Az oxigénegyenleg

Vagy idegen nyelven Oxygen balance. Szokták rövidíteni OB. Ez a kifejezést főként a robbanóanyagok egyik tulajdonságának meghatározására használják. Az oxigénegyenleg megmutatja, hogy egy robbanóanyagban mennyi oxigén áll rendelkezésre a tüzelőanyagok számára. Ha egy robbanóanyagban az oxigénegyenleg, ( 0 ) akkor az azt jelenti, hogy robbanáskor a molekulában, vagy keverékben lévő összes szén atom széndioxiddá, az összes hidrogén atom vízzé, az összes kén atom kéndioxiddá, vagy az összes fém atom oxidokká alakul. És így tovább, vagyis minden maradéktalanul oxidálódni tud.

Erre egy példa TNP és Ammónium nitrát keveréke:

2(NO2)3C6H2OH + 13NH4NO3 ===> 16N2 + 12CO2 + 29H2O

A tökéletes oxigénegyenleg érdekében az esetek 95% ban egy robbanóanyaghoz + adalékanyagokat adnak. Előbbi példánál maradva a TNP-hez ammónium nitrátot.

Ha a robbanóanyag oxigénegyenlege ( - ) akkor az azt jelenti, hogy a robbanóanyagban nem tud minden maradéktalanul oxidálódni. Tehát előfordulhat, hogy pl: nem minden szénatom alakul széndioxiddá hanem mondjuk szénmonoxiddá, vagy ami rosszabb megmaradhat elemi szén formájában. Röviden nincs elég oxigén! A legtöbb robbanóanyagnál ez a helyzet.

Erre jó példa a TNT robbanásakor lejátszódó folyamat: A képletből jól látszik a nagy mennyiségű szénmonoxid és korom ami megmarad.

2 C7H5N3O6 ===> 3 N2 + 5 H2O + 7 CO + 7 C

Ha a robbanóanyag oxigénegyenlege ( + ) akkor az azt jelenti, hogy a robbanás után a keletkezett égéstermékek mellet elégettlen oxigén is marad. Tehát tiszta oxigén szabadul fel. Erre jó példa az ETN robbanásakor lejátszódó folyamat:

2 C4H6N4O12 ===> 8CO2 + 6H2O + 4N2 + O2

Ez hasonlóan a negatív oxigénegyenleghez nem jó, mert mindkét esetben reakció nélkül maradnak anyagok. Ami energia veszteséget jelent. Ennek ellensúlyozására a robbanóanyagokat keverik, vagy egymással, vagy más anyagokkal szénhordozókkal vagy oxidálószerekkel. Ha van egy oxigénhiányos robbanóanyagunk mint pl a PETN aminek oxigénegyenlege -6 körül van keverhetjük ETN el aminek oxigénegyenlege +5,6 Így az 50-50% keverék oxigénegyenlege 0 hoz közelít majd. Nem mindig lehet keverni a robbanóanyagokat egymással, vagy fizikailag problémát jelentene a keverés, vagy mert a keveréknek más hátrányos tulajdonsága lenne. Vagy egész egyszerűen anyagi okai vannak. Egy nagy mennyiségben használt olcsó robbanóanyagot nem érdemes egy másik drága anyaggal keverni mert az túl magas költségeket eredményezne. Ilyenkor akár nem robbanó adalékokat is kevernek a robbanóanyaghoz, ezzel növelve annak teljesítményét!

PL: az ammónium nitrát önmagában is egy robbanóanyag, ám oxigénegyenlege +20%! hogy ehhez az extra energiához hozzájussanak szénhordozóval keverik, legtöbbször gázolajjal. Ebből jött létre az ANFO nevű robbanóanyag.

Más esetekben ahol a robbanóanyag - OB% -al rendelkezik magát az ammónium nitrátot használják fel a benne rejlő + oxigén miatt. Az ammónium nitrát egy gyakran használt adalék a robbanóanyagokban, mivel bomlásakor nem keletkezik szilárd égéstermék, nagy mennyiségben áll rendelkezésre, és olcsó.

Hogyan számolható ki egy robbanóanyag oxigénegyenlege? A lentebbi képlet alapján könnyen kiszámolhatjuk magunk is.

Elsőre kicsit bonyolultnak tűnik, de egyáltalán nem az. Hogy értelmezni tudjuk szükség lesz a következő jelmagyarázatra:

Most tehát egy példa:
Legyen a vizsgált anyag mondjuk a TNT, mivel elég ismert, és hírhedten szar az oxigénegyenlege. C7H5N3O6 A molekulasúlya 227.1

Ezt behelyettesítjük a következő képletbe:

És kijött a -73,9 Most már tudjuk hogy a TNT-hez sok + oxigén kell hogy tisztán elrobbanjon. Néhány anyag hatása a az oxigénegyenlegre:

Pozitív oxigénegyenleggel rendelkeznek a következő anyagok:

Negatív oxigénegyenleggel rendelkeznek a következő anyagok:

De mivel jár az, ha a TNT hez mondjuk ammónium nitrátot adunk, olyan mennyiségben hogy az oxigénegyenlege 0 legyen? Ettől a robbanóanyag tulajdonságai változni fognak, és bár a robbanás kémiailag tökéletesen végbemegy majd, a detonáció sebessége drasztikusan változhat. A leadott energia több lesz mint sima TNT esetében, de azt hosszabb idő alatt adja le. Ez befolyásolja a használhatóságát. Kezd kissé toló hatásúvá válni.

A tökéletes oxigénegyenleg elérésére főleg az ipari robbanóanyagok terén van igény, ahol a nagy munkavégző képesség elérése a lényeg.

© 2009 pyromaster.org - Minden jog fenntartva.

Köszönet | Impresszum | Pirotechnikai fórum