Thảo luận hóa vô cơ: Các phản ứng gây nổ

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.

1

KHOA HÓA LÝ KĨ THU TẬ

B  MÔN CÔNG NGH  HÓA H CỘ Ệ Ọ

*******

CƠ

Ch  đ : Các ph n  ng gây n ?(t  các ch tủ ề ả ứ ổ ừ ấ  

vô v ).Ph m vi  ng d ng , bi n pháp đ  phòng.ơ ạ ứ ụ ệ ề         

M C L CỤ Ụ

3

Hóa h c vô c  là nghiên c u v  thành ph nọ ơ ứ ề ầ   hóa h c c a v t li u t  ngu n g c phi sinhọ ủ ậ ệ ừ ồ ố  

h c.Thông  thọ ường   đi u   này  đ   c p  đ n  cácề ề ậ ế   nguyên   li u   không   ch a   liên   k t   cacbon   –ệ ứ ế hidro.Hóa h c vô c  “ nghiên c u đ  th  trênọ ơ ứ ủ ứ  

đ i”(Gary Miessler ,2004) bao g m các y u tờ ồ ế ố 

có m t trong b ng tu n hoàn và h p ch t c aặ ả ầ ợ ấ ủ   chúng.Gi a các đ n ch t và h p ch t x y raữ ơ ấ ợ ấ ả  

tương tác qua l i đó là ph n  ng hóa h c và nóạ ả ứ ọ  

có vô vàn  ng d ng trong đ i s ng hàng ngày.ứ ụ ờ ố   Hóa h c  nh họ ả ưởng r t nhi u t i trái đ t t iấ ề ớ ấ ớ  

cu c   s ng   con   ngộ ố ườ ội,đ ng   th c   v t   sinhự ậ  

v t.V i s  ti n b  c a khoa h c kĩ thu t thì tácậ ớ ự ế ộ ủ ọ ậ  

đ ng   c a   hóa   h c   ngày   càng   là   v n   đ   nanộ ủ ọ ấ ề  

gi i .M t khía c nh c a hóa h c – đ i s ng làả ộ ạ ủ ọ ờ ố   các v  n  x y ra trong th c t ,hi n tụ ổ ả ự ế ệ ượng này 

x y   ra   ngày   càng   nhi u   và   đ   l i   h u   quả ề ể ạ ậ ả  nghiêm tr ng.Trong đó có các v  n  c a cácọ ụ ổ ủ  

h p ch t vô c  và c a các h p ch t h u c ợ ấ ơ ủ ợ ấ ữ ơ Bài vi t này s  đ  c p đ n v n đ  tên,c u t oế ẽ ề ậ ế ấ ề ấ ạ  

và các ph n  ng gây n  c a các h p ch t vôả ứ ổ ủ ợ ấ  

c ,đ c tính t n t i trong đi u ki n thơ ặ ồ ạ ề ệ ường,đi uề  

ki n gây n  và m t s  bi n pháp phòng tránhệ ổ ộ ố ệ  

đ  đ m b o an toàn cho b n thân, xã h i vàể ả ả ả ộ  

b o v  môi trả ệ ường

      Đ  tài s  11: Các ph n  ng gây n  (t  các ch t vôề ố ả ứ ổ ừ ấ  

c ) . Ph m vi  ng d ng và bi n pháp đ  phòng. ơ ạ ứ ụ ệ ề

1.Đ nh nghĩa.ị

1.1. Khái ni m cháy n ệ ổ

­Nhà bác h c ngọ ười Nga M.V.Lômônôx p (1711­ố 1765) là người có gi i thích đúng đ n v  s  cháy:ả ắ ề ự  

“Cháy là m t ph n  ng hóa h c có t a nhi t và chi uộ ả ứ ọ ỏ ệ ế   sáng”

­Ngày nay thì cháy là t ng h p c a các quá trìnhổ ợ ủ  

bi n đ i lý hóa ph c t p  có t a nhi t và phát ra ánhế ổ ứ ạ ỏ ệ   sáng

=> N  là s  cháy nh ng x y ra   t c đ  nhanhổ ự ư ả ở ố ộ  

h n,   làm   tăng   th   tích   m t   cách   đ t   ng t   trongơ ể ộ ộ ộ   kho ng th i gian h n ch ả ờ ạ ế

       Là khi đám cháy phát tri n nhanh trong m tể ộ   kho ng th i gian c c ng n, nhi t đ  t i tâm cháy tăngả ờ ự ắ ệ ộ ạ   nhanh, làm tăng áp su t đám cháy – quá trình n  x yấ ổ ả  

ra t a nhi u nhi t.ỏ ề ệ

1.2 Phân lo i.ạ

­N  lý h c: là trổ ọ ường h p n  do áp su t trong m tợ ổ ấ ộ  

th  tích bình ch a tăng cao vể ứ ượt quá gi i h n b n c aớ ạ ề ủ  

v  bình ch a.ỏ ứ

­N  hóa h c: là n  do cháy c c nhanh gây ra, p hhổ ọ ổ ự ư  

x y ra trong th i gian c c ng n t o ra lả ờ ự ắ ạ ượng l n s nớ ả  

ph m khí kèm nhi t đ  cao.ẩ ệ ộ

2. Các h p ch t và ph n  ng gây nợ ấ ả ứ ổ

2.1.  Ph n  ng lí h cả ứ ọ

2.1.1.  Ph n  ng n  c a bóng bay hidro khi b  đ t nóngả ứ ổ ủ ị ố +C  ch  gây n :khí hidro nh  , c u trúc phân t  béơ ế ổ ẹ ấ ử   nên b m vào bóng bay thì khí hidro s  th m th u c cơ ẽ ẩ ấ ự   nhanh và có th  n  mà không c n ngu n l a.Trongể ổ ầ ồ ử   quá trình s  d ng bóng bay ngu n khí trong bóng bayử ụ ồ  

s  r t d  th m th u ra ngoài, trong đó ra nhi u ẽ ấ ễ ẩ ấ ề ở 

cu ng bóng,ch  bu c dây.Vì th  trong v  n  ,khi đ tố ỗ ộ ế ụ ổ ố   dây vô tình làm cho lu ng khí b  đ t nóng,th  tích dãnồ ị ố ể  

n  gây ra nở ổ

+Phương trình ph n  ng:Hả ứ 2+1/2O2=H2O

+tính ch t:t t c  các bóng hidro đ u ti m  n nguyấ ấ ả ề ề ẩ  

c  cháy n  cao .Khí hidro là lo i khí hi m r t nguyơ ổ ạ ế ấ   nhi m.B i hidro khi n  s  gây ra áp l c r t m nh vàể ở ổ ẽ ự ấ ạ   nhi t đ  lên t i 3000 đ  Cệ ộ ớ ộ

=>Vì th  ,bóng bay không nên mang vào trong nhàế  

b i n u ti p xúc v i bóng đi n,g p không khí có thở ế ế ớ ệ ặ ể  gây phát nổ

2.2.  Ph n  ng hóa h cả ứ ọ

2.2.1.  Ph n  ng gi a kim lo i ki m(Li,Na,K,Rb,Cs)ả ứ ữ ạ ề  

v i Hớ 2O

+C  ch  gây n :vì th  đi n c c chu n c a kimơ ế ổ ế ệ ự ẩ ủ  

lo i ki m nh  h n r t nhi u so v i th  đi n c c c aạ ề ỏ ơ ấ ề ớ ế ệ ự ủ   hidro    Ph=7ở

Nên kim lo i ki m kh  đạ ề ử ược nước d  dàng gi iễ ả   phóng khí hidro

       PTPU: 2M + 2H2O  =  2MOH + H2

 Do v y kim lo i ki m đậ ạ ề ược b o qu n b ngả ả ằ   cách ngâm chìm trong d u.ầ

+Đi u ki n x y ra ph n  ng n : khi kim lo i ki mề ệ ả ả ứ ổ ạ ề   tác d ng v i nụ ớ ước

2.2.2 Ph n  ng gây n  c a thu c đenả ứ ổ ủ ố

PT:2KNO3+S+3C=K2S+N2+3CO2

+Thành ph n h n h p : 74,64% KNOầ ố ợ 3,13,51% b t Cộ  

; 11,85%b t S, ộ  M t s  lo i thu c n  đen có thêm l uộ ố ạ ố ổ ư  

hu nh (dùng cho cácỳ  vũ khí m nh), b t nhôm (phátạ ộ   sáng cho pháo, tăng năng lượng cháy cho bom), h ngồ   hoàng (mu i th y ngân, kích n ).ố ủ ổ

+C u t o : thu c n  đen là h n h p nitrat kali,b tấ ạ ố ổ ỗ ợ ộ   than c i, ủ d ng b t m n, màu đen xám c a b t than, cóạ ộ ị ủ ộ  

th  có ánh kim c a b tể ủ ộ  nhôm, mùi khó ng i c aử ủ  l uư  

hu nhỳ  Ngoài ra, còn m t s  ph  gia khác nhộ ố ụ ư h ngồ   hoàng đ  b t cháy ch ng h n. ể ắ ẳ ạ

KNO3  th i c  g i là “diêm tiêu”,đờ ổ ọ ượ ấc l y trong các 

m  t  nhiên .Diêm tiêu cũng đỏ ự ượ ấc l y b ng cách hòaằ  

đ t l n phân d i trong hang v i nấ ẫ ơ ớ ướ ọc l c,cô đ c,s yặ ấ   khô.Các   thành   ph n   h n   h p   đầ ỗ ợ ược   đ   riêng,giãể  

m n,r i đị ồ ược tr n v i nhau.Cacbon c a b t than c iộ ớ ủ ộ ủ  

là ch t kh ,diêm tiêu là ch t oxi hóa.ấ ử ấ

2.2.3. Ph n  ng n  c a azit chì (Pb(Nả ứ ổ ủ 3)2)

        Azit chì là m t ch t n , có đ  nh y n  cao. Nóộ ấ ổ ộ ạ ổ  

thường được b o qu n và v n chuy n b ng cách bả ả ậ ể ằ ỏ  vào trong các l  b ngọ ằ  cao su đ t trong môi trặ ườ  ng

nước. Nó n  khi r i t  đ  cao 150ổ ơ ừ ộ  mm ho c khi có maặ   sát. T c đ  n  c a nó vào kho ng 5.180ố ộ ổ ủ ả  m/s. Nó đượ  c

s  d ng làm kíp n , làm thu c n  m i trong các ngòiử ụ ổ ố ổ ồ  

7

n    d ng tinh th  màu tr ng nó có m t đ  nh iổ Ở ạ ể ắ ậ ộ ồ   4,71 g/cm³

         PTPU: Pb(N3)2 = Pb + 3N2 + 100,6 kcal

      Azit chì ph n  ng v iả ứ ớ  đ ng,ồ  k mẽ  hay m t s  h pộ ố ợ   kim c a đ ng ho c k m t o thành các lo i Azit khác.ủ ồ ặ ẽ ạ ạ  

Ví d ,ụ  azit đ ngồ  th m chí còn nh y n  h n azit chì.ậ ạ ổ ơ 2.2.4.  Ph n  ng gây n  c a th y ngân fuminatả ứ ổ ủ ủ

Th y ngân fuminat là ch t k t tinh màu tr ng ho củ ấ ế ắ ặ   xám   ph   thu c   vào   công   ngh   ch   t o,màu   tr ngụ ộ ệ ế ạ ắ  

nh n đậ ược n u b  sung vào d ch ph n  ng m t chútế ổ ị ả ứ ộ   HCl ,màu xám n u không cho thêm ph  gia này.Trongế ụ   quân s  s  d ng th y ngân fuminat màu tr ng, cònự ử ụ ủ ắ   trong công nghi p lo i màu xámệ ạ

Th y   ngân   fuminat   có   kh i   lủ ố ượng   riêng  4.42g/cm3,d  nén,v i áp su t nén KG/cmễ ớ ấ 2 đ t m t đạ ậ ộ  4g/cm2

Th y ngân fuminat là m t trong nh ng thu c nủ ộ ữ ố ổ  mòi nh y nh t .Thêm vào đó đ  nh y c a th y ngânạ ấ ộ ạ ủ ủ   fuminat còn ph  thu c vào áp su t và đ   m.Khi tăngụ ộ ấ ộ ẩ  

áp su t nén đ  nh y cua th y ngân fuminat v i m iấ ộ ạ ủ ớ ọ  

d ng xung kích thích ban đ u đ u gi m xu ng,th mạ ầ ề ả ố ậ   chí   áp su t nào đó th y ngân fuminat còn m t tínhở ấ ủ ấ   nô.Dưới   tác   d ng   c a   xung   đâm   ch c,th y   ngânụ ủ ọ ủ   fuminat gi  đữ ược tính n  trong kho ng áp su t đ nổ ả ấ ế   1000KG/cm2,còn   trong   kho ng   áp   su t   1000­ả ấ 2000KG/cm2  nó ch  cháy mà không n  và hoàn toànỉ ổ  

m t   tính   n   khi   áp   su t   n m   trong   kho ng   2000­ấ ổ ấ ằ ả 5000KG/cm2

Đ   m cũng d n đ n làm gi m đ  nh y c a th yộ ẩ ẫ ế ả ộ ạ ủ ủ   ngân fuminat ,khi hàm lượng đ   m trên 5% di n raộ ẩ ễ  

n   c c   b   t i   v   trí   c a   xung   kích   thích.,khi   hàmổ ụ ộ ạ ị ủ  

lượng đ   m l n h n 10% dộ ẩ ớ ơ ưới tác d ng va đ p nóụ ậ  

ch  th y phân mà không n ,dỉ ủ ổ ưới tác đ ng c a tia l aộ ủ ử  

nó ch  cháy mà không chuy n sang n ỉ ể ổ

+Các đ c tính gây n  c a th y ngân fumilat ặ ổ ủ ủ

       _Đ  nh y v i xung va đ p (búa 0.6 kg); gi iộ ạ ớ ậ ớ  

h n trên là 8,5cm, gi i h n dạ ớ ạ ưới là 5,5cm;

      _Nhi t đ  bùng cháy là 160­170ệ ộ oC v i th i gianớ ờ  

gi  ch m là 5ph; 210ữ ậ oC v i th i gian gi  ch m là 5s;ớ ờ ữ ạ       _Nhi t lệ ượng n  là 410kcal/kg (Hổ 2O l ng), 349ỏ   kcal/kg (H2O h i);ơ

      _Th  tích riêng s n ph m khí là 316 l/kg;ể ả ẩ

      _Nhi t đ  n  là 4470 K;ệ ộ ổ

         _T c đ  n  là 5050 m/s (m t đ  4,0 g/cmố ộ ổ ậ ọ 3); 

5400 m/s (4,2 g/cm3);

       _Lượng thu c n  m i gi i h n theo TNT  làố ổ ồ ớ ạ   0,36 g, theo Tetryl là 0,29 g, theo pentrit là 0,225 g,  nghĩa là th y ngân fuminat có kh  năng gây n  khôngủ ả ổ   cao, ch  đ t   m c yêu c u.ỉ ạ ở ứ ầ

Th y ngân fuminat  có th  s  d ng trong các kíp nủ ể ử ụ ổ 

đ  gây n  thu c n  phá và h t l a c a đ n đ  gâyể ổ ố ổ ạ ử ủ ạ ể   cháy thu c phóng.ố

Tuy   nhiên,   do   có   đ   nh y   cao   nên   thuyrngaanộ ạ   fuminat ch  dùng cho kíp n  công nghi p (ví d  kíp nỉ ổ ệ ụ ổ 

s  8) mà không th  dùng cho kíp n  đ n đố ể ổ ạ ược có thể  gây ra n  s m li u n ổ ớ ề ổ

Kh  năng gây cháy c a th y ngân fuminat khôngả ủ ủ   cao, vì trong thành ph n s n ph m n  h u nh  khôngầ ả ẩ ổ ầ ư  

có các h t r n (thành ph n s n ph m n  khi n  th yạ ắ ầ ả ẩ ổ ổ ủ   ngân   fuminat   bao   g m:   th y   ngân   kim   lo i,   oxitồ ủ ạ   cacbon và nito theo ph n  ng Hg(ONC)ả ứ 2 = Hg + 2CO  + N2), vì v y đ  tăng kh  năng gây cháy c a các h tậ ể ả ủ ạ  

l a ch a th y ngân fuminat ngử ứ ủ ười ta ph i b  sungả ổ  

h n  h p  ch t  oxi   hóa  và  ch t  cháy   Ch t   oxi   hóaỗ ợ ấ ấ ấ  

thường dùng là KClO3, có th  s  d ng BaO, còn ch tể ử ụ ấ   cháy thường d ng Sbụ 2S3, có th  là b t nhôm (Al). Tể ộ ỉ 

l  c a các h p ph n th y ngân fuminat, KClOệ ủ ợ ầ ủ 3  và 

Sb2S3  trong các h n h p va đ p, đâm ch c r t khácỗ ợ ậ ọ ấ   nhau, ph  thu c vào đ  l n c a xung kích thích.ụ ộ ộ ớ ủ

3.  ng d ng thu c n Ứ ụ ố ổ

3.1. Trong chi n đ u.ế ấ

_Trong chi n  đ u ngoài  vi c s  d ng thu c nế ấ ệ ử ụ ố ổ 

nh i trong các lo i bom đ n, mìn, l u đ n,… còn sồ ạ ạ ự ạ ử 

d ng   thu c   n   gói   thành   các   lo i   lụ ố ổ ạ ượng   n   kh i,ổ ố  

lượng n  dài, th  pháo,… dùng uy l c c a thu c nổ ủ ự ủ ố ổ 

đ  sát thể ương sin l c phá h y các phự ủ ương ti n chi nệ ế   tranh c a đ ch.ủ ị

_Lượng n  kh i là lổ ố ượng n  có tác d ng phá ho iổ ụ ạ  

l n uy l c t p trung, thớ ự ậ ường đ  tiêu di t sinh l c đ chể ệ ự ị  

t p trung phá ho i các m c tiêu ki n trúc nh  h mậ ạ ụ ế ư ầ  

ng m,   kho   tàng     súng,   lô   c t,   c u   c ng,…   cácầ ụ ố ầ ố  

phương ti n chi n tranh (xe tăng, xe b c thép, máyệ ế ọ   bay, pháo c i, tàu, xu ng,…). Khi gói bu c lố ồ ộ ượng nổ 

kh i t t nh t gói kh i l p phố ố ấ ố ậ ương ho c kh i h p chặ ố ộ ữ 

9

nh t nh ng c nh l n nh t không quá 3 l n c nh nhậ ư ạ ớ ấ ầ ạ ỏ 

nh t.ấ

_Lượng n  dài: cũng có tác d ng phá ho i l n, khiổ ụ ạ ớ  

n  uy l c thu c n  phát tri n theo chi u dài nh ng ítổ ự ố ổ ể ề ư  

 2 đ u l ng n  Th ng dùng phá các lo i v t c n

(hàng rào, dây thép gai, tường, bãi mìn,…)

_Th  pháo: Là lủ ương n  có kh i lổ ố ượng nh  (400­ỏ 1000g). Trang b  ph  bi n cho t ng ngị ổ ế ừ ười có th  đ t,ể ặ   đút, th  ho c ném. Di t đ ch t p trung trong ho cả ặ ệ ị ậ ặ   ngoài công s , trong nhà, h m ng m và phá h y m tự ầ ầ ủ ộ  

s  phố ương ti n chi n tranh c a đ ch.ệ ế ủ ị

3.2. Trong s n xu t.ả ấ

_Lĩnh v c kinh t  s  d ng thu c n  đ  phá đ t,ự ế ử ụ ố ổ ể ấ   phá đá, khai thác nguyên v t li u, khoáng s n,phá vậ ệ ả ỡ  các công trình cũ h ng, ph c v  cho thi công các côngỏ ụ ụ   trình kinh t ế

VÍ D : Ụ

     Thu c n  dùng trong đào m  tố ổ ỏ ừ th  k  15, ế ỷ ghi  chép   s m   nh t   còn   l i   v   đào   m   thu c   nớ ấ ạ ề ỏ ố ổ 

là Hungary năm 1627, k  thu tỹ ậ  này đem đ nế  Anh năm 

1638 b iở  th  m  Đ c.ợ ỏ ứ

        Công trình đ u tiên dùng m t lầ ộ ượng l n thu cớ ố  

nổ   là   kênh Canal   du   Midi mi n   namề  

nướ  Pháp. Kênh này   hoàn   thành   năm   1681   n ic ố  Đ aị   Trung H i vàả  V nh Biscay, kênh dài 240ị  km và có 100 

c a c ng. ử ố

        Đo n   800   mét   kéo   dài   c aạ ủ  đường   h mầ  

h pộ  trên   tuy nế  đường   s tắ   Great  Western n iố  London và Bristol ng n   1   t n   thu c   nố ấ ố ổ  đen   m t   tu n   trong   2   năm   12,9ộ ầ  km   chi u   dài   c aề ủ  

đường h mầ  Mont Cenisl hoàn thành trong 13 năm b tắ  

đ u t  1857 ầ ừ

_ Bên c nh đó s  d ng thu c n  đ  làm pháo hoaạ ử ụ ố ổ ể   trong các d p tr ng đ i c a đ t nị ọ ạ ủ ấ ước

L u ý: Dùng thu c n  đúng lúc, đúng k  thu t n u ư ố ổ ỹ ậ ế   không s  gây t n kém, m t th i gian, h  h i tài s n ẽ ố ấ ờ ư ạ ả   nhà n ướ c, gây nguy hi m đ n tính m ng,… ể ế ạ

4. Bi n pháp đ  phòng.ệ ề

4.1. Bi n pháp hành chính pháp lý.ệ

_Đi u 1 pháp l nh phòng cháy ch a cháy 4.10­1961ề ệ ữ  

đã quy đ nh: “Vi c phòng cháy ch a cháy là nghĩa vị ệ ữ ụ 

v a công dân” và “trong các c  quan xí nghi p, khoủ ơ ệ  

tàng công trường, nông trường,vi c PCCC là nghĩa vệ ụ 

c a toàn th  viên ch c à trủ ể ứ ước h t là trách nhi m c aế ệ ủ  

th  trủ ưởng đ n v   y.ơ ị ấ

_Ngày 31/05/1991 ch  t ch HĐBT đã ra ch  th  vủ ị ỉ ị ề  tăng cương công tác PCCC. Đi u 192, 194 c a Bề ủ ộ 

lu t hình s  nậ ự ước CHXHCNVN quy đ nh trách nhi mị ệ   hình s  đ i v i m i hành vi vi ph m ch  đ ự ố ớ ọ ạ ế ộ

4.2. Bi n pháp k  thu t.ệ ỹ ậ

_Nguyên lý phòng cháy n : tách r i ba y u t : ch tổ ờ ế ố ấ   cháy, ch t oxi hóa và m i b t l a thì cháy n  khôngấ ồ ắ ử ổ  

x y ra đả ược

_Trang b  phị ương tiên PCCC (bình b t  AB,  b tọ ộ   khô: cát, nước…)

_Hu n luyên s  d ng các phấ ự ụ ương ti n PCCC, cácệ  

phương ti n PCCC.ệ

_C  khí và t  đ ng hóa quá trình s n xu t cóc tínhơ ự ộ ả ấ   nguy hi m v  cháy n ể ề ổ

_H n ch  kh i lạ ế ố ượng c a ch t cháy n  đ n m củ ấ ổ ế ứ  

t i thi u cho phép v  phố ể ề ương ti n k  thu t.ệ ỹ ậ

_T o vành đai phòng ch ng cháy n , ngăn cách sạ ố ổ ự 

ti p xúc gi a ch t cháy n  và ch t oxi hóa khi chúngế ữ ấ ổ ấ  

ch a tham gia vào quá trình. Các kho ch a ph i cáchư ứ ả  

bi t xa n i phát nhi t. Xung quanh các b  ch a, khoệ ơ ệ ể ứ  

ch a có tứ ường ngăn cách b ng v t li u không cháyằ ậ ệ  

n ổ

_Cách ly ho c đ t các thi t b  hay công đo n dặ ặ ế ị ạ ễ  cháy n  ra xa các thi t b  khác và nh ng n i thoángổ ế ị ữ ơ   gió

11