3 spôsoby štúdia chémie výbušnín

Výbušniny majú schopnosť vzrušovať a desiť ľudí, od petárd až po jadrové bomby. Prvé známe použitie výbušnín sa pripisuje Číňanom, ktorí ich použili pri oslavách. Neskôr boli prispôsobené na použitie vo vojnách, v banskom priemysle, v stavebníctve a pri demoláciách a v nespočetných ďalších aplikáciách. V každom prípade potrebujete správnu výbušninu pre danú prácu, inak budete vystavovať riziku seba aj ostatných. Pochopenie chemických výbušnín sa začína poznaním rôznych typov výbušnín, poznaním chemických procesov, ktoré sa podieľajú na výbuchu, a premýšľaním o nechemických výbuchoch.

Metóda 1 z 3: Poznanie typov výbušnín


Identifikovať primárne výbušniny. Primárne výbušniny sú všeobecne definované ako výbušniny, ktoré sa odpália bez výbuchu, ktorý by reakciu spustil. To v podstate znamená, že primárne výbušniny sú najľahšie detonovateľnou triedou. Táto trieda výbušnín je veľmi citlivá na zmeny teploty, elektrický prúd, elektromagnetické žiarenie alebo zmeny sily či tlaku pôsobiaceho na zlúčeninu. Používajú sa na výrobu vecí, ako sú ohňostroje a trhacie kapsle.[1]

  • Napríklad nitroglycerín možno odpáliť len zatrasením alebo upustením fľaše s ním. To spôsobuje, že manipulácia s nimi je veľmi nebezpečná.
  • Výbušniny sú výbušné zariadenia, ktoré sa používajú na odpálenie iného výbušného zariadenia.


Pochopenie sekundárnych výbušnín. Sekundárne výbušniny pozostávajú zo zlúčenín, ktoré sú oveľa stabilnejšie ako primárne výbušniny. To znamená, že na iniciáciu potrebujú veľa energie, nezapália sa ľahko, ak sa na nich urobí náraz, zahrejú sa alebo dostanú šok. Sekundárne výbušniny sa odpália pomocou primárnej výbušniny (napr.g., výbušnina), aby sa spustila reakcia.[2]

  • Dynamit je príkladom sekundárnej výbušniny.
  • Ďalšia úroveň výbušnín, terciárne výbušniny (alebo trhaviny), si vyžadujú detonáciu primárnej výbušniny, po ktorej nasleduje sekundárna výbušnina na zapálenie. Zvyčajne sa používajú v priemyselných odvetviach, ako je baníctvo, a ich výhodou je, že sú veľmi stabilné a bezpečné pri preprave (napr.g., zmes dusičnanu amónneho a vykurovacieho oleja, ANFO).


Rozlišujte medzi výbušninami s vysokou a nízkou výbušnosťou. Vysoká a nízka sa vzťahujú na rýchlosť horenia. Nízke výbušniny spaľujú len povrchovú vrstvu zmesi, hoci horia veľmi rýchlo (ohňostroje a pušný prach sú nízko výbušné látky). V prípade zlúčenín klasifikovaných ako silná výbušnina celá hmota vybuchne prakticky súčasne (v priebehu niekoľkých milisekúnd). Slabé výbušniny sú ideálne na použitie ako pohonné látky, zatiaľ čo silné výbušniny sa používajú v stavebníctve, baníctve a na vojenské účely.[3]

  • Každý typ výbušniny môže mať aj iné využitie.
  • Ďalším rozdielom medzi výbušninami s vysokou a nízkou výbušnosťou je potreba tlaku. Slabé výbušniny vybuchnú len vtedy, keď sa spaľovacia reakcia obmedzí a vytvorí sa tlak. Silné výbušniny vybuchnú bez ohľadu na ich obal (alebo jeho absenciu).


Ďalšie informácie o jadrových výbušninách. Zatiaľ čo mnohé chemické látky s nízkou a vysokou výbušnosťou sa preplietali ľudskou históriou, pričom boli zdokonaľované a znovu využívané, dvadsiate storočie dalo vzniknúť novej triede výbušných zariadení. Jadrové výbuchy vznikajú pri štiepení jadra atómu vysokorýchlostnými časticami.[4]

  • Úlomky tohto atómu potom narážajú na jadrá iných atómov a vytvárajú reťazovú reakciu, pri ktorej sa uvoľňuje obrovské množstvo atómovej energie. Táto technológia bola použitá na výrobu elektrickej energie a vytvorenie najsmrteľnejšej triedy zbraní známej ľudstvu.

Metóda 2 z 3:Poznávanie chemických procesov


Spoznajte proces horenia. Horenie je chemický proces, pri ktorom uhľovodíky a kyslík reagujú, pričom sa uvoľňuje energia a vzniká oxid uhličitý (CO2) a vody (H2O). Tento proces je všeobecne známy ako „horenie.“ Napríklad, keď zapálite kus dreva, uhľovodíkové reťazce v dreve reagujú s kyslíkom (alebo sa oxidujú) rýchlou rýchlosťou.

  • Reakcia je exotermická (uvoľňuje energiu) a energia sa uvoľňuje vo forme tepla a svetla (plameň). Tento proces je rovnaký ako proces, ktorým prechádzajú slabé výbušniny, aby explodovali.
  • Zamyslite sa napríklad nad tým, čo sa stane, keď zapálite pušný prach. Iskra poskytne energiu potrebnú na spustenie reakcie a potom sa oxiduje uhlík. Rýchla tvorba plynu (CO2 a H2O) poháňa strelu zo zbrane.


Demonštrujte účinok rozpínajúcich sa plynov. Slabé výbušniny vytvárajú výbuch, pri ktorom sa pevná látka alebo kvapalina spaľovaním rýchlo mení na plyn. Plyny sa vo všeobecnosti rozpínajú (zväčšujú svoj objem) viac ako kvapalina alebo pevná látka. Keďže sú uzavreté a ich objem sa nedá zväčšiť, tlak vo vnútri nádoby narastá. Keď nádoba už nedokáže udržať tlak, všetok plyn sa naraz vyvalí von, čím vznikne výbuch.[5]

  • Boyleov zákon hovorí, že tlak plynu je nepriamo úmerný objemu, ktorý zaberá. Takže čím menší objem, tým vyšší tlak a naopak.
  • Účinok rozpínania a sťahovania plynov môžete bezpečne pozorovať pomocou balóna.
  • Väčšina výbušnín využíva molekuly, ktoré pri rozpade tvoria plyn. Napríklad TNT produkuje veľké množstvo plynného dusíka, keď sa porušia medzimolekulárne väzby.
  • Molekuly odoberajúce elektróny (zvyčajne dusík alebo kyslík) sú často navzájom nestabilne viazané. Tým je výbušný materiál náchylný na porušenie týchto väzieb v prospech tvorby plynu (O2 alebo N2 napríklad).[6]


Konceptualizujte aktivačné bariéry. Zjednodušene povedané, aktivačná bariéra je množstvo energie, ktoré sa musí vložiť do chemického systému, aby tento systém začal reagovať. Primárne výbušniny majú nízku aktivačnú bariéru (niektoré z nich môžete odpáliť náhodným nárazom). Sekundárne výbušniny majú vysokú aktivačnú bariéru (vyžaduje sa výbuch, aby sa reakcia vôbec začala).[7]

  • Nízke výbušniny majú tiež zvyčajne nízku aktivačnú bariéru (citlivosť na teplo), zatiaľ čo vysoké výbušniny môžu mať v niektorých prípadoch nízku aktivačnú bariéru (spomeňme nitroglycerín) a v iných prípadoch vysokú aktivačnú bariéru (spomeňme C-4).
  • Zlúčeniny s vysokou aktivačnou bariérou sa môžu miešať s inými zlúčeninami, aby sa znížila aktivačná bariéra. Napríklad termit musí dosiahnuť teplotu približne 2 000 °F (1 090 °C), aby sa zapálil, ale armádny termit (TH3) obsahuje prísady, ktoré znižujú teplotu vznietenia.

Metóda 3 z 3:Pohľad na mechanické výbuchy


Predstavte si výbuch, ktorý nevyžaduje žiadnu chemickú reakciu. Mechanický výbuch prebieha bez potreby chemickej reakcie. V tomto prípade tlak vo vnútri nádoby narastá v dôsledku fyzikálnych vlastností jej tekutého (kvapalného alebo plynného) obsahu a prostredia, ktorému je nádoba vystavená. Keď tlak prekročí hodnotu, ktorú je nádoba schopná udržať, nádoba sa poruší a kvapalina vo vnútri sa rýchlo rozpína, čo spôsobí výbuch.[8]

  • Príkladom mechanického výbuchu je prasknutie pneumatiky.


Premýšľajte o vplyve nádoby. V prípade mechanického výbuchu bude pevnosť nádoby zohrávať významnú úlohu pri sile výbuchu. Zvyčajne platí, že čím väčší tlak dokáže kontajner udržať, tým väčší bude výbuch pri jeho zlyhaní. Aj stav kontajnera ovplyvní, ako ľahko dôjde k jeho zlyhaniu. Poškodená nádoba zlyhá rýchlejšie ako nádoba v dobrom stave. Ďalšie vlastnosti nádoby môžu zmeniť, ako rýchlo bude tlak v danej situácii narastať.[9]

  • Napríklad nádoba, ktorá ľahko vedie teplo, umožní tekutine expandovať rýchlejšie ako nádoba, ktorá tekutinu izoluje.
  • Ak zostaneme pri príklade s prasknutou pneumatikou, opotrebovaná pneumatika má oveľa väčšiu pravdepodobnosť prasknutia ako nová pneumatika.

  • Uvažujte o ďalších faktoroch, ktoré by mohli ovplyvniť mechanické výbuchy. Okrem vlastností nádoby majú na to, či dôjde k výbuchu, vplyv aj vlastnosti samotnej kvapaliny. V prvom rade je dôležitým faktorom množstvo kvapaliny prítomnej v nádobe. Ďalším dôležitým faktorom je teplota kvapaliny vo vnútri a to, koľko energie je potrebné na zvýšenie tejto teploty.[10]

    • Ak kvapalina vypĺňa iba 50 % nádoby, má dostatok priestoru na rozpínanie. Naopak, nádoba, ktorá je plná na 90 %, ponecháva len malý priestor na expanziu.
    • Podľa Gay-Lussacovho zákona tlak priamo súvisí s teplotou. Keď sa teplota kvapaliny zvyšuje (a objem zostáva rovnaký), zvyšuje sa aj tlak.
  • Odkazy