Materiały wybuchowe stanowią grupę substancji charakteryzujących się zdolnością do przeprowadzenia spontanicznej i egzotermicznej reakcji, prowadzącej do uwolnienia dużych ilości energii. Klasyfikacja tych substancji obejmuje różne kategorie, biorąc pod uwagę rodzaj reakcji, prędkość eksplozji, produkty uzyskiwane w wyniku reakcji, a także inne kluczowe cechy.

1.Cechy materiałów wybuchowych

Materiał wybuchowy to substancja (czysta lub w formie preparatu), która może ulec spontanicznej (ΔG < 0) i egzotermicznej (ΔH < 0) reakcji w braku tlenu atmosferycznego lub innego utleniacza. Konieczną cechą materiałów wybuchowych jest silna widoczna i ultrafioletowa chemiluminescencja związana z reakcją. To jednoznacznie odróżnia materiały wybuchowe od innych substancji, które, chociaż mogą ulec spontanicznej i egzotermicznej reakcji, nie są substancjami wybuchowymi.

Minimalna energia wymagana do uzyskania chemiluminescencji poprzez pobudzenie elektronowe w zakresie ultrafioletu i widzialnym prawdopodobnie wynosi około 1 ± 0,2 kJ/g, ale zależy również silnie od indywidualnej stabilności termicznej i pojemności cieplnej produktów powstałych w wyniku reakcji. Materiały wybuchowe mogą być wywołane do reakcji za pomocą bodźców mechanicznych (fala uderzeniowa, uderzenie, tarcie), pobudzenia termicznego (płomień, ogrzewanie konwekcyjne/przewodzące/radiacyjne) i/lub konkretnego pobudzenia optycznego (pewne kompleksy metaliczne przejścia mogą być uruchamiane przez naświetlanie monochromatycznym światłem). Oprócz intensywnych płomieni i iskier, efekty charakterystyczne dla materiałów wybuchowych to spontaniczne uwolnienie i rozprężanie się co najmniej tymczasowo gazowych produktów (praca ciśnienie-objętość), które albo stanowią główny efekt (duże płomienie), albo pomagają w wypchnięciu pojemnika lub przyspieszeniu (naboje, odłamki, wkłady itp.).

2.Podział substancji wybuchowych

Materiały wybuchowe są identyfikowane za pomocą procedur opisanych w serii testów ONZ 1 (test szczeliny ONZ, test rękawa stalowego, test ciśnienia czasowego lub test wewnętrznego zapłonu). Minimalny wynik pozytywny wskazuje na materiał wybuchowy w każdym z tych testów. W przypadku materiałów niewybuchowych kwalifikują się wszystkie substancje, które przechodzą serię testów ONZ 2 bez żadnego wyniku pozytywnego. Obie grupy można dodatkowo podzielić na dwie podgrupy każda. To znaczy substancje wybuchowe, które są przygotowane do użycia jako materiały wybuchowe, i te, które są przeznaczone do niewybuchowego użycia.

Materiały wybuchowe dzielą się na substancje zdolne do wybuchu i materiały niewybuchowe zgodnie z serią Testów ONZ 2. Przykładami substancji zdolnych do wybuchu są:
•Dibenzoyl peroxide (inicjator rodnikowy)
•Azoisobutyronitrile (inicjator rodnikowy)
•Azotan glicerolu (rozkurcz naczyń krwionośnych)
•Heksogen (silny materiał wybuchowy)
•Diazodinitrofenol (pierwotny materiał wybuchowy)

Materiały niewybuchowe zgodnie z serią Testów ONZ 2 to między innymi:
•Azotan amonu, granulowany (silny materiał wybuchowy)
•2,4-Dinitroanizol (silny materiał wybuchowy)
•Aluminium/czarny tlenek żelaza (termit)
•Nitrometan (rozpuszczalnik)

3.Podział materiałów wybuchowych na kategorie

Pirotechnika
•Rodzaj Reakcji: Spalanie.
•Prędkość: Subsoniczna (< 1 m/s -1).
•Produkty: Głównie gazowe.
•Zrównoważenie Tlenu: Negatywno-zrównoważone (NGI!).
•Ciepło Spalania: 1-30 kJ/g -1.
•Gęstość: 2-10 g/cm -3.
Pirotechnika obejmuje substancje, które podczas spalania generują efekty w postaci barwnych świateł i dymu. Ich reakcja jest subsoniczna, a zrównoważenie tlenu jest silnie ujemne. Taki substancje zawarte są w fajerwerkach. Podczas pokazów fajerwerków możemy zaobserwować reakcje zachodzące w tych substancjach wybuchowych. Więcej o pirotechnice znajdziesz w artykule – skład materiałów pirotechnicznych.

Paliwa
•Rodzaj Reakcji: Deflagracja.
•Prędkość: Subsoniczna (1-1000 m/s -1).
•Produkty: Głównie skondensowane.
•Zrównoważenie Tlenu: Nieco ujemne.
•Ciepło Spalania: 5-10 kJ/cm -1.
•Gęstość: 1,5-2,5 g/cm -3.
Propan podlega deflagracji, co oznacza, że reakcja jest szybka, ale nie supersoniczna. Produkty reakcji są głównie w postaci substancji skondensowanych.

Materiały Wybuchowe
•Rodzaj Reakcji: Detonacja.
•Prędkość: Naddźwiękowa (LVD, HVD) (> 1000 m/s -1).
•Produkty: Głównie gazowe.
•Zrównoważenie Tlenu: Silnie ujemne – zrównoważone.
•Ciepło Spalania: 5-15 kJ/g -1.
•Gęstość: < 2 g/cm-3 (CHNO).
Materiały wybuchowe charakteryzują się detonacją, czyli ekstremalnie szybką reakcją, generującą głównie produkty gazowe.