Горение - химическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением большого количества тепла и обычно свечением.
Для возникновения и продолжения горения необходимо наличие горючего вещества, окислителя (обычно кислорода воздуха, а также хлор, фтор, йод, бром, оксиды азота) и источника зажигания (воспламенения).
Кроме того, необходимо, чтобы горючее вещество было нагрето до определенной температуры и находилось в определенном количественном соотношении с окислителем, а источник зажигания имел бы достаточную энергию.
Обычно окислителем в процессе горения является газообразный кислород, находящийся в воздухе.
Горение прекращается, если нарушить какое-либо из условий, его вызвавших. Так, например, при тушении дерева водой происходит охлаждение его ниже температуры воспламенения, при тушении горящих жидкостей пенами прекращается поступление паров горючего в зону горения.
Горючими веществами являются горючие газы (гг), легковоспламеняющиеся жидкости (лвж), горючие жидкости (гж), горючие пыли (гп).
Источниками зажигания (воспламенения) могут служить открытое пламя, электрическая и механическая искра, накаленное тело(лучистая энергия) и др. Некоторые вещества могут самовозгораться. Это способность вещества самовоспламеняться при обычной, естественной температуре окружающей среды практически без внесения теплоты извне.
Возгорание может также произойти в отсутствие источника зажигания, если в процессе окисления скорость тепловыделения превысит скорость теплоотвода. Это явление называется самовозгоранием.
Самовозгорание – это явление резкого увеличения скорости экзотермических реакций, приводящее к возникновению горения вещества в отсутствии источника зажигания.
Самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени, называется самовоспламенением .
Различают:
1. Тепловое самовозгорание (из-за самостоятельного нагревания материала, например, каменного угля при хранении его в штабелях)
2. химическое
3. микробиологическое (хлопок, увлажненног сено, торф, опилки – в результате жизнедеятельности организмов) сложенные в кучи или штабеля опилки, щепа древесины, свежеприготовленный древесный уголь, солома, хлопок-сырец, ископаемые угли, торф, промасленная ткань и т.д. Основной причиной самовозгорания этих веществ является их способность окисляться за счет биологических и химических процессов при низких температурах.
В случае химического возгорания выделяют три группы веществ:
1. Вещества, самовозгорающиеся от воздействия на них воздуха. К этой группе относятся: сложенные в кучи или штабеля опилки, щепа древесины, свежеприготовленный древесный уголь, солома, хлопок-сырец, ископаемые угли, торф, промасленная ткань и т.д. Основной причиной самовозгорания этих веществ является их способность окисляться за счет биологических и химических процессов при низких температурах.
2. Вещества, вызывающие горение при действии на них воды. К этой группе относятся: калий, натрий, карбид кальция, карбиды щелочных металлов, негашеная известь, гидросульфид натрия и др.
3. Вещества, самовозгорающиеся при смешении друг с другом. К этой группе относятся окислители. Так, сжатый кислород вызывает самовозгорание минеральных масел.
Нередки случаи возникновения пожаров от электрокипятильников, ламп накаливания, люминесцентных и ртутных ламп высокого давления. Температура на наружной поверхности ламп накаливания достигает в зависимости от мощности: 40 Вт – 145 0 С, 75 Вт – 250 0 С, 100 Вт – 290 0 С, 200 Вт – 330 0 С. Кроме того фактором определяющим возможность загорания горючего материала под влиянием теплоты, является расстояние от его поверхности до источника излучения.
Люминесцентные светильники являются источником загорания из-за неисправности пуско-регулирующей аппаратуры, перегрева работающих элементов светильника (дроссель, стартер) вследствие нарушения требований монтажа светильников.
Причины пожаров связанные с самовозгоранием
веществ и материалов
Самовозгорание – достаточно распространенная причина пожаров, несмотря на то, что только некоторые материалы и вещества склонны к самовозгоранию и при этом в разной степени.
Самовозгорание – резкое увеличение скорости экзотермических процессов в веществе, приводящее к возникновению очага горения.
Наиболее известны случаи самовозгорания растительных масел, рыбьего жира, торфа, свежеизготовленных древесного угля и сажи, некоторых сортов ископаемого угля, сульфидов железа, недосушенных продуктов растительного происхождения.
Самовозгорание происходит при их хранении и использовании, во время транспортировки, а также в тех случаях, когда материалы склонны к этому (например, торф и уголь), находятся в конструкциях сооружений.
Исследование пожара в результате самовозгорания требует определенных познаний в теории самовозгорания, а также криминалистических навыков в проведении соответствующих экспериментов. Типы самовозгораний принято классифицировать по виду первоначального импульса (тепловое, микробиологическое и химическое). По причине пожары от самовозгорания подразделяются на основные группы:
1. Химическое самовозгорание веществ и материалов.
2. Микробиологическое самовозгорание веществ и материалов.
3. Тепловое самовозгорание веществ и материалов:
Тепловое самовозгорание элементов конструкций зданий при отсутствии или недостаточности разделок, отступок, расстояний между отопительными устройствами;
Тепловое самовозгорание веществ и материалов, находящихся в помещении и оказавшихся в непосредственной близости к нагретым отопительным устройствам и деталям технологического оборудования.
Химическое самовозгорание возникает в результате действия на вещества кислорода воздуха, воды или непосредственного взаимодействия других веществ.
Микробиологическое самовозгорание возникает, когда при соответствующей влажности и температуре в растительных продуктах, активизируется жизнедеятельность микроорганизмов, при этом повышается температура и меняются формы микроорганизмов. При 75 0 С микроорганизмы погибают, но уже при 60-70 0 С происходит окисление и обугливание некоторых легковоспламеняющихся органических соединений с образованием мелкопористых углей. За счет адсорбции кислорода воздуха эти угли нагреваются до температуры распада и активного окисления органических соединений, что приводит к воспламенению.
Тепловое самовозгорание возникает в результате продолжительного действия источника тепла на вещества и материалы, в которых происходят изменения, которые вследствие разложения, адсорбции или окислительных процессов вызывают самонагревание. Поэтому самовозгорание происходит при наличии условий, благоприятных для окислительного процесса и аккумуляции теплоты. Это возможно только на отдельных участках, вследствие чего самовозгорание имеет очаговый характер.
Пожары от фокусирования солнечных лучей
Самовозгорание представляет собой процесс низкотемпературного окисления дисперсных материалов, заканчивающийся тлением или пламен-ным горением . Склонность к самовозгоранию веществ определяется ком-плексом их физико-химических свойств : теплотой сгорания, теплоемкостью, теплопроводностью, удельной поверхностью, объемной плотностью и условиями теплообмена с внешней средой.
Для развития процесса самовозгорания: решающее значение имеет возможность накопления в материале тепла, выделяющегося при окислении (или деятельности микроорганизмов). Чем лучше условия аккумуляции теп-ла, тем раньше при более низкой температуре начинается самовозгорание.
Процессы самовозгорания развиваются в материалах при довольно низ-кой температуре (до 250 о С ) в течение длительного времени. В таких услови-ях для поддержания процесса самовозгорания недостаточно тепла, выде-ляющегося при окислении внешней поверхностью. Обязательным условием является вовлечение в реакцию окисления или разложения всей массы мате-риала. И чем больше масса, тем легче развивается в ней процессы самонагре-вания и самовозгорания. Увеличение температуры окружающей среды со-кращает время до самовозгорания.
Можно выделить два механизма самовозгорания :
Тепловое самовозгорание заключается в следующем. Многие дис-персные материалы взаимодействуют с кислородом воздуха уже при обыч-ной температуре. В условиях , благоприятствующих накоплению тепла в мас-се материала, происходит повышение температуры. Это в свою очередь по-вышает скорость реакций окисления, повышая при этом температуру и т. д. В итоге может произойти самовозгорание материала .
Тепловое самовозгорание – физико-химический процесс, скорость ко-торого зависит 1 ). от скорости химической реакции,2 ). поступления кислорода к реагирующей поверхности и от 3 ).интенсивности теплообмена материала с окружающей средой.
При хранении дисперсных материалов на воздухе кислород проникает вовнутрь материала между частицами. Попадая в поры, кислород адсорбируется в поверхностном слое, что вызывает повышение температуры. Наличие развитой поверхности твердого материала с адсорбированным на ней кислородом является необходимым условием для начала теплового самовозгорания.
Существенную роль в развитии процесса самовозгорания играют по-ристость и адсорбционная способность материала . Чем больше пор, тем больше развита поверхность контакта и адсорбция на ней кислорода. Поэтому наиболее склонны к самовозгоранию материалы с большей пористостью.
Саморазогрев массы материала неоднороден . Вследствие разных условий теплоотвода, а).центральная зона объема нагревается быстрее, чем поверхность, и на начальной стадии самовозгорания характерно сохранение внешнего вида материала, хотя внутри происходит обугливание . Затем на обугленной поверхности развиваются процессы тления , которые могут перейти в пламенное горение . Поскольку промежуточным продуктом при самовозгорании большинства органических веществ является уголь , то главную роль играют закономерности самовозгорания угля.
Следует отметить, что значительную роль в самовозгорании угля игра-ет его способность адсорбировать пары воды из окружающего воздуха. Установлено, что при этом уголь может нагреваться до 65-70 о С . Например, при адсорбировании 0,01 г Н 2 О выделится 22,6 Дж тепловой энергии.
Ускорению процесса самовозгорания способствует А).накопление тепла, б).развитая поверхность, в).легкая воспламеняемость, то есть малая энергия активации, и г).повышение температуры. Кроме того, самовозгорание развивается и при наличии в веществе д).примеси.
Например, если в аммиачной селитре (NH 4 NO 3) примесей нет, то ее пе-ревозка и хранение безопасны. Температура разложения лежит в пределах 200 о С . Но при малых добавках органики или частиц металлов начинается автокаталитическое разложение , и селитра самовозгорается при 110 о С . Считают, что автокатализ вызывают выделяющиеся СО 2 и водяной пар. Добавка масел в селитру также вызывает взрывчатое её разложение (поэтому её применяют для приготовления взрывчатки).
Большую роль в опасности самовозгорания !!! играет длительность периода до самовозгорания . У разных веществ она различна.
Микробиологическое самовозгорание. К микробиологическому са-мовозгоранию склонны, главным образом, материалы растительного происхождения. Они служат питательной средой для бактерий и грибов.
Возможности развития микробиологического процесса ограничены, так как температура самонагревания материала не должна превышать 75 о С . По-скольку при более высокой температуре микроорганизмы, как правило, по-гибают. Примерами микробиологического самовозгорания можно назвать обугливание пшеницы в буртах , самонагрев навозной кучи и т. п .
В самовозгорании угля могут участвовать и адсорбция, и микроорга-низмы (в начальной стадии), и примеси. Так, существовали теории, что при-чинами самовозгорания угля является сульфиды железа (FeS), карбонаты же-леза Fe(CO) 4 и др. В настоящее время считают, что в основном влияют при-меси железа, независимо от вида его химических соединений.
Основными показателями, характеризующими опасность самовозгора-ния веществ, являются рассмотренные нами в теме 4:
· температура самонагревания;
· температура тления;
· условия теплового самовозгорания;
· способность взрываться и гореть при контакте с водой, кислородом воздуха и другими окислителями .
Последний показатель качественно характеризует особую пожарную опасность веществ, называемую пирофорностью.
К пирофорным относятся вещества,имеющие температуру самовос-пламенения ниже температуры окружающей среды , в отличие от большинства веществ, которые самовоспламеняются только в результате нагрева извне. Само возгорающие вещества очень пожароопасны .
Самовозгорающие вещества можно разделить на три группы:
1. Самовозгорающиеся при соприкосновении с воздухом: фосфор, сер-нистые металлы, порошок магния, уголь, сажа и др. Например, в трассирую-щих пулях, фейерверках используются самовозгорающиеся вещества.
2. Воспламеняющиеся при соприкосновении с водой – это щелочные металлы, их карбиды, и др. Например, карбид кальция, применяемый в аце-тиленовых генераторах. Негашеная известь не горит, но выделяющееся при её реакции с водой тепло может нагреть материалы до температуры само-воспламенения.
3. К третьей группе относятся органические соединения, которые вос-пламеняются при контакте с кислородом и другими окислителями (хлором, бромом, окислами азота); это масла . Сюда относятся и вещества, получаемые в результате эндотермических реакций, например, ацетилен, которые при воздействии тепла или удара разлагаются с возможным возникновением взрыва.
Горение - сложный химический процесс, основой которого является окислительная реакция, протекающая в условиях прогрессивного самоускорения, связанного с накоплением в системе тепла.
Отличительные признаки горения - выделение тепла, саморазогрев и свечение веществ при их химическом превращении.
Физическое состояние веществ и физические процессы оказывают большое влияние на скорость и последовательность протекания реакции при окислении веществ, а также на состав продуктов сгорания.
Например: при недостаточном подводе кислорода в зону горения процесс будет протекать медленно, а состав продуктов горения будет отличаться большим содержанием продуктов неполного сгорания, т.е. таких продуктов, которые способны к дальнейшему горению.
При неполном сгорании углеродосодержащих веществ в воздухе образуются двуокись углерода и окись углерода, кроме того в продуктах горения содержатся несгоревшие мелкие частицы углерода, образующие дым.
Газообразный окислитель поступает в зону горения в результате конвекции и диффузии. Исключение составляют случаи, когда окислитель содержится в горючей смеси в количестве, необходимом для реализации процесса горения.
При воздействии внешнего импульса или источника зажигания вещества, содержащие окислитель, практически мгновенно разлагаются и окислитель вступает в реакцию с горючим веществом, которая с большой скоростью распространяется по всему его объему. Реакция сопровождается с выделением большого количества тепла. Горение приобретает форму взрыва.
Окислителем могут служить другие вещества. Например: сера, галогены, сложные кислородосодержащие вещества - перекиси, нитросоединения, азотная кислота, перхлораты.
Однако наиболее часто горение протекает с участием кислорода воздуха (21% О 2 в воздухе) О 2 входит в состав воды и многих минералов. Например, горение твердых веществ в виде аэрозоля может при горении взрываться, а в виде аэрогеля (сплошного массива) может гореть спокойно или тлеть.
Горение различают: тепловое и автокаталитическое.
Тепловое связано с экзотермической реакцией, когда скорость выделения тепла превышает скорость теплопотерь и создаются условия для прогрессивного самоускорения реакции саморазогрева системы и пространственного распространения горения.
Автокаталитический (или цепное) горение происходит при сравнительно низких температурах, например: белый фосфор (горит на воздухе при < 50 С), выделяемая энергия при таком горении расходуется на образование новых реакционно способных промежуточных частиц в еще большем количестве, что способствует ускорению и пространственному распространению реакции.
Наиболее распространено тепловое горение.
Таким образом, чтобы горение возникло, необходима система: горючее вещество, окислитель, источник зажигания или импульс ускоряющий реакцию окисления.
Горючее вещество может быть в газообразном, жидком, твердом состоянии.
Горение газов и паров в воздухе протекает полностью в газовой фазе и носит объемный характер. Горение сопровождается пламенем или взрывом.
Пламя это светящееся пространство, в котором сгорают газы и пары.
Горение в виде взрыва - это горение за короткий промежуток времени.
Горение жидкости - это пламенное горение ее паров и продуктов разложения.
Горение твердых веществ отличается большим разнообразием происходящих процессов. - Это связано с разнообразием химических и физических свойств и состояний (дисперсностью, пористостью, влажностью, однородностью) и состоянием окружающей среды.
Взрыв пыли (торфа, древесины, муки, сахара).
Горение может возникнуть в двух различных формах:
1. Возгорание (воспламенение)
2. Самовозгорание (самовоспламенение)
Возгорание веществ возможно при воздействии теплового импульса от источника зажигания. Величина его должна быть достаточной, чтобы разогреть вещество до температуры, при которой происходит дальнейший саморазогрев и возникает устойчивое горение после удаления источника зажигания.
Температура при возгорании многих органических твердых веществ является температурой воспламенения паро и газообразных продуктов их термического разложения (например у древесины).
Самовозгорание (самовоспламенение) - процесс возникновения горения при отсутствии источника зажигания. Оно наблюдается при резком увеличении скорости экзотермической реакции в объеме вещества, когда скорость выделения тепла больше скорости рассеивания.
Виды самовозгорания:
1). Тепловое (масла, жиры). Масла машин, трансформаторов. Окисление происходит при температуре на воздухе и самовозгореться не способны.
Отработанные минеральные масла подвергавшие нагреву до температур склонных к самовозгоранию (т.к. предельные углеводороды переходят в непредельные).
Склонны к самовозгоранию растительные масла.
2). Микробиологическое:
самовозгорание торфа из-за жизнедеятельности микроорганизмов.
Сено, клевер, листва - сульфиды железа.
3). Химическое: щелочные металлы натрий, калий, при определенных условиях хлор, фтор, бром, йод.
Источники зажигания.
Источники зажигания могут быть для различных веществ разные:
открытый огонь;
тепловое проявление (химическое, микробиологическое происхождение, силы трения);
механические (искры от ударов искрообразующих металлов);
электрические (большие переходные сопротивления, короткое замыкание, электросварка);
природные (молния, грозовые разряды);
носить химическую природу (химические свойства веществ).
Производственные источники зажигания характеризуются воспламеняющей способностью.
В условиях производства существует значительное количество различных источников зажигания, как постоянно действующие (они предусмотрены технологическим регламентом) и потенциально возможные при нарушении технологического процесса.
Условиями необходимыми для предотвращения пожара являются:
1. Исключение окислителя в горючем веществе.
2. Исключение источника зажигания.
3. Исключение горючего вещества.
Практический интерес к процессам самовозгорания связан с вопросами техники безопасности и пожаро- и взрывобезопасности при переработке и хранении веществ и материалов, способных к быстрому экзотермическому превращению при относительно низких температурах окружающей среды.
Самопроизвольный разогрев веществ в результате реакции окисления часто является причиной разрушительных аварий на промышленных объектах и эта проблема давно интересует ученых и практиков.
Самовозгорание - процесс резкого увеличения скорости экзотермических процессов в веществе, приводящее к возникновению очага горения. (Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения. ССБТ ГОСТ 12.1.044-89 М: Издательство стандартов 1990. 144с.).
Самовозгорание как начальная стадия процесса горения принципиально не отличается от самовоспламенения. Особенностями его можно назвать большой период индукции и воспламенение не всего объема горючей смеси, а его части, и низкая температура самонагревания. К самовозгоранию приводит процесс самонагревания горючего вещества, который характеризуется температурой самонагревания.
Температурой самонагревания называется самая низкая температура вещества (материала, смеси), при которой возникает его самонагревание, обусловленное происходящими в них химическими и физическими экзотермическими процессами (окисления, разложения, замещения, адсорбции и др.).
Температура самонагревания многих горючих веществ и материалов равна или ниже обычной температуры в помещениях, т. е. ниже 17 - 25 0 С. Так, алюминиевая пудра при соприкосновении с воздухом способна окисляться и самонагреваться до возникновения горения даже при температуре окружающего воздуха 10 0 С. Следовательно, температура самовоспламенения ее может быть ниже температуры воздуха складских и производственных помещений.
Из жидкостей в качестве примера может быть приведен скипидар. Распределенный тонким слоем на поверхности волокнистых веществ, он способен самовозгораться при обычной температуре помещений. Пример самовозгорающихся газов – силан SiH 4 .
Вещества, имеющие температуру самонагревания ниже 50 0 С, условно выделили в группу пирофорных веществ . Такие вещества представляют большую пожарную опасность при их хранении и переработке.
В зависимости от причины выделения тепла в начальной фазе самонагревания веществ и материалов различают: тепловое, микробиологическое и химическое самовозгорание.
Тепловым называют самовозгорание, вызванное самонагреванием, возникшим под воздействием внешнего нагрева вещества (материала, смеси) выше температуры самонагревания.
Так как тепловое самовозгорание происходит при нагреве веществ в атмосфере воздуха, оно не имеет резкого отличия от химического самовозгорания веществ при контакте их с кислородом воздуха. К тепловому самовозгоранию имеют склонность многие вещества и материалы, но к пирофорным веществам (в особом состоянии) можно отнести масла и жиры, каменные угли и некоторые химические вещества. Масла и жиры будут рассмотрены на лаб. работе.
Каменные угли- ископаемые угли (бурый и каменный угли), хранящиеся в кучах или штабелях, способны к тепловому самовозгоранию. Основными причинами самовозгорания являются способность углей окисляться и адсорбировать пары и газы при низких температурах. Поэтому возникновение очага самовозгорания в штабеле всегда связано с двумя условиями:
а) притоком воздуха,
б) небольшим отводом тепла в окружающее пространство.
Скорость самонагревания угля резко увеличивается при температуре60 о С , поэтому эту температуру угля называют критической.
Микробиологическое самовозгорание - это самовозгорание в результате самонагревания, возникшего под воздействием жизнедеятельности микроорганизмов в массе вещества (материала, смеси).
Растительные материалы- сено, клевер, силосная масса, солод, хлопок, торф и подобные им материалы способны при определенных условиях самовозгораться.
Считают, что особенно подвержены самовозгоранию недосушенные материалы. Влага и тепло способствуют размножению микроорганизмов. Вследствие плохой теплопроводности растительных материалов выделяющееся при гниении теплота идет в основном на разогрев этого материала, температура его повышается и может достичь 70 0 С . При этом микроорганизмы погибают, но процесс повышения температуры в растительных материалах не заканчивается. Некоторые органические материалы уже обугливаются уже при 70 0 С.
Образующийся при этом пористый уголь имеет свойство поглощать (адсорбировать) пары и газы.
Поглощение сопровождается выделением тепла, в случае малой теплоотдачи уголь нагревается до начала процесса окисления. В результате этого температура растительных материалов повышается и достигает 200 0 С. При этой температуре начинает разлагаться клетчатка, входящая в состав растительных материалов, что ведет к дальнейшему обугливанию и дальнейшей интенсификации окисления. В результате этого температура материала поднимается и возникает процесс горения.
Химическое самовозгорание - самовозгорание, возникающее в результате химического взаимодействия.
а) Самовозгорание химических веществ при контакте с кислородом воздуха:
сульфиды железа способны реагировать с кислородом воздуха при обычной температуре с выделением большого количества тепла.
FeS 2 + O 2 ® FeS + SO 2 + 222,3 кДж
2FeS 2 + 7,5O 2 + Н 2 О ® Fe 2 (SО 4) 3 +Н 2 SO 4 + 2771 кДж
Отмечены случаи самовозгорания пирита или серного колчедана, содержащих FeS 2 на складах сернокислотных заводов, а также в рудниках.
Фосфор белый, фтористый водород, силаны, цинковая пыль, алюминиевая пудра, карбиды щелочных металлов, сульфиды металлов - рубидия и цезия, арсины, стибины, фосфины, и т. п. также способны окисляться на воздухе с выделением тепла, за счет которого реакция ускоряется до горения.
К самовозгоранию на воздухе способны некоторые органические соединения: диэтиловый эфир и скипидар. Диэтиловый эфир при длительном соприкосновении с воздухом на свету способен образовывать перекись диэтила, которая при ударе или нагревании до 75 0 С разлагается со взрывом и воспламеняет эфир.
б) Самовозгорание веществ при контакте с водой.
К этой группе материалов относятся калий, натрий, рубидий, цезий, карбид кальция и карбиды щелочных металлов, гидриды щелочных и щелочноземельных металлов, фосфиды кальция и натрия, силаны, негашеная известь, гидросульфид натрия и т.п.
Щелочные металлы и их гидриды взаимодействуют с водой с выделением водорода и значительного количества тепла.
2К + 2Н 2 О = 2КОН + Н 2
КН + Н 2 О = КОН + Н 2
Выделяющейся водород самовоспламеняется и горит совместно с металлом только в том случае, если кусок металла по объему больше горошины.
При взаимодействии карбида кальция с небольшим количеством воды выделяется столько тепла, что в присутствии воздуха образующийся ацетилен самовозгорается. При большом количестве воды этого не происходит. Карбиды щелочных металлов при соприкосновении с водой взрываются, причем металлы сгорают, а углерод выделяется в свободном состоянии
2Na 2 C 2 + 2H 2 O + O 2 = 4NaOH + 4C
Фосфид кальция Са 3 Р 2 при взаимодействии с водой образует фосфин
Са 3 Р 2 + 6Н 2 О = 3 Са(ОН) 2 + 2РН 3
Фосфин РН 3 является горючим газом, но самовозгораться не способен. Совместно с РН 3 выделяется некоторое количество жидкого Р 2 Н 4 , который способен самовозгораться на воздухе и может быть причиной воспламенения РН 3 .
Силаны, соединения кремния с различными металлами (MgSi, Fe 2 Si) при действии воды выделяют кремний водород, самовозгорающийся на воздухе
MgSi + 4Н 2 О = 2 Mg(ОН) 2 +SiН 4
SiН 4 + 2О 2 = SiO 2 + 2H 2 O
в) Вещества, самовозгорающиеся при контакте с окислителями.
Многие вещества, в основном органические, при смешении или соприкосновении с окислителями способны самовозгораться. К окислителям, вызывающим самовозгорание таких веществ, относятся сжатый кислород, галогены, азотная кислота, перекись натрия и бария, перманганат калия, хромовый ангидрид, двуокись свинца, селитры, хлораты, перхлораты, хлорная известь и т.п. Некоторые из смесей окислителей с горючими веществами способны самовозгораться только при взаимодействии на них серной или азотной кислот или при ударе и слабом нагревании.
Сжатый кислород вызывает самовозгорание веществ (минерального масла), которые не самовозгораются в кислороде при нормальном давлении. Хлор, бром, фтор и йод чрезвычайно активно соединяются с некоторыми горючими веществами, причем реакция сопровождается выделением большого количества тепла и вещества самовозгораются. Так, ацетилен, водород, метан, этилен в смеси с хлором самовозгораются на свету или от света горящего магния.
Если указанные газы присутствуют в момент выделения хлора из любого вещества, самовозгорание их происходит даже в темноте
С 2 Н 2 + С1 2 = 2НС1 + 2С
СН 4 + 2С1 2 = 4НС1 + С
Нельзя хранить галогены вместе с легковоспламеняющимися жидкостями. Так пары диэтилового эфира могут самовозгораться в атмосфере хлора.
Красный фосфор моментально самовозгорается при соприкосновении с хлором или бромом.
Не только галогены в свободном состоянии, но и их соединения энергично вступают в реакцию с некоторыми металлами. Так, взаимодействие четыреххлористого этана с металлическим калием происходит со взрывом.
С 2 Н 2 С1 4 + 2К = 2КС1 + 2НС1 +2С
Азотная кислота, разлагаясь, выделяет кислород, поэтому является сильным окислителем, способным вызывать самовозгорание ряда веществ.
4HNO 3 = 4NO 2 + O 2 + 2H 2 O
При соприкосновении с азотной кислотой самовозгораются скипидар и этиловый спирт.
Растительные материалы самовозгораются (солома, лен, хлопок, стружки), если на них попадет концентрированная азотная кислота.
При соприкосновении с перекисью натрия способны самовозгораться следующие горючие и легковоспламеняющиеся жидкости: метиловый, этиловый, пропиловый, бутиловый, изоамиловый и бензиловый спирты, этиленгликоль, диэтиловый эфир, анилин, скипидар и уксусная кислота. Некоторые жидкости самовозгорались с перекисью.
Общие и отличительные особенности процессов самовоспламенения и зажигания
Принципиально, по своей физической сущности, зажигание не отличается от процесса самовоспламенения, так как и в этом случае самоускорение реакции взаимодействия горючего и окислителя наступает после повышения температуры системы выше определенного значения.
Разница в условиях возникновения и в механизмах протекания этих процессов сводится к следующему. Первое, при самовоспламенении вся смесь разогревалась равномерно и доводилась постепенно до температуры самовоспламенения. В результате этого реакции окисления возникали и ускорялись во всем объеме газовой смеси и процесс горения мог возникнуть равновероятно в любой точке рассматриваемого пространства или во всем объеме одновременно. А в случае зажигания вся масса реакционноспособной горючей смеси может оставаться относительно холодной, до температуры воспламенения достаточно быстро нагревается только незначительная ее часть. Второе отличие состоит в том, что при самовоспламенении процесс самоускорения реакций горения нарастал сравнительно медленно, т. е. был велик период индукции, а при зажигании процесс воспламенения происходит значительно быстрее, так как разогрев смеси от внешнего источника тепла производится локально, но значительно быстрее и до более высокой температуры. Поэтому индукционный период зажигания почти отсутствует или очень мал, а возникшее пламя распространяется из зоны его возникновения на всю остальную реакционноспособную смесь с определённой скоростью.
Вывод по вопросу : процесс самовозгорания, приводящий к пожару, возникает в результате действия в качестве источника загорания теплового, микробиологического или химического импульсов на склонные к этому процессу вещества и материалы.
Вывод по основной части занятия:
Вывод по лекции :
1) Причиной пожара могут являться процессы самовоспламенения и самовозгорания. Локально возникающий процесс самовозгорания может явиться источником дальнейшего зажигания любых других горючих веществ и материалов, находящихся в опасной близости от него.
2) Температура самовоспламенения и температура самонагревания характеризуют минимально опасные температуры окружающей среды, при которых сравнительно быстро загораются горючие вещества и материалы любой массы.
3) Процессы самовоспламенения и самовозгорания протекают только в случае возникновения определенных (критических) условий.
Заключительная часть
В заключительной части занятия преподаватель проводит фронтальный опрос по изученному материалу:
1. Что называется самовоспламенением?
2. Какие факторы влияют на температуру самовоспламенения?
3. Для чего необходимо знать условия самовоспламенения веществ и материалов?
4. В чем сходство, а в чем различие между процессами самовоспламенения и самовозгорания?
5. Какие виды самовозгорания различают?
