Wie funktionieren Sprengstoffe?

Es gibt zwei Arten von Sprengstoffen: Sprengstoffarm wie Schießpulver und Sprengstoffarm wie TNT. Sprengstoffarm ist im Allgemeinen eine Mischung aus einem brennbaren Stoff und einem Oxidationsmittel, das bei Geschwindigkeiten zwischen einigen cm / s und 400 m / s brennt (deflagriert), normalerweise jedoch am unteren Ende dieser Skala. Hochexplosivstoffe sind eher chemische Verbindungen (eine Art von Molekül) als ein Duo - diese detonieren eher als deflagrieren und erzeugen eine Überschallstoßwelle von 1.000 - 9.000 m / s.

Sprengstoffarm funktioniert genauso wie das Verbrennen von Holz oder Kohle: Durch die Kombination eines brennbaren Stoffes mit einem Oxidationsmittel bei ausreichender Temperatur entstehen Wärme und schnell expandierende Gase. Je nach Sauerstoffgehalt des umgebenden Mediums erfolgt die Verpuffung mehr oder weniger schnell und heftig. In den höheren Ebenen ähneln Deflagrationen Detonationen.

Hochexplosivstoffe sind chemisch instabile Verbindungen, die häufig mehrere Nitratgruppen enthalten. Wenn Sprengstoffe einer ausreichenden Hitze oder einem mechanischen Schock ausgesetzt werden, verändern sie abrupt ihre Molekülstruktur, zersetzen sich zu Reaktionsprodukten und setzen dabei viel Energie frei.

Es gibt neun primäre Reaktionssequenzen, die Teile des Detonationsprozesses von hochexplosiven Stoffen bilden und als Prioritäten bezeichnet werden. Zum Beispiel beinhaltet Priorität 1 die Kombination eines Metalls mit Chlor, wobei überschüssige Energie freigesetzt wird. Weitere Schwerpunkte sind die Kombination von Wasserstoff mit Chlor, einem Metall mit Sauerstoff, Kohlenstoff und Sauerstoff, Wasserstoff und Sauerstoff, Kohlenmonoxid und Sauerstoff, Stickstoff mit sich selbst, Sauerstoff mit sich selbst und Wasserstoff mit sich selbst. Bei einem bestimmten Explosivstoff können mehrere dieser Reaktionen auftreten, wobei jeweils große Energiemengen freigesetzt werden.

Da manche Explosivstoffe extreme Hitze erfordern, müssen Sprengketten aufgebaut werden, in denen ein Sprengstoff mit niedrigerer Energie von einer Blasterkappe zur Explosion gebracht wird, die dann die Grundlage für die Explosion eines zusätzlichen Stoffes bildet.

Vier Standardqualitäten, über die eine Verbindung oder ein Gemisch verfügen muss, um als Explosivstoff eingestuft zu werden, umfassen die schnelle Expansion von Gasen, die Erzeugung von Wärme (exotherme Reaktion), die Schnelligkeit der Reaktion und die Initiierung der Reaktion, was bedeutet, dass der Explosivstoff in a gezündet werden kann kontrollierte Mode. Eine andere wünschenswerte Qualität für Sprengstoffe für praktische Zwecke ist eine begrenzte Menge an Toxizität.

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