硝酸銨水溶液pH值的研究

陳燾

摘 要：本文闡述了以電離平衡理論為基礎(chǔ)，乳化炸藥水相原材料為硝酸銨水溶液為前提，展開對乳化炸藥硝酸銨水溶液pH值的研究，深入分析硝酸銨水溶液濃度與pH值的關(guān)系，為進(jìn)一步提高乳化炸藥生產(chǎn)安全性提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：乳化炸藥；硝酸銨；電離平衡理論；pH值

乳化炸藥的主要成分包括氧化劑、可燃劑、敏化劑等物質(zhì)，其中絕大部分是由氧化劑水溶液組成，氧化劑水溶液形成乳化炸藥的分散相，對其品種與質(zhì)量的選擇和控制將直接影響乳化炸藥的密度和爆炸性能。一般來說，乳化炸藥的氧化劑水溶液基本上是由硝酸銨水溶液形成的，對硝酸銨水溶液pH值的研究不僅影響乳化炸藥的爆炸性能，也影響乳化炸藥的儲存期。

1 氧化劑水溶液

1.1 氧化劑水溶液的選擇

氧化劑的選擇[1]主要體現(xiàn)在四個(gè)方面：

①氧化劑水溶液的供氧量；

②氧化劑水溶液的析晶點(diǎn)和水含量的確定；

③氧化劑的種類和搭配的合適性；

④氧化劑來源廣泛，成本低廉和保證生產(chǎn)安全。

1.2 氧化劑水溶液的作用

氧化劑水溶液的作用[1]包括：

①形成乳化炸藥的分散相；

②提高乳化炸藥的密度；

③改善乳化炸藥的爆炸性能；

④增強(qiáng)乳化炸藥使用靈活性。

通過綜合考慮乳化炸藥氧化劑水溶液選擇和作用的特點(diǎn)，一般來說，在乳化炸藥的氧化劑水溶液選擇上是由硝酸銨水溶液形成的，針對硝酸銨水溶液的研究不但能夠有針對性的控制乳化炸藥的密度，而且能夠改善乳化炸藥的爆炸性能。

2 硝酸銨

2.1 物理性質(zhì)

硝酸銨[2]的分子式為NH4NO3，相對分子質(zhì)量為80，氧平衡為

+0.2g/g。它極易溶于水，在水中的溶解度隨溫度的升高而增大。其與硝酸鈉混合時(shí)能極大的降低它的析晶點(diǎn)，提高乳化炸藥的穩(wěn)定性和耐低溫性能。

2.2 化學(xué)性質(zhì)

硝酸銨是氧化劑、強(qiáng)酸弱堿鹽，同時(shí)它也是非常鈍感的爆炸性物質(zhì)，極易與還原劑發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

通過對硝酸銨物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的了解，我們可以明白硝酸銨作為乳化炸藥氧化劑水溶液的原因。由于硝酸銨水溶液作為乳化炸藥水相的重要組成部分，因此對硝酸銨水溶液的研究不僅能夠讓我們更加深入地了解硝酸銨作為爆炸物質(zhì)的性能，也為我們對提高乳化炸藥的爆炸性能與安全性提供了理論基礎(chǔ)。針對硝酸銨水溶液的研究，本文主要是通過對硝酸銨水溶液的pH的探究來實(shí)現(xiàn)乳化炸藥的水相pH值的在線檢測。

3 pH值

3.1 概念

氫離子[2]溶度指數(shù)是指溶液中氫離子的總數(shù)和總物質(zhì)的量的比，俗稱“pH值”。它表示溶液酸性或堿性程度的數(shù)值，即所含氫離子濃度的常用對數(shù)的負(fù)值。

3.2 離子積常數(shù)

3.2.1 水的離子積常數(shù)

水是一種極弱的電解質(zhì)，可以發(fā)生微弱的電離，其電離方程式為：H20=H++OH-；[H]+·[OH-]=KW其中KW稱作水的離子積常數(shù)，簡稱水的離子積；[H+]和[OH-]是分別是指整個(gè)溶液中氫離子和氫氧根離子的總物質(zhì)的量濃度。KW只隨溫度變化而變化，是溫度常數(shù)。水的pH值是表示水中氫離子活度的負(fù)對數(shù)值，表示為：

pH=-1g[H+]

通過對水的pH值計(jì)算，同理我們也可以對溶液的pH值進(jìn)行計(jì)算。

3.2.2 pH值計(jì)算

在pH的計(jì)算中[H+]指的是溶液中氫離子的物質(zhì)的量濃度（有時(shí)也被寫為[H3O+]，水合氫離子的物質(zhì)的量濃度），單位為mol/L（摩爾/升），在稀溶液中，氫離子活度約等于氫離子的濃度，可以用氫離子濃度來進(jìn)行近似計(jì)算。

通過對pH值概念與計(jì)算的了解，我們可以得出要計(jì)算硝酸銨pH值時(shí)，首先要先明白硝酸銨水溶液中氫離子的來源。

4 硝酸銨水溶液pH值計(jì)算

4.1 硝酸銨水溶液中氫離子的來源

主要通過兩個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)：

第一步硝酸銨的電離反應(yīng)：NH4NO3=NH+NO

第二步銨根離子的水解反應(yīng)：NH+H2O=NH3·H2O+H+

通過對硝酸銨水溶液中氫離子來源的了解，我們可以得出要計(jì)算硝酸銨水溶液的pH值時(shí)，就需要對硝酸銨電離與銨根離子水解反應(yīng)的計(jì)算，從而得出氫離子的物質(zhì)量濃度。

4.2 硝酸銨水溶液（25℃）pH值計(jì)算

當(dāng)已知硝酸銨水溶液的濃度為c，通過對硝酸銨電離與銨根離子水解反應(yīng)整理可得：

4.2.1 液體硝酸銨的檢測

一般情況下，檢測液體硝酸銨主要是取少量硝酸銨水溶液稀釋10倍，但是到底是選擇質(zhì)量稀釋還是體積稀釋，現(xiàn)在我們應(yīng)用pH值計(jì)算分析兩種方法的誤差。

4.2.1.1 質(zhì)量稀釋

5 總結(jié)

本文通過對硝酸銨水溶液pH值的研究，得出了如下結(jié)論：

①當(dāng)已知硝酸銨水溶液的濃度為c時(shí)，我們可以通過[H+]=計(jì)算出硝酸銨水溶液氫離子濃度，從而得出pH值。

②通過對能斯特公式的推演，我們可以對硝酸銨水溶液進(jìn)行溫度補(bǔ)償，即每1℃第1pH變化0.0033pH值。

③通過計(jì)算，我們發(fā)現(xiàn)液體硝酸銨質(zhì)量或體積稀釋得出的結(jié)果相差不大，為了檢測的準(zhǔn)確性，我們從減少人為誤差的角度考慮優(yōu)先選擇質(zhì)量稀釋。

④通過對各單位的換算，我們能夠?qū)崿F(xiàn)乳化炸藥生產(chǎn)線上pH值的計(jì)算，從而提高了乳化炸藥的生產(chǎn)安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1]汪旭光.乳化炸藥[M].冶金工業(yè)出版社，2008.

[2]《無機(jī)化學(xué)》（第三版）[M].高等教育出版社，1993.

[3]汪旭光.試論提高乳化炸藥穩(wěn)定性的途徑[J].金屬礦山，1983（3）：10-16.