Физико-химические свойства веществ и соединений. Определения и понятия

Основные понятия, характеризующие состояние и процессы, происходящие с АХОВ, а также их свойства приведены в табл. П.1 и П.2 и состоят в следующем.

Агрегатное состояние – в большинстве случаев при обычных условиях АХОВ могут находиться в газообразном и жидком состояниях. При производстве, использовании, хранении и перевозке их агрегатное состояние может отличаться от такового в обычных условиях, что может оказать существенное влияние на количество вещества, выбрасываемое при авариях в атмосферу, и на состав образующего облака АХОВ.

Нормальные условия – для химических веществ они определяются температурой 273,15 К (0^°С) и давлением 1,0 атм (100 кПа).

Парообразование – переход вещества из жидкого состояния в парообразное.

Испарение – процесс парообразования, совершающийся на поверхности жидкости.

Кипение – процесс парообразования, как на поверхности, так и внутри жидкости с образованием пузырьков пара во всем объеме жидкости и их выделение. Испарение жидкости происходит при всех температурах, кипение – только при температуре, при которой давление насыщенного пара достигает величины внешнего давления.

Для оценки физического состояния АХОВ вводятся следующие понятия.

Температура кипения – температура, при которой давление пара над жидкостью равно внешнему (атмосферному) давлению. Нормальная температура кипения или точка кипения вещества – температура, при которой давление насыщенного пара составляет 760 мм рт. ст.

Т а б л и ц а П.1. Физические свойства АХОВ

Состояние и процессы	Характеристика	Свойства			Распространение
		Общее	Токсическое	Взрывоопасное
Агрегатное состояние Нормальные условия Парообразование Испарение Кипение	Температура кипения Плотность Температура затвердевания	Растворимость	ПДК Пороговая токсидоза Поражающая токсидоза	Максимальный концентрационный предел взрываемости	Очаг химического поражения Зона химического заражения Зона возможного химического заражения Зона фактического химического заражения Первичное облако Вторичное облако

Т а б л и ц а П.2. Основные химические свойства АХОВ

АХОВ		Плотности, г/см3, т/м3, d	tкип, °С	Токсические свойства
Наименование	Классификация			Св, мг/л (мг/м3)	tэкс, мин	Дпор, мг мин/л	ПДК, мг/м3	Дп, мг мин/л	Кэкс
Хлор Фосген Хлорпикрин (с раздражающим эффектом)	Удушающее	1,56 1,43 1,66	-34,6 8,2 11,2	0,01 (10) 0,02 (20) 0,2 (200)	100 60 1,0	1 1,2 0,2	1 0,5 0,7	0,6 0,2 0,02	1 0,75 1
Синильная кислота Окись углерода	Общеядовитые	0,7 0,97	25,6 -190	0,02 (20) 0,2 (200	60 150	1,2 30	0,3 20	0,6 25	2 1,3
Серный ангидрид Окислы азота Сероводород	Удушающе- общеядовитые	1,46 1,5 1,54	-10 21 -60	0,4 (400) 0,05 (500) 0,4 (400)	60 60 60	24 3 24	10 2 10	1,8 1,5 16	30 6 10
Аммиак	Нейтропные	0,68	-33,4	1 (1000)	60	60	20	15	10
Сероуглерод	Нейтропные	1,26	46	1,5 (1500)	60	90	1	45	125

Температура кипения позволяет косвенно судить о летучести АХОВ и характеризует продолжительность его поражающего действия. Чем выше температура кипения АХОВ, тем медленнее идет их испарение, что имеет особое значение при оценке опасности распределения облака АХОВ. На распространение АХОВ влияет также плотность вещества.

Плотность – массовое содержание вещества в единице объема при данной температуре и давление для газов. В случае, когда плотность АХОВ больше плотности воздуха, на начальном этапе образования зараженного облака АХОВ будет скапливаться в низинах; если плотность АХОВ больше плотности воды, вещество будет проникать в глубину водоемов и заражать их.

Для оценки свойств АХОВ вводятся следующие понятия.

Растворимость – это свойство вещества растворяться в воде или других жидкостях. Растворимость зависит, прежде всего, от температуры и давления. Растворимость АХОВ в воде и органических растворителях имеет существенное значение: хорошая растворимость вещества в воде может привести к заражению водоемов, в то же время она позволяет использовать растворы различных веществ для нейтрализации.

Растворение веществ в воде часто сопровождается реакцией обменного разложения соединений с водой, подобный процесс называют гидролизом. Он определяет стойкость АХОВ, их условия хранения, состояние в воздухе и на местности при аварийных выбросах. Чем меньше подвержено АХОВ гидролитическому разложению, тем продолжительнее его поражающее действие. Гидролиз протекает быстрее при более высокой температуре и в более разбавленных растворах. Действие кислот, щелочей и окислителей на АХОВ приводят их к разрушению и образованию новых соединений, что широко используется в нейтрализации.

Летучесть – способность вещества переходить в парообразное состояние. Количественной характеристикой летучести АХОВ является максимальная концентрация паров при данной температуре, т.е. количество вещества, содержащегося в единице объема его насыщенного пара при данной температуре (мг/л; г/л; г/м^).

Для характеристики токсических свойств АХОВ используются следующие понятия.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) – концентрация, которая при ежедневном воздействии на человека в течение длительного времени не вызывает патологических изменений или заболеваний, обнаруживаемых современными методами диагностики. Она относится к 8-часовому рабочему дню и не может использоваться для оценки опасности аварийных ситуаций в связи со значительным меньшим интервалом воздействия АХОВ.

Пороговая токсодоза – количество вещества (мгмин/л), при котором проявляются начальные признаки токсического эффекта (поражения).

Поражающая токсодоза – количество вещества (мгмин/л), при котором происходит вывод людей из строя.

Для оценки АХОВ с позиции пожаро- и взрывоопасности вводятся следующие понятия.

Максимальный (верхний) концентрационный предел воспламенения (взрываемости) – температура, выше которой смеси газов и насыщенных паров не способны воспламеняться. Концентрация газов и паров при верхнем температурном пределе соответствуют верхнему концентрационному пределу воспламенения.

Минимальный (нижний) концентрационный предел воспламенения (взрываемости) – температура, при которой происходит воспламенение газов и насыщенных паров от источника зажигания. Он соответствует нижнему концентрационному пределу воспламенения.

Смесь горючего вещества и окислителя можно зажечь только в определенном интервале концентраций между пределами воспламенения.

Для оценки распространения АХОВ в случае разгерметизации емкости (при авариях) вводятся следующие понятия.

Очаг химического заражения – территория, подвергшаяся непосредственному разливу СДЯВ.

Очаг химического поражения – включает в себя участок местности, на котором разлился токсический продукт, а также зону с подветренной стороны от места разлива.

Зона химического заражения – территория, в пределах которой в приземном слое воздуха содержатся такие количества АХОВ, что могут создать опасность для людей.

Зона возможного химического заражения – территория, в пределах которой под воздействием направления ветра может перемещаться облако зараженного воздуха.

Зона фактического химического заражения – территория, в пределах которой заражен приземный слой воздуха в опасных для жизни концентрациях. Ее размеры определяются по данным разведки.

Первичное облако – облако АХОВ, образующееся в результате мгновенного (1–3 мин) испарения вещества из емкости при ее разрушении.

Вторичное облако – облако АХОВ, образующееся в результате испарения разлившегося вещества с подстилающей поверхности.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

(Справочное)

Краткая характеристика рассматриваемых

аварийно-химически опасных веществ

Хлор

Представляет собой зеленовато-желтый газ с резким раздражающим запахом. Наибольшую опасность представляет хлор в сжиженном состоянии. Основные характеристики хлора приведены в табл. П.2. Доля мгновенно испаряющегося хлора, например, при 15^°С, равна 17%. При выбросах жидкого хлора смертельно опасная зона составляет площадь в радиусе  400 м от места выброса.

При высоких температурах и давлениях высвобождение энергии перегрева жидкого хлора, как и других сжиженных газов, имеет взрывной характер. При этом создаются благоприятные условия для диспергирования жидкости и интенсивного ее испарения за счет теплоотдачи из окружающей среды (температура сжижения минус 34^°С).

При аварийных нарушениях герметичности сосудов с жидким хлором, находящихся на открытых площадках и, особенно, в районах с жарким климатом, за короткое время может произойти полное испарение жидкого хлора и образование наземного газового облака, распространяющегося на большие расстояния.

Хлор под давлением сжижается уже при обычных температурах. Хранят и перевозят его в стальных баллонах и железнодорожных цистернах под давлением. При выходе в атмосферу дымит, заражает водоемы.

Первые признаки отравления – резкая загрудинная боль, резь в глазах, слезотечение, сухой кашель, рвота, нарушение координации движения, одышка. Соприкосновение с парами хлора вызывает ожоги слизистой оболочки дыхательных путей, глаз, кожи.

Ощутимая минимальная концентрация хлора – 2 мг/м^. Раздражающее действие возникает при концентрации около 10 мг/м^. Воздействие в течение 30–60 мин при концентрации хлора от 100 до 200 мг/м^ опасно для жизни, а более высокие концентрации могут вызвать мгновенную смерть.

Среднесуточная ПДК – 0,03 мг/м^, максимально разовая – 0,1 мг/м^, в рабочем помещении промышленного предприятия – 1 мг/м^.

Аммиак

Аммиак (NH_) представляет собой бесцветный газ с характерным резким запахом (нашатырного спирта). Основные характеристики аммиака приведены в приложении А1. Токсические свойства аммиака слабее, чем у хлора. Плотность аммиака в 0,6 раза меньше плотности воздуха, что обусловливает быстрое рассеивание аварийных выбросов аммиака в воздухе.

Аммиак очень хорошо растворяется в воде (700 объемов газообразного аммиака при 20^°С растворяется в 1 объеме воды). Это свойство аммиака используют для эффективной локализации газообразного аммиака при его аварийных выбросах в атмосферу.

Жидкий аммиак хранят под высоким давлением, равным давлению его паров при температуре окружающей среды (без отвода испаряющегося газа); под умеренным давлением (при отборе испаряющегося газа); под небольшим давлением (близком к атмосферному) при температуре несколько ниже температуры его конденсации. Температуру и давление газа в хранилище поддерживают отводом и конденсацией испаряющегося газа; испарение происходит за счет тепла поступающего сжиженного газа, а также тепла из окружающей среды (изотермический способ хранения).

Аммиак перевозится в сжиженном состоянии под давлением, при выходе в атмосферу дымит, заражает водоемы, когда попадает в них. Предельно допустимые концентрации (ПДК) в воздухе населенных мест: среднесуточная и максимально разовая – 0,2 мг/м^; предельно допустимая в рабочем помещении промышленного предприятия – 20 мг/м^. Запах ощущается при концентрации – 40 мг/м^. Если же его содержание в воздухе достигает 500 мг/м^, он опасен для вдыхания (возможен смертельный исход).

Вызывает поражение дыхательных путей. Его признаки: насморк, кашель, затруднение дыхания, удушье, при этом появляется сердцебиение, нарушается частота пульса. Пары сильно раздражают слизистые оболочки и кожные покровы, вызывают жжение, покраснение и зуд кожи, резь в глазах, слезотечение. При соприкосновении жидкого аммиака и его растворов с кожей возникает обморожение, жжение, возможен ожог с пузырями.