчатых веществ вытекает правило ориентировочного определения состава и количества молекул, образующихся при взрывчатом превращении.

При написании реакции взрывчатого разложения следует придерживаться следующего.

Для взрывчатых веществ первой группы характерно следующее: водород окисляется до Н2О, углерод до СО2, оставшийся кислород образует свободные молекулы кислорода. Например, реакция взрывчатого разложения нитроглицерина С3Н5(ОNО2)3 может быть представлена следующим образом.

Нитроглицерин содержит 9 атомов кислорода. До полного окисления 5 атомов водорода необходимо 2,5 атома кислорода, до полного окисления 3 атомов углерода – 6 атомов кислорода. Итого необходимо 8,5 атома кислорода. Имеем 9 атомов кислорода. Половина атома кислорода остается свободной. Таким образом, реакция взрывчатого разложения будет выглядеть следующим образом:

C3H5(ONО2)3 = 3СО2 + 2,5Н2O + 0,25O2 + 1,5N2.

Кроме основной реакции протекают реакции диссоциации:

(реакция водяного газа)

 

Указанные реакции в сильной степени смещены в сторону образования СО2, Н2О, N2, и удельный вес их в энергетическом балансе незначительный. Таким образом, в продуктах взрывчатого превращения, хотя и имеются газы СО, Н2, NO, но их количество невелико, поэтому при расчете, например, объема продуктов взрывчатого превращения в первом приближении реакции диссоциации могут не учитываться.

Для взрывчатых веществ второй группы характерно следующее: водород окисляется до Н2О, углерод окисляется до СО. Если при этом остается кислород, то часть СО окисляется до СО2.

Рассмотрим реакцию взрывчатого разложения тетранитрата пентаэритрита (ТЭН) C(CН2ОNО2)4. Из химической формулы ТЭНа видим, что кислорода до полного окисления водорода и углерода недостаточно. Для водорода нужно 4 атома, для углерода – 10 атомов. Итого 14 атомов кислорода. Имеем 12 атомов кислорода. В этом случае реакция разложения ТЭНа записывается так:

C(CН2ОNО2)4 = 4Н2О + 5СО + 1,5О2 + 2N2 =

= 4Н2О + 2СО + 3СО2 + 2N2.

Вторичные реакции:

- реакция водяного газа:

- реакция диссоциации:

Для взрывчатых веществ третьей группы характерно следующее: водород окисляется до Н2О, оставшийся кислород окисляет часть углерода до СО. Например, реакция взрывчатого разложения тротила С6Н2(NO2)3СН3.

Из химической формулы тротила видим, что кислорода недостаточно для окисления водорода и углерода. Для полного окисления водорода необходимо 2,5 атома кислорода, неполного окисления углерода – 7 атомов, итого 9,5 атома кислорода. Имеем 6 атомов кислорода.
В этом случае реакция взрывчатого превращения записывается так:

С6Н2(NO2)3СН3 = 2,5Н2О + 3,5СО + 3,5С + 1,5N2.

Вторичные реакции:

Таким образом, для написания уравнения реакции взрывчатого превращения необходимо придерживаться следующих правил:

- определить по химической формуле взрывчатого вещества его кислородный баланс;

- окислить водород до Н2О;

- окислить углерод до СО;

- окислить СО до СО2, если остался кислород;

- написать остальные продукты реакции;

- проверить коэффициенты.








Дата добавления: 2015-08-01; просмотров: 3086;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.009 сек.