Niektorý z redaktorov požiadal o revíziu tohto článku. Redaktor si napríklad nie je istý, či neobsahuje obsahové chyby alebo je dostatočne zrozumiteľný. Prosím, opravte a zlepšite tento článok. Po úprave článku môžete túto poznámku odstrániť.

Výbušnina je chemická látka alebo zmes látok, ktorá je schopná mimoriadne rýchlej exotermickej reakcie spojenej s vytvorením veľkého objemu plynov s vysokou teplotou.

K spusteniu reakcie dochádza iniciáciou mechanickým, termickým (teplotným), elektrickým podnetom alebo detonačnou vlnou. Zmesné výbušniny môžu obsahovať látky výbušnej povahy (výbušniny), pomocné látky upravujúce požadované vlastnosti zmesnej výbušniny, i látky, ktoré samotné nie sú výbušné. Súčasťou zmesnej výbušniny z látok nevýbušnej povahy je spravidla vhodné palivo a okysličovadlo (oxidačné činidlo), ktoré dodá chemickej reakcii kyslík potrebný na horenie, pretože množstvo kyslíku dodaného difúziou z okolitej atmosféry nepostačuje pre zhorenie zmesi v dostatočne krátkom časovom intervale.

Výbušniny sa zaraďujú medzi palivá a niekedy sa označujú aj ako energetické materiály. Pojem energetický materiál je širší a zahrňuje napríklad aj zložky tekutých raketových pohonných hmôt.

Výbuch

Výbuch je rýchly fyzikálny alebo fyzikálno-chemický dej, ktorý vedie k náhlemu uvoľneniu vnútornej energie systému. Pri výbuchu dochádza k okamžitému porušeniu rovnovážneho stavu hmotného systému, pričom prechod systému z jedného rovnovážneho stavu do iného prebieha rýchlo, za súčasnej premeny jeho vnútornej energie na mechanickú prácu, čo sa prejaví rozrušením okolia alebo pohybom iného druhu. Výbuch je obvykle doprevádzaný tepelným a svetelným efektom a zvukovým efektom (ale prítomnosť zvuku nie je podstatným príznakom výbuchu, je to prejav rázovej vlny vzniknutej pri výbuchu).

Druhy výbuchov

• fyzikálny výbuch – náhla zmena fyzikálneho stavu systému – napríklad výbuch parného kotla, elektrický skrat a podobne
• chemický výbuch – rýchla exotermická chemická reakcia, prebiehajúca za tvorby silne stlačených a zahriatých plynov
• nukleárny výbuch – rýchla reťazová štiepna alebo fúzna reakcia

Podmienky chemického výbuchu

• vysoká rýchlosť chemickej reakcie
• exotermickosť chemickej reakcie a jej vysoká teplota
• samovoľné šírenie chemickej reakcie
• vznik plynných produktov, ktoré umožnia premenu tepelnej energie na mechanickú prácu

Rozdelenie výbušnín

Podľa praktického využitia delíme výbušniny na:

• Traskaviny – sú ľahko vznietiteľné výbušniny, ktoré obvykle slúžia k iniciácii trhavín alebo strelivín. Vyznačujú sa rýchlym prechodom z explozívneho horenia do detonácie. Pri praktickom použití sú prítomné len v nepatrnom množstve, napr. traskavina v rozbuške alebo zápalke nábojnice a pod. Najbežnejšími typmi traskavín sú rôzne azidy ťažkých kovov ako je olovo, striebro alebo ortuť, prípadne iné látky, veľmi rozšírený je napríklad Fulminát ortutnatý (populárna traskavá ortuť).
• Trhaviny – sú výbušniny, ktoré sú za normálnych podmienok relatívne málo citlivé k vonkajším vplyvom a naopak po iniciácii dokážu detonovať s veľkou detonačnou rýchlosťou. Používajú sa obvykle pri trhacích prácach v baniach, lomoch, hĺbení tunelov, demoláciách a v náplniach vojenskej munície. Medzi najpoužívanejšie trhaviny patria pentrit, hexogén, trinitrotoluén, ich zmesi, ďalej dynamity a veľké množstvo priemyselných trhavín s rôznym zložením. Mnoho zmesných trhavín, vojenských, ale predovšetkým priemyselných, využíva ako svoju podstatnú zložku dusičnan amónny. Typickou výbušnou premenou trhavín je detonácia. Pri slabej iniciácii alebo zapálení plameňom mnoho trhavín nedetonuje, ale prejde do explozívneho horenia (v uzatvorenom priestore), alebo zhorí ako normálna organická horľavina (voľne na vzduchu). Prechod trhaviny z detonácie do explozívneho horenia je veľmi nežiaduci jav, pretože deštrukcia obvykle prebehne, ale vo výrazne menšom rozsahu, ako sa plánovalo.
• Streliviny – sa používajú ako výmetná náplň do nábojníc strelných zbraní pre vojenské, športové i lovecké účely. Ich účelom je dodať strele čo najväčšie mechanické zrýchlenie rýchlym, ale kontrolovaným vývinom veľkého množstva horúcich plynov a vytlačiť strelu z hlavne zbrane čo najväčšou alebo požadovanou rýchlosťou. Príkladom je čierny strelný prach a streliviny na báze nitrocelulózy (strelnej bavlny). K strelivinám patria aj raketové tuhé pohonné hmoty. Typickou výbušnou premenou strelivín je explozívne horenie. Rýchlosť horenia strelivín je premenlivá a závisí od tlaku a teploty pri ktorej ich explozívne horenie prebieha. S rastúcim tlakom a teplotou rýchlosť explozívneho horenia narastá. V krajnom prípade môže explozívne horenie strelivín prejsť až do detonácie – takéto chovanie je ale mimoriadne nežiaduce, pretože má vždy za následok haváriu (čiže roztrieštenie, zničenie) zbrane alebo raketového motoru. Streliviny je možné dostatočne silným impulzom priviesť priamo k detonácii a potom sa chovajú ako trhaviny.
• Pyrotechnické zmesi -- sú zmesi horľavín, okysličovadiel a ďalších pomocných látok, ktoré vytvárajú príslušný pyrotechnický efekt. Môžu to byť osvetľovacie a signálne zlože, stopovkové zlože, zápalné zlože, zábleskové a výbuškové zlože, zvukové (pískacie) zlože a mnoho ďalších. Typickou výbušnou premenou je takmer výlučne explozívne horenie. Pyrotechnické zmesi sa občas medzi výbušniny nezahŕňajú.

Dôvod delenia výbušnín na trhaviny a traskaviny je predovšetkým praktický, podľa účelu, ale aj podľa vlastností – typickú trhavinu nie je ľahké aktivovať jednoduchým impulzom, traskaviny v množstvách, v akých sa používajú trhaviny, sú mimoriadne nebezpečné. Kým denná výrobná kapacita linky na výrobu tritolu môže byť až desiatky ton, denná kapacita linky na výrobu traskavín predstavuje len desiatky kilogramov traskavej ortuti alebo jednotky kilogramov azidu olovnatého alebo iných traskavín.

Druhy výbušnej premeny

Charakteristickým znakom výbušnej premeny akejkoľvek výbušniny je jej vysoká rýchlosť. Tá však môže byť rôzna a líšiť sa až o niekoľko rádov. Rýchlosť výbušnej premeny závisí nielen na druhu výbušniny, ale aj na fyzikálnych podmienkach výbuchu a spôsobe iniciácie a druhu roznetu. Mierkou rýchlosti výbušnej premeny je jej lineárna rýchlosť – teda hrúbka vrstvy vybuchnutej výbušniny za jednotku času meraná v smere šírenia výbuchu. Lineárna rýchlosť výbušnej premeny sa pohybuje v širokom rozmedzí od zlomku milimetrov za sekundu do niekoľko tisíc metrov za sekundu.

Podľa spôsobu prenosu energie medzi vrstvami výbušniny, charaktere priebehu tlaku a smere pohybu výbuchových splodín a rýchlosti šírenia výbušnej premeny rozlišujeme dva základné typy výbušnej premeny:

Explozívne horenie (výbuchové, výbušné horenie)

Pri explozívnom horení sa energia (teplo) uvoľnená v reakčnej zóne prenáša na ďalšiu vrstvu nevybuchnutej výbušniny radiáciou (žiarením) a vyvoláva v nej intenzívnu chemickú premenu. Tlak v mieste výbuchovej premeny sa mení postupne (spojito), tlak vo výbušnine, jej okolí a v produktoch výbuchu je približne rovnaký. Plynné produkty výbuchu sa pohybujú proti smeru šírenia výbuchovej premeny (odtekajú z miesta výbuchu do voľného priestoru). Rýchlosť šírenia výbušnej premeny pri explozívnom horení je vždy menšia ako rýchlosť zvuku v splodinách výbuchu.

Rýchlosť explozívneho horenia sa pohybuje v rozmedzí od milimetrov za sekundu do niekoľko sto metrov za sekundu a je veľmi závislá na tlaku pri akom prebieha. Pri normálnom tlaku prebieha explozívne horenie malého množstva výbušniny spravidla celkom bez zvukových prejavov. V uzatvorenom priestore, napríklad v nábojovej komore strelnej zbrane tlak rýchlo rastie, tým sa zvyšuje rýchlosť explozívneho horenia a zasa sa zvyšuje tlak – výsledkom je, že celý dej prebehne rýchlo a strela je vypudená z hlavne s charakteristickým zvukom. Tlak pri explozívnom horení môže dosiahnuť až stovky MPa. Explozívne horenie je typickým druhom výbušnej premeny strelivín.

Aj explozívne horenie môže mať deštrukčné účinky, napríklad roztrhnutie hlavne dela, roztrhnutie spaľovacej komory raketového motoru, alebo rozpojovanie blokov kameňa čiernym strelným prachom. Črepiny vzniknuté pri explozívnom horení sú charakteristické tým, že majú tvar dlhých pásov.

Rýchle a prudké explozívne horenie pri normálnom tlaku, niekedy doprevádzané zvukovým efektom sa nazýva deflagrácia.

Detonácia

Detonácia je charakteristická tým, že rýchlosť výbušnej premeny je vyššia ako rýchlosť zvuku v plynných produktoch výbušnej premeny. Energia sa prenáša na ďalšie vrstvy nevybuchnutej výbušniny (rázovou) detonačnou vlnou. V mieste výbušnej premeny prudko, prakticky skokom, narastá tlak a teplota a plyny vzniknuté pri výbušnej premene sa v prvom okamihu pohybujú v smere šírenia výbušnej premeny. Hustota plynov vzniknutých pri výbušnej premene prevyšuje tesne za čelom detonačnej vlny hustotu výbušniny.

Rýchlosť šírenia výbušnej premeny pri detonácii je vysoká, bežne v rozsahu 1 000 – 9 000 ms⁻¹, a takmer nezávisí na tlaku v okolí. Tlak v mieste výbušnej premeny (detonačný tlak) dosahuje hodnoty 1 000 – 20 000 MPa i viac.

Vysoká hodnota detonačného tlaku je príčinou, prečo je okolie miesta detonácie rozrušené. Črepiny vzniknuté pri detonácii sú pomerne malé, viac-menej kruhového alebo štvorcového tvaru.

Výbušniny, predovšetkým niektoré trhaviny, môžu podľa fyzikálnych podmienok výbuchu a spôsobu iniciácie prechádzať z detonácie do explozívneho horenia a z explozívneho horenia do detonácie. Každá detonácia výbušnín začína ako explozívne horenie, ale vo veľmi krátkom čase prejde do detonácie. Aj streliviny môžu prejsť do detonácie, napríklad pokiaľ nie sú iniciované plameňom (ako je obvyklé), ale priamo detonačnou vlnou.

Traskaviny (iniciačné výbušniny) sú charakteristické tým, že na mechanický, tepelný, elektrický alebo iný fyzikálny podnet reagujú výbušnou premenou, explozívnym horením, ktoré na veľmi krátkej dráhe zlomkov milimetru a v množstve zlomkov až jednotiek gramu prechádzajú do detonácie.

Rozdelenie výbušnín podľa chemického zloženia

Nitrozlúčeniny

Aromatické nitrozlúčeniny

1. Nitroderiváty benzénu – trinitrobenzén, nitrobenzén, dinitrobenzén, tetranitrobenzén, hexanitrobenzén (HNB)
2. Nitroderiváty toluénu – trinitrotoluén, asymetrické deriváty trinitrotoluénu, mononitrotoluén, dinitrotoluén, tetranitrotoluén
3. Nitroderiváty xylénu – trinitroxylén (trinitro-m-xylén)
4. nitrozlúčeniny homológov benzénu
5. Nitroderiváty naftalénu – mononitronaftalén, dinitronaftalén, trinitronaftalén, tetranitronaftalén
6. Nitroderiváty fenolu – trinitrofenol (kyselina pikrová), dinitrofenol, tetranitrofenol, pentanitrofenol
   • deriváty trinitrofenolu (pikráty) – pikrát amónny, pikrát guanidínu, trinitroanizol
7. Nitroderiváty anilínu – hexanitrodifenylamín (hexyl)
   • deriváty trinitroanilínu, amidy

Alifatické nitrozlúčeniny

• nitroderiváty metánu – tetranitrometán, nitrometán, trinitrometán
• iné – dinitroetán, sym-tetranitroetán, hexanitroetán, 2,2-dinitropropán

Estery kyseliny dusičnej

Estery alkoholov

1. estery glycerolu
   • trinitrát glycerolu
   • dinitrát glycerolu,
2. estery glykolu
   • dietylénglykol dinitrát
3. estery iných alkoholov
   • estery jednomocných alkoholov
   • estery viacmocných alkoholov
   • estery viacmocných alkoholov s rozvetveným reťazcom – pentaerytrittetranitrát (pentrit)
   • estery cyklických alkoholov

Estery sacharidov

1. Nitrocelulóza (strelná bavlna)
2. Nitroškrob

Soli kyseliny dusičnej

• dusičnan amónny
• dusičnan hydrazínu
• dusičnan guanidínu
• dusičnan močoviny

Nitramíny

alifatické nitramíny a nitramidy

• Nitroguanidín
• Nitromočovina
• Dinitrát nitrodietanolamínu (DINA)
• Etyléndinitramín (EDNA, Haleit)
• Guanylureadinitramid (FOX-12, GUDN)

aromatické nitramíny

• trinitrofenylmetylnitramín (tetryl)

heterocyklické nitramíny a nitrózoamíny

• hexogén
• oktogén
• cyklotrimetyléntrinitrózoamín (TMTN)
• 2,4,6-trinitro-2,4,6-triazacyklohexanón (TNTC, keto-RDX, oxo-RDX)

Klatráty

• dietylénglykol-dusičnan sodný, dietylénglykol-chloristan sodný

Traskaviny

soli kyseliny fulminovej

• fulminát ortutnatý (traskavá ortuť), fulminát strieborný (traskavé striebro)

soli kyseliny dusíkovodíkovej (azoimidu)

• Azid olovnatý, azid strieborný
• azidy halogénov

organické azidy

• Kyanurtriazid

peroxidyupraviť | upraviť zdroj

• anorganické peroxidy
• organické peroxidy

acetylén a jeho soli (acetylidy)upraviť | upraviť zdroj

• Acetylid meďný, acetylid strieborný

nitridyupraviť | upraviť zdroj

• Tetranitrid tetrasíry
• Tetranitrid tetraselénu
• nitridy halogénov
  • Nitrid jódu (jódodusík)
• nitridy kovov a polokovov
  • Nitrid strieborný, nitrid antimónu

deriváty guanidínuupraviť | upraviť zdroj

• Nitrózoguanidín
• soli nitroaminoguanidínu

deriváty tetrazoluupraviť | upraviť zdroj

• Tetrazén
• nitrotetrazoláty
• azotetrazoláty
• diazoaminotetrazoláty

soli nitrofenolovupraviť | upraviť zdroj

• pikráty
• nitrorezorcináty

komplexné zlúčeninyupraviť | upraviť zdroj

• komplexné dusičnany
  • Dusičnan trihydrazínnikelnatý (NHN)
• komplexné chloristany
  • BNCP
• komplexné chlorečnany
  • Chlorečnan tetraamminmeďnatý

podvojné soli, klatráty a traskaviny neurčitej štruktúryupraviť | upraviť zdroj

• Aminotetrazoláto-dusičnan, -chloristan di-strieborný, fosfornano-dusičnan olova, rodanido-dusičnan olova, hexakyanoferráto-dusičnan olova, acetylido-dusičnan striebra, zásaditý pikráto-dusičnano-chlorečnan olova, zásaditý pikráto-dusičnano-azid olova
• alkoholáto-dusičnany, -chlorečnany a -chloristany olova a medi
  • Glycero-dusičnan olova, mannito-chlorečnan olova, glycero-chloristan olova

Nezaradené výbušninyupraviť | upraviť zdroj

Tieto výbušniny nie som schopný správne chemicky zaradiť

• triaminotrinitrobenzén (TATB)
• hexanitrohexaazaizowurtzitán (HNIW, CL-20)
• tetranitrotetraazadifurazánodekalín (TNDFD)
• dinitrotetraoxadiazatetracyklododekán (TEX)
• tetranitroglykoluril (Sorguril, Sorguyl, TENGU, TNGU)
• oktanitrobenzidín (ONBD)
• polynitrokubány
• 3,3´-diamino-4,4´-azoxyfurazán (DAAF)
• 3,3´-diamino-4,4´-azofurazán (DAAzF)
• amóniumdinitramid (ADN)
• bis-aminotetrazolyl-tetrazín (BTATz)
• 1,5-diazido-3–nitraza pentán (DANPE)
• diazidotrinitroheptán (DATH)
• 3,3,1-trinitroazetidín (TNAZ)
• 2,2',4,4',6,6'-hexanitrostilbén (HNS)
• diaminodinitroetylén (FOX-7, DADNE)

benzofuroxány

• benzotrifuroxán (BTF)
• 7-amino-6-nitrobenzodifuroxán (Aminonitrobenzodifuroxán, CL-18)
• 7-amino-4,5,6-trinitrobenzodifuroxán (CL-17)
• 7-amino-4,6-dinitrobenzofuroxán (ADNBF)
• 7-amino-4,5,6-trinitrobenzofuroxán (ATNBF)

Výbušniny neznámeho (utajovaného?) chemického zloženia

• IH-135 (Indian Head Explosive 135)

Ostatné výbušninyupraviť | upraviť zdroj

• Hydrazín N₂H₄ a jeho deriváty
• organické soli kyseliny chlórnej, chloristej a chlorečnej

Výbušné zmesiupraviť | upraviť zdroj

1. zmesi, v ktorých je aspoň jedna zložka výbušnina
2. zmesi, v ktorých nie je žiadna zložka výbušnina

Parametre pre hodnotenie výbušnínupraviť | upraviť zdroj

Aby bolo možné vzájomne porovnať silu a deštrukčný účinok jednotlivých zlúčenín a výbušných zmesí, treba exaktne definovať fyzikálne merateľné parametre, podľa ktorých sa bude toto porovnávanie vykonávať. Porovnaním týchto hodnôt môže pyrotechnik pre určitú konkrétnu situáciu vybrať vhodnejšiu z dostupných typov náloží, ktoré má práve k dispozícii.

Objem plynu po výbuchu (V)upraviť | upraviť zdroj

je definovaný ako množstvo plynu v litroch, ktoré vznikne výbuchom 1 kg látky pri v prepočte normálnej teplote (20 °C). V praxi je potom objem plynu približne rádovo vyšší vzhľadom na teplotu v mieste výbuchu (okolo 4 000 °C). Hodnoty V pre bežne používané trhaviny ležia v rozmedzí 500 – 1 000 l/kg, prakticky sa tu výbuchom zväčší objem látky až 10 000 násobne.

Výbuchová teplota (t)upraviť | upraviť zdroj

udáva najvyššiu teplotu, ktorú dosiahnu plyny vzniknuté výbuchom. Uvádza sa obvykle v °C. Táto hodnota sa pohybuje v rozmedzí 2 500 – 5 000 °C, priemyselné trhaviny vykazujú obvykle nižšiu t, vojenské naopak vyššiu. Prakticky je tento parameter dôležitý predovšetkým pre charakterizáciu banských trhavín pri posudzovaní rizika možného následného výbuchu banských plynov.

Výbuchová energia (E)upraviť | upraviť zdroj

udáva, aké množstvo energie sa uvoľní výbuchom 1 kg trhaviny. Uvádza sa v kJ/kg. Bežné priemyslové trhaviny vykazujú E asi 4 000 kJ/kg, vojensky využívané trhaviny dosahujú hodnôt okolo 6 000 kJ/kg. Uvedený parameter má význam zvlášť pre porovnávanie trhavín používaných v uzavretých priestoroch.

Detonačná rýchlosť (D)upraviť | upraviť zdroj

je rýchlosť šírenia explózie v okamihu výbuchu udávaná v m/s alebo v km/s. Tento parameter úzko súvisí s brizanciou (trieštivosťou) a má základný vplyv na deštrukčné účinky trhaviny. Priemyselné trhaviny vykazujú D v rozmedzí 2 000 – 5 000 m/s, vojenské 6 000 – 9 000 m/s. Pre porovnanie je detonačná rýchlosť 8 000 m/s približne 24-krát vyššia ako rýchlosť zvuku vo vzduchu za bežného atmosférického tlaku.

Hustota výbušniny (h)upraviť | upraviť zdroj

je totožná s klasickou fyzikálnou vlastnosťou hustota udávanú v g/cm³. Jej hodnota je závislá na konečnom spracovaní danej výbušniny a pri rovnakej chemickej látke sa môže líšiť podľa toho, či ide o voľne sypané kryštály, liatu substanciu alebo lisovaný materiál.

Hustota výbušniny veľmi významne rozhoduje o priebehu výbuchu. Pri prekročení hustoty materiálu nad určitú hranicu dochádza u niektorých výbušnín k poruchám detonácie a výbušnina exploduje len čiastočne alebo vôbec nie. Citlivosť na prelisovanie sa prejavuje výrazne u traskavín, napríklad u traskavej ortuti.

Brizancia (trieštivosť) (B)upraviť | upraviť zdroj

je definovaná ako súčin detonačnej rýchlosti (D) v km/s, hustoty výbušniny (h) v g/cm³ a energie výbuchu (E) v kcal/kg (teda v starých, už nepoužívaných jednotkách energie, prevod do sústavy SI je ale triviálny).

${\displaystyle B=D.h.E}$Zdroj:
Text je dostupný za podmienok Creative Commons Attribution/Share-Alike License 3.0 Unported; prípadne za ďalších podmienok. Podrobnejšie informácie nájdete na stránke Podmienky použitia.

---