第2章爆炸化学分析解析

数？ 5、计算某乳化炸药的氧平衡。
该炸药配方为（质量百分数）水11％,硝酸铵 66％,硝酸钠12％,尿素11％。
2.2 爆炸反应方程式
2.2.1 确定爆炸反应方程式的实际意义
a.炸药爆炸性能参数：Qv、T、Vo、P、D计算的主要依据。
b.地下爆破作业的爆炸产物毒性确定的主要依据－有毒气体。 c.可燃气尘的环境中炸药爆炸防止二次火焰的依据－沼气安全
（2）对于混合炸药其氧平衡计算：
OB=
i
OBii
式中：OBi—表示混合炸药第i组份的OB
wi —表示混合炸药第i组份的质量百分数
（3）对于含有金属元素或卤素元素的 炸药其氧平衡计算：
+1价：K→K2O，Na→Na2O 金属元素 +2价：Mg→MgO，Ca→CaO
+3价：Al→Al2O3
卤素元素：F、Cl等按0.5个O计算
2.爆炸化学
2.爆炸化学
2.1 预备知识 化学反应热效应，氧平衡，氧系数 2.2 爆炸反应方程式 理论确定方法，经验确定方法 2.3 炸药的爆热 理论计算（盖斯定律），经验计算，爆热的影响 因素 2.4 炸药的爆温 爆温的计算及爆温的影响因素 2.5 炸药的爆容
2.1 预备知识
2.1.1 化学反应的热效应 化学反应时，一般都伴有热量变化。若使反应
QV与QP有什么关系呢？ 各种热效应与反应进行的温度有何关系？
2.1.2 炸药的氧平衡（物质的氧平衡）
组成炸药的元素主要为： C、H、O、N，有时还有F、Cl、S、Si、Mg、Al 这些元素按作用分为三类： a.可燃剂：C、H、Si、S、B、Mg、Al等，反应产
物为：CO2、H2O、SiO2等。 b.氧化剂：O、F、Cl等，反应产物为氧化物、HF
产物的温度回到反应的起始温度，这时反应体系放 出或吸收的热量就称为化学反应的热效应。通常用 符号Q表示，且规定放出热量为负值，吸收热量为 正值，单位：kJ·mol-1或kJ·kg-1。 等容热效应：化学反应过程是等容的，体积不变化
，用Qv表示。 等压热效应：化学反应过程是等压的，压力不变化
，用QP表示。
性。 d.研制炸药、选用炸药以达到最佳使用性能的依据。
爆炸反应产物组成的影响因素： a.炸药的种类与化学组成。
b.炸药爆炸反应条件，如装药条件、引爆条件和密度等，T、
P 影响小。 c.混合炸药的混合均匀性。
确定爆炸产物组成的复杂性：
a.实验确定：根据爆炸产物测定结果得出(困难,高温,高压) 化学非平衡，光谱侦测。
氧平衡的计算
（1）对通式为CaHbOcNd 炸药（单体炸药），其 氧平衡计算：
OB= c2a0.5b16
Mr
式中 M r —炸药的相对分子量， M =r 12a+b+16c+14d 16 —氧的相对分子量
讨论：
（a）若OB>0，即 c>2a+0.5b， 氧富余—正氧平衡炸药 （b）若OB=0，即c=2a+0.5b， 氧恰好 —零氧平衡炸药 （c）若OB<0，即c<2a+0.5b， 氧不足—负氧平衡炸药
例6 计算梯恩梯(C7H5O6N3)的氧系数。 A TNT＝6/(2×7+0.5×5)×100％＝36.36％
思考题：请计算C、CO、CO2、S的氧平衡和氧系数？
作业：
1、物理爆炸与化学爆炸有何区别和联系？ 2、分析燃烧与爆轰之间的区别。 3、分别计算RDX、AN以及铝粉的氧平衡。 4、请计算C、CO、CO2、S的氧平衡和氧系
提问：
对于一般形式CａHｂOｃNｄFxClyKｅMgｆAlｇ炸药的 氧平衡计算式是什么？
[c+0.5(x+y)]-[(2a+0.5b)+(0.5e+f+1.5g)]计算木粉(C50H72O33)的氧平衡。
例2 计算高氯酸铵（NH4ClO4）的氧平衡。
例3 计算2＃岩石铵梯炸药的氧平衡。 （已知组成比AN:TNT:木粉=85％:11％:4％, OBAN=+0.
• 可见，氧系数衡量了炸药中氧含量与可燃元素的 相对关系。
• 炸药的氧平衡、氧系数概念可扩展到一般物质， 如：Al、CH4等。氧系数的值最小为零(Al,S,C的氧 系数均为零，但是其氧平衡为不同的值)，而氧平 衡的值可为负值，如Al、S、C的氧系数均为零而 其氧平衡为不同值。
氧系数的计算举例：
例5 计算硝化甘油(C3H5O9N3)的氧系数。 ANG＝9/(2×3+0.5×5)×100％＝105.9％
20g.g-1, OBTNT=-0.74g.g-1,OB木粉=-1.37 g.g-1 ）
2.1.3 炸药的氧系数
氧系数A定义：与OB的概念类似，表示炸药分子被
氧饱和的程度。 对CaHbOcNd 炸药，氧系数为：
A2ac0.5b10% 0
结论
• (1)若 A>1,为正氧的；(2)若A=1,为零氧的；(3)若A< 1,为负氧的。
2.3炸药的爆热 爆热的一般概念
2.3 炸药爆热（Explosive Heat）
2.3.1 爆热的一般概念
定义：一定量炸药爆炸时放出的热量叫做炸药爆热，
常用的经验方法:
• 吕-查德里(Le—Chatelier)方法 • 布伦克里一威尔逊(Brinkley—Wilson)
方法 他们从爆炸产物的体积、放出的能
量等不同的角度提出了确定爆炸反应方 程式的不同经验方法。
步骤:
① 卤化物→金属卤化物，卤化氢。 ② 金属元素→金属氧化物。 ③ 按规律法处理C、H、O、N元素
、HCl等。 c.载氧体：N，一般N作惰性物质处理，反应产物
为N2。
氧平衡定义﹙Oxygen Balance﹚
指炸药中所含的氧用以完全氧化其所含的可 燃元素后，所多余或不足的氧量。 注：氧平衡用每克炸药中剩余或不足氧量的
克数或百分数来表示，即用g.g-1或%来 表示，反映了炸药中氧化元素与可燃元 素之间的平衡关系。
b.理组论成确的定确：定化交学织非在平一衡起，，爆是炸个参动数态如过P程、，T、组Q成v的随确时定间与变
化。可根据化学平衡及热力学平衡理论进行简化理论计 算。(近似计算) c.经验确定：
2.2.3 爆炸反应方程式的经验确定法
炸药爆炸反应方程式的精确计算繁琐， 而且计算结果未必完全符合实际情况。
在工程上为了便于对炸药的爆热、爆温 和爆容进行估算，一般根据经验方法确定爆 炸反应方程式。