Hvordan fungerer sprængstoffer?

Der er to typer sprængstoffer: lave sprængstoffer som krutt og høje eksplosiver som TNT. Laveksplosivstoffer er generelt en blanding af et brændbart stof og et oxidationsmiddel, der brænder (deflagrerer) i hastigheder mellem et par cm / sek til 400 m / sek, men normalt i den nedre ende af denne skala. Høje eksplosiver er kemiske forbindelser (en type molekyle) snarere end en duo - disse detonerer snarere end deflagrat, hvilket producerer en supersonisk chokbølge på 1.000 - 9.000 m / sek.

Lav eksplosive stoffer fungerer på samme måde som ved at brænde træ eller kul: ved at kombinere et brændbart stof med et oxidant ved tilstrækkelig temperatur skabes varme og hurtigt ekspanderende gasser. Afhængigt af niveauet af ilt i det omgivende medium forekommer deflagrering med mere eller mindre hastighed og vold. På de højere niveauer ligner deflagrationer detonationer.

Høje eksplosiver er kemisk ustabile forbindelser, der ofte inkluderer flere nitratgrupper. Når de udsættes for tilstrækkelig varme eller mekanisk stød, omorganiserer høje eksplosiver pludseligt deres molekylære struktur, forringes til reaktionsprodukter og frigiver meget energi i processen.

Der er ni primære reaktionssekvenser, der udgør dele af detonationsprocessen for høje eksplosiver, kaldet prioriteter. For eksempel involverer prioritet 1 kombinationen af ​​et metal med chlor og frigiver overskydende energi i processen. Andre prioriteringer inkluderer kombinationen af ​​brint med klor, et metal med ilt, kulstof og ilt, brint og ilt, kulilte og ilt, nitrogen med sig selv, ilt med sig selv og brint med sig selv. I et givet eksplosiv kan flere af disse reaktioner forekomme, som hver frigiver store mængder energi.

Da nogle sprængstoffer kræver ekstrem varme for at detoneres, skal der oprettes eksplosive kæder, hvor et eksplosiv med lavere energi detoneres af en blasterhætte, som derefter danner grundlag for eksplosionen af ​​et yderligere stof.

Fire standardkvaliteter, som en forbindelse eller blanding skal have for at kunne kvalificeres som eksplosiv, inkluderer hurtig ekspansion af gasser, frembringelse af varme (eksoterm reaktion), reaktionens hurtighed og reaktionens start, hvilket betyder, at sprængstoffet kan antændes i en kontrolleret mode. En anden ønskelig kvalitet for sprængstoffer til praktisk anvendelse er en begrænset mængde toksicitet.