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Bilan d'oxygène (OB%)

1900
Chimiste mesurant les formulations d'explosifs dans un laboratoire de 1900 pour un équilibre optimal de l'oxygène.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

Le bilan d'oxygène (BO%) mesure le degré d'oxydation d'un explosif. Si une molécule d'explosif contient suffisamment d'oxygène pour convertir tout son carbone en dioxyde de carbone et tout son hydrogène en eau, son BO% est nul. Un BO% positif indique un excès d'oxygène, tandis qu'un BO% négatif indique un déficit d'oxygène, ce qui influe sur le rendement énergétique et la formation de sous-produits.

Le bilan d'oxygène (OB% ou Ω) est un paramètre essentiel dans la conception et l'analyse des explosifs. Son calcul permet de prédire l'efficacité d'un explosif et la nature de ses produits de détonation. Ce calcul repose sur la stœchiométrie de la combustion complète du composé explosif. Pour un composé organique générique de formule CunHbNcLEdL'objectif est d'oxyder le carbone en CO₂.2 et l'hydrogène à H2O. On suppose généralement que l'azote forme du N2 gas. The formula for calculating OB% for 100 grams of the material is: [latex]OB% = frac{1600(d – 2a – b/2)}{M_w}[/latex] where MDans est le poids moléculaire du composé.

Un explosif à bilan d'oxygène nul (par exemple, la nitroglycérine) est théoriquement le plus efficace en termes d'énergie libérée par unité de masse, car tous les éléments combustibles (C, H) sont entièrement oxydés grâce au seul oxygène contenu dans la molécule. Les explosifs à bilan d'oxygène négatif, comme le TNT (trinitrotoluène), sont pauvres en oxygène. Lors de leur détonation, ils produisent de la suie (carbone imbrûlé) et du monoxyde de carbone (CO), ce qui réduit l'énergie libérée et génère une fumée noire visible. Pour améliorer leurs performances, on peut les mélanger à des composés riches en oxygène (oxydants) comme le nitrate d'ammonium. À l'inverse, les explosifs à bilan d'oxygène positif contiennent un excès d'oxygène, qui peut être utilisé pour oxyder des combustibles ajoutés, comme la poudre d'aluminium dans les explosifs aluminisés, afin d'augmenter significativement l'énergie totale libérée et la température de l'explosion.

UNESCO Nomenclature: 2203
- Chimie

Taper

Procédé chimique

Perturbation

Incrémentale

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • Antoine Lavoisier’s work on combustion and the role of oxygen
  • La loi des proportions définies de Joseph Proust
  • Développement de la stœchiométrie par Jérémie Richter
  • synthèse des premiers explosifs organiques comme la nitroglycérine et le coton-poudre

Applications

  • conception de mélanges explosifs optimisés comme l'anfo
  • formulation de propergols avec des vitesses de combustion spécifiques
  • Développement d'explosifs aluminisés pour des effets de souffle améliorés
  • prédire la composition des produits de détonation

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

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Related to: oxygen balance, OB%, stoichiometry, explosive chemistry, detonation products, ANFO, TNT, oxidizer, fuel, exothermic reaction.

Contexte historique

Bilan d'oxygène (OB%)

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(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

Inventions, innovations et principes techniques connexes

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