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Bilancio dell'ossigeno (OB%)

1900
Chimico che misura le formulazioni di esplosivi in un laboratorio del 1900 per ottenere un equilibrio ottimale di ossigeno.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

Il bilancio dell'ossigeno (OB%) è una misura del grado di ossidazione di un esplosivo. Se una molecola di esplosivo contiene abbastanza ossigeno da convertire tutto il suo carbonio in anidride carbonica e tutto il suo idrogeno in acqua, ha un OB% pari a zero. Un OB% positivo indica la presenza di un eccesso di ossigeno, mentre un OB% negativo indica una carenza di ossigeno, che influisce sulla produzione di energia e sui sottoprodotti.

Il bilancio dell'ossigeno (OB% o Ω) è un parametro critico nella progettazione e nell'analisi dei materiali esplosivi. Viene calcolato per prevedere l'efficienza di un esplosivo e la natura dei suoi prodotti di detonazione. Il calcolo si basa sulla stechiometria della combustione completa del composto esplosivo. Per un composto organico generico con formula CUNHBNCILD, l'obiettivo è ossidare il carbonio in CO2 e idrogeno a H2O. Si presume in genere che l'azoto formi 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 MIn è il peso molecolare del composto.

Un esplosivo con un bilancio di ossigeno pari a zero (ad esempio, la nitroglicerina) è teoricamente il più efficiente in termini di rilascio di energia per unità di massa, poiché tutti gli elementi combustibili (C, H) vengono completamente ossidati utilizzando solo l'ossigeno contenuto nella molecola. Gli esplosivi con un OB% negativo, come il TNT (trinitrotoluene), sono carenti di ossigeno. Durante la detonazione, producono fuliggine (carbonio incombusto) e monossido di carbonio (CO), con conseguente minore rilascio di energia e fumo nero visibile. Per migliorarne le prestazioni, possono essere miscelati con composti ricchi di ossigeno (ossidanti) come il nitrato di ammonio. Al contrario, gli esplosivi con un OB% positivo presentano un eccesso di ossigeno, che può essere utilizzato per ossidare i combustibili aggiunti, come la polvere di alluminio negli esplosivi alluminati, per aumentare significativamente l'energia totale prodotta e la temperatura di scoppio.

UNESCO Nomenclature: 2203
- Chimica

Tipo

Processo chimico

Interruzione

Incrementale

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • Antoine Lavoisier’s work on combustion and the role of oxygen
  • la legge delle proporzioni definite di Joseph Proust
  • sviluppo della stechiometria da parte di Jeremias Richter
  • sintesi dei primi esplosivi organici come la nitroglicerina e il cotone fulminante

Applicazioni

  • progettazione di miscele esplosive ottimizzate come anfo
  • formulazione di propellenti con velocità di combustione specifiche
  • sviluppo di esplosivi alluminizzati per effetti di esplosione migliorati
  • prevedere la composizione dei prodotti di detonazione

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

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

Contesto storico

Bilancio dell'ossigeno (OB%)

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(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

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