Khí nổ

Khí nổ (tiếng Anh explosive gas) là hỗn hợp của khí hydro và khí oxy mà khi đốt hoặc có tia lửa điện sẽ phát nổ. Sự phát nổ sẽ mạnh nhất khi tỷ lệ mol giữa khí hydrô và khí oxy đạt tỷ lệ 2:1. Khí nổ có trạng thái cực kỳ không bền. Ở nhiệt độ phòng nếu không có chất xúc tác thì nó không thể phát nổ vì tốc độ phản ứng quá nhỏ. Từ 200°C tốc độ phản ứng của hỗn hợp cũng còn chậm, từ khoảng 500°C hỗn hợp sẽ nổ. Với sự có mặt của kim loại vàng hoặc platin hai thành phần của khí nổ phản ứng với nhau ngay cả khi ở nhiệt độ dưới 500°C, đôi khi ở cả nhiệt độ phòng, không có sự nổ để tạo ra nước.

2H₂ + O₂ → 2H₂O

Hỗn hợp nổ chứa dưới 6% hoặc trên 67% thể tích hydro sẽ không phát nổ.

Khái niệm khí nổ đã được mở rộng thêm với hỗn hợp của không khí với nhiên liệu trong một thể tích giới hạn khi có tia lửa điện, ví dụ tiếng nổ của động cơ đốt trong. Môi trường của các khí nổ này thường là các đường ống dẫn, các thùng chứa nhiên liệu, các không gian ngầm có mặt khí nổ, các mỏ khai thác than có nhiều khí methan và hydrogen.

Cần phân biệt hỗn hợp khí nổ chứa hydro và oxy với các phản ứng dây chuyền cũng gây nổ. Ví dụ khi khí hydro và khí brom phản ứng với nhau tạo ra khí HBr là một phản ứng dây chuyền và cũng phát nổ nhưng không phải khí nổ.

Tính kích nổ

Tính dễ kích nổ của hỗn hợp khí thay đổi rất nhiều tùy thuộc vào bản chất của chất khí và tỷ lệ của chúng trong hỗ hợp. Ví dụ: hỗn hợp nhạy nhất giữa khí methan và không khí cần năng lượng kích nổ lớn hơn 20 lần năng lượng kích nổ cho hỗn hợp nhạy nhất giữa khí hydrogen và không khí. Để tránh xảy ra nổ khí methan trong các hầm lò khai thác than thì cần thông gió tốt ở các mỏ.

Kiểm tra khả năng nổ

Trong tất cả các quá trình làm việc với khí hydro đều có nguy cơ tạo thành khí nổ và gây nổ. Do đó tất cả các bình hoặc chai đựng khí hydro trước khi được đốt nóng hoặc châm lửa đốt dòng khí hydro đi ra khỏi bình, chai phải kiểm tra độ tinh khiết của khí hydro. Để kiểm tra độ tinh khiết của khí hydro người ta cho dòng khí hydro đi ra từ bình chứa vào một ống thí nghiệm dốc ngược, sau nửa phút người ta lấy ống thí nghiệm ra, lấy đầu ngón tay bịt đầu ống, đưa ống vào một ngọn lửa và mở ống thí nghiệm ra. Lúc đó khí hydro cháy không được gây tiếng nổ mà cháy êm dịu với một ngọn lửa hầu như không nhìn thấy.

Để làm sạch khí oxy lẫn trong khí hydro ở quy mô phòng thí nghiệm thì người ta dẫn khí hydro đi qua một lớp γ-oxit nhôm đã được hoạt hóa có mang xúc tác đồng hoặc palladium hoạt hóa.

Tài liệu tham khảo

1. Brockhaus ABC Chemie, VEB F. A. Brockhaus Verlag Leipzig 1966, 679.
2. Lothar Kolditz, Anorganikum, VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin, tr.730, 1972.
3. McGraw - Hill, Encyclopedia of Science & Technology, Vol.6, tr.635, 1997.