Đề tài Các phản ứng gây nổ? (từ các chất vô vơ). Phạm vi ứng dụng, biện pháp đề phòng

KHOA HÓA LÝ KĨ THUẬT BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC ******* THẢO LUẬN HÓA VÔ CƠ Chủ đề: Các phản ứng gây nổ?(từ các chất vô vơ).Phạm vi ứng dụng , biện pháp đề phòng. MỤC LỤC Hóa học vô cơ là nghiên cứu về thành phần hóa học của vật liệu từ nguồn gốc phi sinh học.Thông thường điều này đề cập đến các nguyên liệu không chứa liên kết cacbon –hidro.Hóa học vô cơ “ nghiên cứu đủ thứ trên đời”(Gary Miessler ,2004) bao gồm các yếu tố có mặt trong bảng tuần hoàn và hợp chất của chúng.Giữa các đơn chất và hợp chất xảy ra tương tác qua lại đó là phản ứng hóa học và nó có vô vàn ứng dụng trong đời sống hàng ngày. Hóa học ảnh hưởng rất nhiều tới trái đất tới cuộc sống con người,động thực vật sinh vật.Với sự tiến bộ của khoa học kĩ thuật thì tác động của hóa học ngày càng là vấn đề nan giải .Một khía cạnh của hóa học – đời sống là các vụ nổ xảy ra trong thực tế,hiện tượng này xảy ra ngày càng nhiều và để lại hậu quả nghiêm trọng.Trong đó có các vụ nổ của các hợp chất vô cơ và của các hợp chất hữu cơ. Bài viết này sẽ đề cập đến vấn đề tên,cấu tạo và các phản ứng gây nổ của các hợp chất vô cơ,đặc tính tồn tại trong điều kiện thường,điều kiện gây nổ và một số biện pháp phòng tránh để đảm bảo an toàn cho bản thân, xã hội và bảo vệ môi trường Đề tài số 11: Các phản ứng gây nổ (từ các chất vô cơ) . Phạm vi ứng dụng và biện pháp đề phòng. 1.Định nghĩa. 1.1. Khái niệm cháy nổ. -Nhà bác học người Nga M.V.Lômônôxốp (1711-1765) là người có giải thích đúng đắn về sự cháy: “Cháy là một phản ứng hóa học có tỏa nhiệt và chiếu sáng”. -Ngày nay thì cháy là tổng hợp của các quá trình biến đổi lý hóa phức tạp có tỏa nhiệt và phát ra ánh sáng. => Nổ là sự cháy nhưng xảy ra ở tốc độ nhanh hơn, làm tăng thể tích một cách đột ngột trong khoảng thời gian hạn chế. Là khi đám cháy phát triển nhanh trong một khoảng thời gian cực ngắn, nhiệt độ tại tâm cháy tăng nhanh, làm tăng áp suất đám cháy – quá trình nổ xảy ra tỏa nhiều nhiệt. 1.2 Phân loại. -Nổ lý học: là trường hợp nổ do áp suất trong một thể tích bình chứa tăng cao vượt quá giới hạn bền của vỏ bình chứa. -Nổ hóa học: là nổ do cháy cực nhanh gây ra, pưhh xảy ra trong thời gian cực ngắn tạo ra lượng lớn sản phẩm khí kèm nhiệt độ cao. 2. Các hợp chất và phản ứng gây nổ 2.1. Phản ứng lí học 2.1.1. Phản ứng nổ của bóng bay hidro khi bị đốt nóng +Cơ chế gây nổ:khí hidro nhẹ , cấu trúc phân tử bé nên bơm vào bóng bay thì khí hidro sẽ thẩm thấu cực nhanh và có thể nổ mà không cần nguồn lửa.Trong quá trình sử dụng bóng bay nguồn khí trong bóng bay sẽ rất dễ thẩm thấu ra ngoài, trong đó ra nhiều ở cuống bóng,chỗ buộc dây.Vì thế trong vụ nổ ,khi đốt dây vô tình làm cho luồng khí bị đốt nóng,thể tích dãn nở gây ra nổ +Phương trình phản ứng:H2+1/2O2=H2O +tính chất:tất cả các bóng hidro đều tiềm ẩn nguy cơ cháy nổ cao .Khí hidro là loại khí hiếm rất nguy nhiểm.Bởi hidro khi nổ sẽ gây ra áp lực rất mạnh và nhiệt độ lên tới 3000 độ C =>Vì thế ,bóng bay không nên mang vào trong nhà bởi nếu tiếp xúc với bóng điện,gặp không khí có thể gây phát nổ 2.2. Phản ứng hóa học 2.2.1. Phản ứng giữa kim loại kiềm(Li,Na,K,Rb,Cs) với H2O +Cơ chế gây nổ:vì thế điện cực chuẩn của kim loại kiềm nhỏ hơn rất nhiều so với thế điện cực của hidro ở Ph=7 Nên kim loại kiềm khử được nước dễ dàng giải phóng khí hidro PTPU: 2M + 2H2O = 2MOH + H2 Do vậy kim loại kiềm được bảo quản bằng cách ngâm chìm trong dầu. +Điều kiện xảy ra phản ứng nổ: khi kim loại kiềm tác dụng với nước. 2.2.2 Phản ứng gây nổ của thuốc đen PT:2KNO3+S+3C=K2S+N2+3CO2 +Thành phần hốn hợp : 74,64% KNO3,13,51% bột C ; 11,85%bột S,  Một số loại thuốc nổ đen có thêm lưu huỳnh (dùng cho các vũ khí mạnh), bột nhôm (phát sáng cho pháo, tăng năng lượng cháy cho bom), hồng hoàng (muối thủy ngân, kích nổ). +Cấu tạo : thuốc nổ đen là hỗn hợp nitrat kali,bột than củi, dạng bột mịn, màu đen xám của bột than, có thể có ánh kim của bột nhôm, mùi khó ngửi của lưu huỳnh. Ngoài ra, còn một số phụ gia khác như hồng hoàng để bắt cháy chẳng hạn. KNO3 thời cổ gọi là “diêm tiêu”,được lấy trong các mỏ tự nhiên .Diêm tiêu cũng được lấy bằng cách hòa đất lẫn phân dơi trong hang với nước lọc,cô đặc,sấy khô.Các thành phần hỗn hợp được để riêng,giã mịn,rồi được trộn với nhau.Cacbon của bột than củi là chất khử,diêm tiêu là chất oxi hóa. 2.2.3. Phản ứng nổ của azit chì (Pb(N3)2) Azit chì là một chất nổ, có độ nhạy nổ cao. Nó thường được bảo quản và vận chuyển bằng cách bỏ vào trong các lọ bằng cao su đặt trong môi trường nước. Nó nổ khi rơi từ độ cao 150 mm hoặc khi có ma sát. Tốc độ nổ của nó vào khoảng 5.180 m/s. Nó được sử dụng làm kíp nổ, làm thuốc nổ mồi trong các ngòi nổ. Ở dạng tinh thể màu trắng nó có mật độ nhồi 4,71 g/cm³. PTPU: Pb(N3)2 = Pb + 3N2 + 100,6 kcal Azit chì phản ứng với đồng, kẽm hay một số hợp kim của đồng hoặc kẽm tạo thành các loại Azit khác. Ví dụ, azit đồng thậm chí còn nhạy nổ hơn azit chì. 2.2.4. Phản ứng gây nổ của thủy ngân fuminat Thủy ngân fuminat là chất kết tinh màu trắng hoặc xám phụ thuộc vào công nghệ chế tạo,màu trắng nhận được nếu bổ sung vào dịch phản ứng một chút HCl ,màu xám nếu không cho thêm phụ gia này.Trong quân sự sử dụng thủy ngân fuminat màu trắng, còn trong công nghiệp loại màu xám Thủy ngân fuminat có khối lượng riêng 4.42g/cm3,dễ nén,với áp suất nén KG/cm2 đạt mật độ 4g/cm2 Thủy ngân fuminat là một trong những thuốc nổ mòi nhạy nhất .Thêm vào đó độ nhạy của thủy ngân fuminat còn phụ thuộc vào áp suất và độ ẩm.Khi tăng áp suất nén độ nhạy cua thủy ngân fuminat với mọi dạng xung kích thích ban đầu đều giảm xuống,thậm chí ở áp suất nào đó thủy ngân fuminat còn mất tính nô.Dưới tác dụng của xung đâm chọc,thủy ngân fuminat giữ được tính nổ trong khoảng áp suất đến 1000KG/cm2,còn trong khoảng áp suất 1000-2000KG/cm2 nó chỉ cháy mà không nổ và hoàn toàn mất tính nổ khi áp suất nằm trong khoảng 2000-5000KG/cm2 Độ ẩm cũng dẫn đến làm giảm độ nhạy của thủy ngân fuminat ,khi hàm lượng độ ẩm trên 5% diễn ra nổ cục bộ tại vị trí của xung kích thích.,khi hàm lượng độ ẩm lớn hơn 10% dưới tác dụng va đập nó chỉ thủy phân mà không nổ,dưới tác động của tia lửa nó chỉ cháy mà không chuyển sang nổ. +Các đặc tính gây nổ của thủy ngân fumilat _Độ nhạy với xung va đập (búa 0.6 kg); giới hạn trên là 8,5cm, giới hạn dưới là 5,5cm; _Nhiệt độ bùng cháy là 160-170oC với thời gian giữ chậm là 5ph; 210oC với thời gian giữ chạm là 5s; _Nhiệt lượng nổ là 410kcal/kg (H2O lỏng), 349 kcal/kg (H2O hơi); _Thể tích riêng sản phẩm khí là 316 l/kg; _Nhiệt độ nổ là 4470 K; _Tốc độ nổ là 5050 m/s (mật đọ 4,0 g/cm3); 5400 m/s (4,2 g/cm3); _Lượng thuốc nổ mồi giới hạn theo TNT là 0,36 g, theo Tetryl là 0,29 g, theo pentrit là 0,225 g, nghĩa là thủy ngân fuminat có khả năng gây nổ không cao, chỉ đạt ở mức yêu cầu. Thủy ngân fuminat có thể sử dụng trong các kíp nổ để gây nổ thuốc nổ phá và hạt lửa của đạn để gây cháy thuốc phóng. Tuy nhiên, do có độ nhạy cao nên thuyrngaan fuminat chỉ dùng cho kíp nổ công nghiệp (ví dụ kíp nổ số 8) mà không thể dùng cho kíp nổ đạn được có thể gây ra nổ sớm liều nổ. Khả năng gây cháy của thủy ngân fuminat không cao, vì trong thành phần sản phẩm nổ hầu như không có các hạt rắn (thành phần sản phẩm nổ khi nổ thủy ngân fuminat bao gồm: thủy ngân kim loại, oxit cacbon và nito theo phản ứng Hg(ONC)2 = Hg + 2CO + N2), vì vậy để tăng khả năng gây cháy của các hạt lửa chứa thủy ngân fuminat người ta phải bổ sung hỗn hợp chất oxi hóa và chất cháy. Chất oxi hóa thường dùng là KClO3, có thể sử dụng BaO, còn chất cháy thường dụng Sb2S3, có thể là bột nhôm (Al). Tỉ lệ của các hợp phần thủy ngân fuminat, KClO3 và Sb2S3 trong các hỗn hợp va đập, đâm chọc rất khác nhau, phụ thuộc vào độ lớn của xung kích thích. 3. Ứng dụng thuốc nổ. 3.1. Trong chiến đấu. _Trong chiến đấu ngoài việc sử dụng thuốc nổ nhồi trong các loại bom đạn, mìn, lựu đạn, còn sử dụng thuốc nổ gói thành các loại lượng nổ khối, lượng nổ dài, thủ pháo, dùng uy lực của thuốc nổ để sát thương sin lực phá hủy các phương tiện chiến tranh của địch. _Lượng nổ khối là lượng nổ có tác dụng phá hoại lớn uy lực tập trung, thường để tiêu diệt sinh lực địch tập trung phá hoại các mục tiêu kiến trúc như hầm ngầm, kho tàng ụ súng, lô cốt, cầu cống, các phương tiện chiến tranh (xe tăng, xe bọc thép, máy bay, pháo cối, tàu, xuồng,). Khi gói buộc lượng nổ khối tốt nhất gói khối lập phương hoặc khối hộp chữ nhật nhưng cạnh lớn nhất không quá 3 lần cạnh nhỏ nhất. _Lượng nổ dài: cũng có tác dụng phá hoại lớn, khi nổ uy lực thuốc nổ phát triển theo chiều dài nhưng ít ở 2 đầu lượng nổ. Thường dùng phá các loại vật cản (hàng rào, dây thép gai, tường, bãi mìn,). _Thủ pháo: Là lương nổ có khối lượng nhỏ (400-1000g). Trang bị phổ biến cho từng người có thể đặt, đút, thả hoặc ném. Diệt địch tập trung trong hoặc ngoài công sự, trong nhà, hầm ngầm và phá hủy một số phương tiện chiến tranh của địch. 3.2. Trong sản xuất. _Lĩnh vực kinh tế sử dụng thuốc nổ để phá đất, phá đá, khai thác nguyên vật liệu, khoáng sản,phá vỡ các công trình cũ hỏng, phục vụ cho thi công các công trình kinh tế. VÍ DỤ: Thuốc nổ dùng trong đào mỏ từ thế kỷ 15, ghi chép sớm nhất còn lại về đào mỏ thuốc nổ là Hungary năm 1627, kỹ thuật này đem đến Anh năm 1638 bởi thợ mỏ Đức.  Công trình đầu tiên dùng một lượng lớn thuốc nổ là kênh Canal du Midi miền nam nước Pháp. Kênh này hoàn thành năm 1681 nối Địa Trung Hải và Vịnh Biscay, kênh dài 240 km và có 100 cửa cống.  Đoạn 800 mét kéo dài của đường hầm hộp trên tuyến đường sắt Great Western nối London và Bristol ngốn 1 tấn thuốc nổ đen một tuần trong 2 năm. 12,9 km chiều dài của đường hầm Mont Cenisl hoàn thành trong 13 năm bắt đầu từ 1857 _ Bên cạnh đó sử dụng thuốc nổ để làm pháo hoa trong các dịp trọng đại của đất nước. Lưu ý: Dùng thuốc nổ đúng lúc, đúng kỹ thuật nếu không sẽ gây tốn kém, mất thời gian, hư hại tài sản nhà nước, gây nguy hiểm đến tính mạng, 4. Biện pháp đề phòng. 4.1. Biện pháp hành chính pháp lý. _Điều 1 pháp lệnh phòng cháy chữa cháy 4.10-1961 đã quy định: “Việc phòng cháy chữa cháy là nghĩa vụ vủa công dân” và “trong các cơ quan xí nghiệp, kho tàng công trường, nông trường,việc PCCC là nghĩa vụ của toàn thể viên chức à trước hết là trách nhiệm của thủ trưởng đơn vị ấy. _Ngày 31/05/1991 chủ tịch HĐBT đã ra chỉ thị về tăng cương công tác PCCC. Điều 192, 194 của Bộ luật hình sự nước CHXHCNVN quy định trách nhiệm hình sự đối với mọi hành vi vi phạm chế độ. 4.2. Biện pháp kỹ thuật. _Nguyên lý phòng cháy nổ: tách rời ba yếu tố: chất cháy, chất oxi hóa và mồi bắt lửa thì cháy nổ không xảy ra được. _Trang bị phương tiên PCCC (bình bọt AB, bột khô: cát, nước). _Huấn luyên sự dụng các phương tiện PCCC, các phương tiện PCCC. _Cơ khí và tự động hóa quá trình sản xuất cóc tính nguy hiểm về cháy nổ. _Hạn chế khối lượng của chất cháy nổ đến mức tối thiểu cho phép về phương tiện kỹ thuật. _Tạo vành đai phòng chống cháy nổ, ngăn cách sự tiếp xúc giữa chất cháy nổ và chất oxi hóa khi chúng chưa tham gia vào quá trình. Các kho chứa phải cách biệt xa nơi phát nhiệt. Xung quanh các bể chứa, kho chứa có tường ngăn cách bằng vật liệu không cháy nổ. _Cách ly hoặc đặt các thiết bị hay công đoạn dễ cháy nổ ra xa các thiết bị khác và những nơi thoáng gió.