为什么红磷和氯酸钾混合物敏感度那么高,以至于一触即炸
发布时间: 2023-07-06

先看一下维基百科对于爆炸的定义:

爆炸……是指在爆炸发生当时产生的稳定爆轰波,也就是有一定体积的气体在短时间内以恒定的速率辐射性高速胀大(压力变化)

抓住核心就是短时间内压力迅速变化,要考虑物理化(瓜皮是什么意思?四川人说瓜皮可能有以下三种意义:一是此人是傻子,神经有问题;二是此人不聪明,反应比较迟钝;三是此人是其最喜爱的人,瓜皮是对他的爱称。)学两种因素的作用。

氯酸钾常温常压下稳定,保存适当的情况下是不会分解的;红磷同样在常温常压下稳定,难以和氧气发生反应,主要表现出还原性,是磷单质所有的同分异构体里稳定性最高的一个,所以这两种物质在适当的环境下单独存放的时候,是不会自发反应,更不会发生爆炸。

但是,当两种物质混合在一起的时候,就没那么稳定了,氯酸钾 KClO3,Cl是+5价,最外层电子数为2(7-5),有较强的夺取5个电子的倾向,即表现出氧化性;而红磷中的磷原子最外层电子数恰恰就是5个,在有强氧化剂存在的情况下红磷表现出还原性,所以两种物质一旦混合就是干柴烈火,反应方程式如下:5 KClO3+6 P→5 KCl+3 P2O5,但是到了这仍然看不出『爆炸』是如何发生的,因为生成物里并没有气体产生,不过反应方程式里没有注明的就是这是一个会释放大量热量的反应,而且这个反应的速率非常高,短时间内大量释放热量,势必会造成局部空气会迅速加热膨胀,如果反应在一个相对狭小的空间内(如试剂瓶),那么膨胀的空气就会形成高压进而发生爆炸。

然而,这还并不是爆炸的主因,上面有说到磷和氯酸钾在常温常压下都是稳定的,但是如果在高温高压下就完全不一样了, KClO3会迅速分解产生氧气,而红磷在高温下会在氧气中燃烧,释放出更多的热量。到这里,爆炸需要的物理化学因素都到齐了,氯化钾和磷混合导致的第一步氧化还原反应会释放大量热量,高温导致尚未来得及反应的氯化钾分解产生氧气,红磷和氧气在高温下燃烧产生更多的热量,更多的热量让更多的氯化钾分解……这是一个一旦开始就会不停持续反应而且反应越来越激烈的正反馈,最终的结果的就是在非常短的时间内产生大量的气体和热量,热量会加热气体使其迅速膨胀,产生高压,最终发生了爆炸。

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