一、爆炸反應(yīng)歷程二、可燃物質(zhì)化學(xué)性爆炸的條件
　　
　　一、爆炸反應(yīng)歷程
　　
　　可燃?xì)怏w、蒸氣或粉塵預(yù)先與空氣均勻混合并達(dá)到爆炸極限，這種混合物稱為爆炸性混合物。
　　
　　按照鏈?zhǔn)椒磻?yīng)理論，爆炸性混合物與火源接觸，就會有活性分子生成或成為連續(xù)反應(yīng)的活性中心。爆炸性混合物在一點(diǎn)上著火后，熱以及活性中心都向外傳播，促使鄰近的一層混合物起化學(xué)反應(yīng)，然后這一層又成為熱和活性中心的源泉而引起另一層混合物的反應(yīng)，如此循環(huán)地持續(xù)進(jìn)行，直至全部爆炸性混合物反應(yīng)完為止。爆炸時的火焰是一層層向外傳播的，在沒有界線物包圍的爆炸性混合物中，火焰是以一層層同心圓球面的形式向各方面蔓延的。
　　火焰的速度在距離著火地點(diǎn)0.5—1m處僅為每秒若干米，但以后即逐漸加速，竟達(dá)每秒數(shù)百米以上。若在火焰擴(kuò)展的路程上遇有遮擋物，則由于混合物的溫度和壓力的劇增，對遮擋物造成極大的破壞。爆炸大多隨著燃燒而發(fā)生，所以長期以來燃燒理論的觀點(diǎn)認(rèn)為：當(dāng)燃燒在某一定空間內(nèi)進(jìn)行時，如果散熱不良會使反應(yīng)溫度不斷提高，溫度的提高又會促使反應(yīng)速度加快，如此循環(huán)進(jìn)展而導(dǎo)致發(fā)生爆炸。亦即爆炸是由于反應(yīng)的熱效應(yīng)而引起的，稱為熱爆炸。但在另一種情況下，爆炸現(xiàn)象不能簡單地用熱效應(yīng)來解釋。例如氫和溴的混合物在較低溫度下爆炸時，其反應(yīng)式為：H₂十Br₂====2HBr十3．5kJ／mol，反應(yīng)熱總共只有3．5kJ/mol；而二氧化硫和氫的反應(yīng)，其反應(yīng)式為：
　　SO₂十H₂＝H₂S十2H₂O十12．6kJ／mol，反應(yīng)熱是12．6kJ／mol；卻不會爆炸，等等。因此，有些爆炸現(xiàn)象需要用化學(xué)動力學(xué)的觀點(diǎn)來說明，認(rèn)為爆炸的原因不是由于簡單的熱效應(yīng)，而是由于鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的結(jié)果。
　　
　　我們知道，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)有不分支鏈反應(yīng)(直鏈反應(yīng))和分支鏈反應(yīng)(支鏈反應(yīng))兩種。氫和氧的連鎖反應(yīng)屬于支鏈反應(yīng)，它的特點(diǎn)是在反應(yīng)中一個游離基(活性中心)能生成—個以上的游離基，例如H·十O₂=OH·十O·，O·十H₂＝OH·十H·，于是反應(yīng)鏈就會分支，如圖2—3所示。在鏈增長即反應(yīng)可以增值游離基的情況下，如果與之同時發(fā)生的銷毀游離基(鏈終止)的反應(yīng)速度不高，則游離基的數(shù)目就會增多，反應(yīng)鏈的數(shù)目也會增加，反應(yīng)速度也隨之加快，這樣又會增值更多的游離基，如此循環(huán)進(jìn)展，使反應(yīng)速度加快到爆炸的等級。
　　

　　連鎖反應(yīng)速度v可用上式表示.式中：F(c)——反應(yīng)物濃度函數(shù)；fs——鏈在器壁上銷毀因素；
　　fc——鏈在氣相中銷毀因素；A——與反應(yīng)物濃度有關(guān)的函數(shù)；a——鏈的分支數(shù)，在直鏈反應(yīng)中a＝1，支鏈反應(yīng)中a＞1。
　　根據(jù)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)理論，增加氣體混合物的溫度可使連鎖反應(yīng)的速度增加，使因熱運(yùn)動而生成的游離基數(shù)量增加。在某一溫度下，連鎖的分支數(shù)超過中斷數(shù)。這時反應(yīng)便可以加速并達(dá)到混合物自行著火的反應(yīng)速度，所以可認(rèn)為氣體混合物自行著火的條件是連鎖反應(yīng)的分支數(shù)等于中斷數(shù)。當(dāng)連鎖分支數(shù)超過中斷數(shù)時，即使混合物的溫度保持不變，仍可導(dǎo)致自行著火。在一定的條件下，如當(dāng)fs+fc十A(1—a)一→0時，就會發(fā)生爆炸。
　　綜上所述，爆炸性混合物發(fā)生爆炸有熱反應(yīng)和支鏈反應(yīng)兩種不同的機(jī)理。至于在什么情況下發(fā)生熱反應(yīng)，什么情況下發(fā)生支鏈反應(yīng)，需根據(jù)具體情況而定，甚至同一爆炸性混合物在不同條件下有時也會有所不同；如圖2—4所示為氫和氧按化學(xué)當(dāng)量濃度(2H₂+O₂)組成的混合氣發(fā)生爆炸的溫度和壓力區(qū)間。從圖中可以看出當(dāng)壓力很低且溫度不高時，例如在溫度500℃和壓力不超過200Pa時，由于游離基很容易擴(kuò)散到器壁上銷毀，此時連鎖中斷速度超過文鏈產(chǎn)生速度，因而反應(yīng)進(jìn)行較慢，混合物不會發(fā)生爆炸；當(dāng)溫度為500℃，壓力升高到200Pa和6666Pa之間時(如圖中的a和b點(diǎn)之間)，由于產(chǎn)生支鏈速度大于銷毀速度，鏈反應(yīng)很猛烈，就會發(fā)生爆炸；當(dāng)壓力繼續(xù)提高超過b點(diǎn)(大于6666Pa)以后，由于混合物內(nèi)分子的濃度增高，容易發(fā)生鏈中斷反應(yīng)，致使游離基銷毀速度又超過鏈產(chǎn)生速度，鏈反應(yīng)速度趨于緩和，混合物又不會發(fā)生爆炸了。