Một số hợp chất hữu cơ chứa nitrogen dễ phát nổ nên được ứng dụng làm chất nổ, thuốc súng. Các chất nổ phổ biến thường dùng trong kỹ thuật quân sự như TNT (2,4,6-trinitrotoluene), TNG (trinitroglycerol). Các chất nổ mạnh này có công thức chung CaHbNcOd. Giả thiết chất nổ phân hủy theo phản ứng sau:
CaHbNcOd → aCO2 + 0,5bH2O + 0,5cN2
“Cân bằng oxygen” là một chỉ số được biểu diễn dạng phần trăm, theo cách tính sau:
%oxygen cân bằng = 16(d – 2a – 0,5b)/Mchất nổ
(M là phân tử khối của chất nổ)
Chất nổ có chỉ số “cân bằng oxygen” dương: chứa đủ hoặc dư lượng oxygen trong phân tử để chuyển hoàn toàn các nguyên tố thành các sản phẩm khí CO2, H2O và các khí khác. Khi nổ sẽ ít tạo ra khói.
Chất nổ có “cân bằng oxygen” âm: chứa không đủ oxygen để phản ứng hoàn toàn, tạo ra các sản phẩm không mong muốn như CO (carbon monoxide) hoặc các hạt muội than (carbon), hydrogen,… trong quá trình phát nổ. Điều này thường tạo ra nhiều khói, bụi có thể gây hại cho môi trường và sức khỏe con người.
Hãy tính “cân bằng oxygen” có trong các loại thuốc nổ trên và từ đó dự đoán loại thuốc nổ nào tạo ra ít khói bụi hơn?
TNT có công thức C7H5N3O6
—> %oxygen cân bằng = 16(d – 2a – 0,5b)/Mchất nổ = 16(6 – 7.2 – 0,5.5)/227 = -74%
TNG có công thức C3H5N3O9
—> %oxygen cân bằng = 16(d – 2a – 0,5b)/Mchất nổ = 16(9 – 3.2 – 0,5.5)/227 = 3,52%
TNG có %oxygen cân bằng lớn hơn TNT nên TNG tạo ra ít khói bụi hơn khi nổ.