至于什么情况下发生热反应,什么情况下发生链式反应,需根据具体情况而定,甚至同一爆炸性混合物在不同条件下有时也会有所不同。图2 3所示为氢和氧按完全反应的浓度(2H2+O2)组成的混合气发生爆炸的温度和压力区间。从图中可以看出,当压力很低且温度不高时(如在温度500℃和压力不超过200 Pa时),由于游离基很容易扩散到器壁上销毁,此时连锁中断速度超过支链产生速度,因而反应进行较慢,混合物不会发生爆炸;当温度为500℃,压力升高到200Pa和6666 Pa之间时(如图中的a和b点之间),由于产生支链速度大于销毁速度,链反应很猛烈,就会发生爆炸;当压力继续提高,超过b点(大于6666 Pa)以后,由于混合物内分子的浓度增高,容易发生链中断反应,致使游离基销毁速度又超过链产生速度,链反应速度趋于缓和,混合物又不会发生爆炸了。
图2—3中a和b点时的压力,即200Pa和6666 Pa,分别是混合物在低限和爆炸高限。随着温度增加,爆炸极限会变宽。这是由于链反应需要有链分支反应速度随温度升高而增加,而链终止的反应却随温度的升高而降低,故升高温度对产生链反应有利,结果使爆炸极限变宽,在图上呈现半岛形,当压力再升高超过c点(大于666610 Pa)时,开始出现下列反应:
H·+ O2——HO2·
HO2·+ H2——H·+ H2O2
HO2·+ H2O——OH·+ H2O2
产生游离基H·和OH·这两个反应是放热的,结果使反应释放出的热量超过从器壁散失的热量,从而使混合物的温度升高,进一步加快反应,促使释放出更多的热量,导致热爆炸的发生。
【例题】:悬浮于空气中的粉尘(煤粉、面粉等)以一定的比例与空气混合时,在一定的条件下所产生的爆炸,属于( )。
A.物理爆炸
B.化学爆炸
C. 碰撞爆炸
D. 机械爆炸
【答案】: B