硝酸铵水溶液pH值的研究

摘 要：本文阐述了以电离平衡理论为基础，乳化炸药水相原材料为硝酸铵水溶液为前提，展开对乳化炸药硝酸铵水溶液pH值的研究，深入分析硝酸铵水溶液浓度与pH值的关系，为进一步提高乳化炸药生产安全性提供依据。

关键词：乳化炸药；硝酸铵；电离平衡理论；pH值

乳化炸药的主要成分包括氧化剂、可燃剂、敏化剂等物质，其中绝大部分是由氧化剂水溶液组成，氧化剂水溶液形成乳化炸药的分散相，对其品种与质量的选择和控制将直接影响乳化炸药的密度和爆炸性能。一般来说，乳化炸药的氧化剂水溶液基本上是由硝酸铵水溶液形成的，对硝酸铵水溶液pH值的研究不仅影响乳化炸药的爆炸性能，也影响乳化炸药的储存期。

1 氧化剂水溶液

1.1 氧化剂水溶液的选择

氧化剂的选择[1]主要体现在四个方面：

①氧化剂水溶液的供氧量；

②氧化剂水溶液的析晶点和水含量的确定；

③氧化剂的种类和搭配的合适性；

④氧化剂来源广泛，成本低廉和保证生产安全。

1.2 氧化剂水溶液的作用

氧化剂水溶液的作用[1]包括：

①形成乳化炸药的分散相；

②提高乳化炸药的密度；

③改善乳化炸药的爆炸性能；

④增强乳化炸药使用灵活性。

通过综合考虑乳化炸药氧化剂水溶液选择和作用的特点，一般来说，在乳化炸药的氧化剂水溶液选择上是由硝酸铵水溶液形成的，针对硝酸铵水溶液的研究不但能够有针对性的控制乳化炸药的密度，而且能够改善乳化炸药的爆炸性能。

2 硝酸铵

2.1 物理性质

硝酸铵[2]的分子式为NH4NO3，相对分子质量为80，氧平衡为

+0.2g/g。它极易溶于水，在水中的溶解度随温度的升高而增大。其与硝酸钠混合时能极大的降低它的析晶点，提高乳化炸药的稳定性和耐低温性能。

2.2 化学性质

硝酸铵是氧化剂、强酸弱碱盐，同时它也是非常钝感的爆炸性物质，极易与还原剂发生氧化还原反应。

通过对硝酸铵物理性质和化学性质的了解，我们可以明白硝酸铵作为乳化炸药氧化剂水溶液的原因。由于硝酸铵水溶液作为乳化炸药水相的重要组成部分，因此对硝酸铵水溶液的研究不仅能够让我们更加深入地了解硝酸铵作为爆炸物质的性能，也为我们对提高乳化炸药的爆炸性能与安全性提供了理论基础。针对硝酸铵水溶液的研究，本文主要是通过对硝酸铵水溶液的pH的探究来实现乳化炸药的水相pH值的在线检测。

3 pH值

3.1 概念

氢离子[2]溶度指数是指溶液中氢离子的总数和总物质的量的比，俗称“pH值”。它表示溶液酸性或碱性程度的数值，即所含氢离子浓度的常用对数的负值。

3.2 离子积常数

3.2.1 水的离子积常数

水是一种极弱的电解质，可以发生微弱的电离，其电离方程式为：H20=H++OH-；[H]+・[OH-]=KW其中KW称作水的离子积常数，简称水的离子积；[H+]和[OH-]是分别是指整个溶液中氢离子和氢氧根离子的总物质的量浓度。KW只随温度变化而变化，是温度常数。水的pH值是表示水中氢离子活度的负对数值，表示为：

pH=-1g[H+]

通过对水的pH值计算，同理我们也可以对溶液的pH值进行计算。

3.2.2 pH值计算

在pH的计算中[H+]指的是溶液中氢离子的物质的量浓度（有时也被写为[H3O+]，水合氢离子的物质的量浓度），单位为mol/L（摩尔/升），在稀溶液中，氢离子活度约等于氢离子的浓度，可以用氢离子浓度来进行近似计算。

通过对pH值概念与计算的了解，我们可以得出要计算硝酸铵pH值时，首先要先明白硝酸铵水溶液中氢离子的来源。

4 硝酸铵水溶液pH值计算

4.1 硝酸铵水溶液中氢离子的来源

主要通过两个步骤实现：

第一步硝酸铵的电离反应：NH4NO3=NH+NO

第二步铵根离子的水解反应：NH+H2O=NH3・H2O+H+

通过对硝酸铵水溶液中氢离子来源的了解，我们可以得出要计算硝酸铵水溶液的pH值时，就需要对硝酸铵电离与铵根离子水解反应的计算，从而得出氢离子的物质量浓度。

4.2 硝酸铵水溶液（25℃）pH值计算

当已知硝酸铵水溶液的浓度为c，通过对硝酸铵电离与铵根离子水解反应整理可得：

4.2.1 液体硝酸铵的检测

一般情况下，检测液体硝酸铵主要是取少量硝酸铵水溶液稀释10倍，但是到底是选择质量稀释还是体积稀释，现在我们应用pH值计算分析两种方法的误差。

4.2.1.1 质量稀释

5 总结

本文通过对硝酸铵水溶液pH值的研究，得出了如下结论：

①当已知硝酸铵水溶液的浓度为c时，我们可以通过[H+]=计算出硝酸铵水溶液氢离子浓度，从而得出pH值。

②通过对能斯特公式的推演，我们可以对硝酸铵水溶液进行温度补偿，即每1℃第1pH变化0.0033pH值。

③通过计算，我们发现液体硝酸铵质量或体积稀释得出的结果相差不大，为了检测的准确性，我们从减少人为误差的角度考虑优先选择质量稀释。

④通过对各单位的换算，我们能够实现乳化炸药生产线上pH值的计算，从而提高了乳化炸药的生产安全性。

参考文献：

[1]汪旭光.乳化炸药[M].冶金工业出版社，2008.

[2]《无机化学》（第三版）[M].高等教育出版社，1993.

[3]汪旭光.试论提高乳化炸药稳定性的途径[J].金属矿山，1983（3）：10-16.