산소 밸런스

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산소 균형(OB, 또는 OB%)은 폭발물이 산화될 수 있는 정도를 나타내는 표현이다. 폭발성 분자가 탄소로부터 이산화탄소를 형성하기에 충분한 산소를 포함하고 수소 원자로부터 나오는 물, 황으로부터 나오는 모든 아황산가스와 금속에서 나오는 모든 산화물을 과부족없이 함유하고 있다면, 그 분자는 산소 균형이 제로라고 한다. 분자는 필요한 것보다 많은 산소를 함유하면 양의 산소 밸런스가, 필요한 것보다 적은 산소를 함유하면 음의 산소 밸런스가 있다고 한다. 그러면 연소가 불완전해지고 일산화탄소와 같은 많은 양의 유독 가스가 존재할 것이다. 폭발물의 민감도, 강도, 진동은 모두 산소 균형에 다소 의존하며 산소 균형이 0에 가까워질수록 최대치에 접근하는 경향이 있다.

산소 균형은 이산화탄소로, 수소는 물로, 금속은 산화물로의 완전한 전환에 필요한 산소의 비율로 화합물의 경험적 공식으로부터 계산된다.

폭발성 물질 100g 단위로 산소 균형을 계산하는 절차는 화합물 100g에 대해 과잉 또는 결핍 산소 두더지 수를 결정하는 것이다.

${\displaystyle OB\%={\frac {-1600}{Mol.wt.ofcompound}\time(2X+(Y/2)+M-Z)}$

어디에

X = 탄소 원자의 수, Y = 수소 원자의 수, Z = 산소 원자의 수, M = 금속 원자의 수(생성된 금속 산화물)

TNT(CH₆₂(NO₂)₃CH₃)의 경우,

분자량 = 227.1

X = 7(탄소 원자의 수)

Y = 5(수소 원자 수)

Z = 6(산소 원자 수)

그러므로

${\displaystyle OB\%={\frac {-1600}{227.1.}\190(14+2.5-6)}$

OB% = -73.97% TNT

민감도, 양지, 강도는 복잡한 폭발성 화학 반응에서 비롯되는 특성이기 때문에 산소 균형과 같은 단순한 관계만으로는 보편적으로 일관된 결과를 얻을 수 없다. 산소 밸런스를 사용하여 한 폭발물의 특성을 다른 폭발물에 비해 예측할 때 산소 밸런스가 0에 가까울수록 더 떨리고 강력하며 민감할 것으로 예상되지만, 이 규칙에는 많은 예외가 존재한다. 폭발물 자료 기사의 다음 절에서 논의된 것과 같이 더 복잡한 예측 계산은 더 정확한 예측을 낳는다.

산소 균형이 적용될 수 있는 한 영역은 폭발물 혼합물 처리다. 아마톨이라 불리는 폭발물군은 질산암모늄과 TNT의 혼합물이다. 질산암모늄은 산소 밸런스가 +20%, TNT는 산소 밸런스가 -74%이므로 산소 밸런스가 0인 혼합물 또한 최고의 폭발성을 가질 것으로 보인다. 실제 실습에서 질산암모늄 80%와 TNT 20%를 중량으로 혼합하면 산소 밸런스가 +1%, 모든 혼합물의 최상의 특성 및 TNT 대비 30%의 강도 증가가 발생한다.

음의 산소 균형이 있는 물질의 예로는 트리니트로톨루엔(-74%), 알루미늄 분말(-89%), 황(-100%), 탄소(-266.7%) 등이 있다.

양의 산소 균형이 유지되는 물질의 예로는 질산 암모늄(+20%) 과염소산염(+34%) 암모늄(+39.2%) 염소산칼륨(+45%) 나트륨(+47.5%) 테트라니트로메탄(+49%) 리튬 과염소산염(+60%) 니트로글리세린(+3.5%) 등이 있다.

에틸렌 글리콜 다이니트레이트는 이론 화합물 트리니트로트리아진처럼 산소 균형이 0이다.

상업용 폭발물 물질은 질소산화물과 일산화탄소의 생산을 최소화하기 위해 0에 가까운 산소 균형을 가져야 한다; 불완전한 연소의 기체 생산물은 탄광과 같은 밀폐된 공간에서 특히 위험하다.