Кислородный баланс

Кислородный баланс ( OB , OB% или Ω которое используется для обозначения степени взрывчатого окисления ) — это выражение , вещества . чтобы определить, содержит ли молекула взрывчатого вещества достаточно кислорода для полного окисления других атомов взрывчатого вещества. Например, полностью окисленный углерод образует углекислый газ , водород образует воду, сера образует диоксид серы , а металлы образуют оксиды металлов. Говорят, что молекула имеет положительный кислородный баланс, если она содержит больше кислорода, чем необходимо, и отрицательный кислородный баланс, если она содержит меньше кислорода, чем необходимо.

Взрывчатое вещество с отрицательным кислородным балансом приводит к неполному сгоранию , в результате которого обычно образуется угарный газ , который является токсичным газом. Взрывчатые вещества с отрицательным или положительным кислородным балансом обычно смешиваются с другими энергетическими материалами с положительным или отрицательным содержанием кислорода соответственно, чтобы увеличить мощность взрывчатого вещества. Например, тротил представляет собой взрывчатое вещество с отрицательным содержанием кислорода, и его обычно смешивают с энергетическими материалами или топливом с положительным содержанием кислорода для увеличения его мощности.

Расчет кислородного баланса

Порядок расчета кислородного баланса в пересчете на 100 граммов взрывчатого вещества заключается в определении количества молей кислорода, избыточного или недостаточного на 100 граммов соединения.

${\text{OB}}\%={\frac {-1600}{\text{Mol. wt. of compound}}}\times (2X+Y/2+M-Z)$

X = количество атомов углерода, Y = количество атомов водорода, Z = количество атомов кислорода и M = количество атомов металла (полученного оксида металла).

В случае тротила (C ₆ H ₂ (NO ₂ ) ₃ CH ₃ ),

Молекулярный вес = 227,1

X = 7 (количество атомов углерода)

Y = 5 (количество атомов водорода)

Z = 6 (количество атомов кислорода)

Поэтому,

${\text{OB}}\%={\frac {-1600}{227.1}}\times (14+2.5-6)$

ОБ% = −73,97% для тротила

Примерами материалов с отрицательным кислородным балансом являются нитрометан (-39%), тринитротолуол (-74%), алюминиевый порошок (-89%), сера (-100%) или углерод (-266,7%). Примерами материалов с положительным кислородным балансом являются нитрат аммония (+20%), перхлорат аммония (+34%), хлорат калия (+39,2%), хлорат натрия (+45%), нитрат калия (+47,5%), тетранитрометан ( +49%), перхлорат лития (+60%) или нитроглицерин (+3,5%). Динитрат этиленгликоля имеет нулевой кислородный баланс, как и теоретическое соединение тринитротриазин .

Кислородный баланс и мощность

Поскольку чувствительность, бризантность и прочность являются свойствами, возникающими в результате сложной взрывной химической реакции, нельзя полагаться на простые соотношения, такие как кислородный баланс, для получения универсально согласованных результатов. При использовании кислородного баланса для прогнозирования свойств одного взрывчатого вещества по отношению к другому следует ожидать, что взрывчатое вещество с кислородным балансом, близким к нулю, будет более ярким, мощным и чувствительным; однако из этого правила существует множество исключений.

Одной из областей, в которой может быть применен кислородный баланс, является обработка смесей взрывчатых веществ. Семейство взрывчатых веществ, называемых аматолами, представляет собой смесь нитрата аммония и тротила . Нитрат аммония имеет кислородный баланс +20%, а тротил имеет кислородный баланс -74%, поэтому может показаться, что смесь, имеющая нулевой кислородный баланс, также будет иметь лучшие взрывчатые свойства. На практике смесь 80% аммиачной селитры и 20% тротила дает кислородный баланс +1%, лучшие свойства из всех смесей и увеличение прочности на 30% по сравнению с тротилом.