酸素バランス
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酸素バランス（OB、OB％、またはΩ ）は、爆発物の酸化度合いを示すために使用される表現です。[ 1 ]爆発性物質または混合物の分子に、分子内の他の原子を完全に酸化するのに十分な酸素が含まれているかどうかを判断します。たとえば、完全に酸化された炭素は二酸化炭素を、水素は水を形成し、硫黄は二酸化硫黄を形成し、金属は金属酸化物を形成します。分子に必要な量よりも多くの酸素が含まれている場合は正の酸素バランスがあり、必要な量よりも少ない酸素が含まれている場合は負の酸素バランスがあると言われます。[ 2 ]
酸素バランスが負の爆発物は不完全燃焼を引き起こし、通常は有毒ガスである一酸化炭素を生成します。酸素バランスが負または正の爆発物は、通常、それぞれ酸素が正または負である他の高エネルギー物質と混合され、爆発力を高めます。例えば、TNTは酸素が負の爆発物であり、その威力を高めるために酸素が正の高エネルギー物質や燃料と混合されることがよくあります。[ 3 ] [ 4 ]
密閉されたチャンバー内で、負の酸素バランスを持つTNT (トリニトロトルエン) とRDX (シクロトリメチレントリニトラミン)の混合物を爆発させると、5 nm の爆発ナノダイヤモンドが生成されます。
酸素バランスの計算
爆発性物質 100 グラムに対する酸素バランスを計算する手順は、化合物 100 グラムに対して過剰または不足している酸素の モル数を決定することです。
X = 炭素原子数、Y = 水素原子数、Z = 酸素原子数、M = 金属原子数（生成される金属酸化物）。
TNT（C 6 H 2 (NO 2 ) 3 CH 3） の場合、
分子量 = 227.1
X = 7（炭素原子の数）
Y = 5（水素原子の数）
Z = 6（酸素原子の数）
したがって、
- OB% = TNTの場合 -73.97%
負の酸素収支を持つ物質の例としては、ニトロメタン（−39%）、トリニトロトルエン（−74%）、アルミニウム粉末（−89%）、硫黄（−100%）、炭素（−266.7%）などが挙げられる。正の酸素収支を持つ物質の例としては、硝酸アンモニウム（+20%）、過塩素酸アンモニウム（+34%）、塩素酸カリウム（+39.2%）、塩素酸ナトリウム（+45%）、硝酸カリウム（+47.5%）、テトラニトロメタン（+49%）、過塩素酸リチウム（+60%）、ニトログリセリン（+3.5%）などが挙げられる。エチレングリコールジニトラートは酸素収支がゼロであり、理論化合物であるトリニトロトリアジンも同様である。[ 5 ]
酸素バランスとパワー
感度、爆発性、強度は複雑な爆発化学反応から生じる特性であるため、酸素バランスのような単純な関係性だけでは普遍的に一貫した結果が得られるとは考えられません。酸素バランスを用いてある爆発物と別の爆発物の特性を予測する場合、酸素バランスがゼロに近い爆発物の方が、より爆発性、強度、そして感度が高いと予想されます。しかし、この規則には多くの例外が存在します。
酸素バランスを適用できる分野の一つは、爆薬混合物の処理です。アマトールと呼ばれる爆薬群は、硝酸アンモニウムとTNTの混合物です。硝酸アンモニウムの酸素バランスは+20%、TNTの酸素バランスは-74%であるため、酸素バランスがゼロとなる混合物は、爆発特性も最も優れているように見えます。実際には、重量比で硝酸アンモニウム80%とTNT20%の混合物は、酸素バランスが+1%となり、すべての混合物の中で最も優れた特性を示し、TNTよりも30%強度が増加します。
参照
参考文献
- ^ 「熱的危険評価のための酸素バランス」 iomosaic.com . 2022年10月11日閲覧。
- ^マイヤー、ルドルフ;ケーラー、ヨーゼフ。ホンブルク、アクセル (2007)。爆発物(第 6 版)。ワイリーVCH。ISBN 978-3-527-31656-4。
- ^ Campbell J (1985).第二次世界大戦の海軍兵器. ロンドン: Conway Maritime Press. p. 100. ISBN 978-0-85177-329-2。
- ^米国爆発物兵器局、兵器局。ワシントンD.C.：米国海軍省。1947年、580頁。
- ^ a bバロン、アンドリュー.主族元素の化学.
