(二)爆炸反应历程
爆炸性物质或混合物发生爆炸有热反应和链式反应两种不同的历程。按照链式反应理论,爆炸性混合物(如可燃性气体和氧气)与火源接触后,活化分子就会吸收能量而离解为游离基,并与其他分子相互作用形成一系列的链式反应,释放燃烧热。链式反应有直链式反应和支链式反应两种。直链反应是指每一个游离基都进行自己的连锁反应,如氯和氢属于这一类反应。即氯分子在光的作用下被活化成两个氯的游离基,每一个氯的游离基都进行自己的连锁反应,而且每次反应只引出一个新的游离基,即:
Cl2+hv(光量子) = Cl·+ Cl·
Cl·+H2 = HCl + H·
H·+ Cl2 = HCl + Cl·
Cl·+ H2 = HCl + H·
H+ Cl2 = HCl + Cl·
依此类推
Cl·+Cl·= Cl2
H·+H·= H2
支链反应是指在反应中一个游离基能生成一个以上的新的游离基,如氢和氧的连锁反应属于此类反应,其反应历程为:
I H2+ O2 = 2 OH·
Ⅱ OH·+H2 = H2O +H·
Ⅲ H·+ O2 = OH+O·
Ⅳ O·+H2= OH·+H·
链式反应历程大致分为3个阶段:
(1)链引发,游离基生成。
(2)链传递,游离基作用于其他参与反应的化合物,产生新的游离基。
(3)链终止,即游离基的消耗,使连锁反应终止。
链式反应速度可用下式表示:
式中F(c)——反应物浓度函数;
f s——链在器壁上销毁因数;
f c——链在气相上销毁因数;
A——与反应物浓度有关的函数;
a ——链的分支数,在直链反应中n=l,支链反应中n>1。
热反应历程是指危险物受热发生化学反应,反应在某一定空间内进行时,如果散热不良会使反应温度不断提高,温度的提高又会使反应速度加快,使得热大于失热,导致爆炸发生。