- •Тема 4.Физико-химические и пожароопасные
- •Тема 5. Основы радиохимии …………………………………. 77
- •Раздел II основные закономерности протекания химических процессов
- •Тема 6. Химическая термодинамика…………………….. 93
- •Тема 7. Химическая кинетика и равновесие ………… 108
- •Раздел III химия растворов. Дисперсные системы. Начала электрохимии
- •Тема 8. Основные свойства растворов ………………… 129
- •Тема 9. Растворы электролитов…………………………….. 147
- •Тема 10. Окислительно-восстановительные
- •Тема 11. Основы электрохимии…………………………….. 173
- •Тема 12. Химия дисперсных систем ……………………… 198
- •12.1. Классификация дисперсных систем ……………………………………199
- •Раздел 4. Физико-химические свойства органических веществ
- •Тема 13. Основные теоретические положения
- •Тема 14. Строение и свойства углеводородов ………. 224
- •Тема 15. Органическое топливо и его
- •Тема 16. Кислородсодержащие органические
- •Тема 17. Органические соединения,
- •Тема 18. Полимеры и полимерные материалы ……… 350
- •Тема 19. Химия огнетушащих веществ ………………… 380
- •Тема 20. Основы биохимии …………………………………… 396
- •Тема 21. Химия и защита окружающей среды ………. 406
- •Раздел I. Введение в общую химию
- •Тема 1. Основные понятия и законы химии
- •1.1. Основные понятия химии
- •1.2. Типы химических реакций
- •1.3. Стехиометрические законы химии
- •Тема 2. Периодический закон д.И. Менделеева и строение атома
- •2.1. История открытия Периодического закона
- •2.2. Структура периодической системы элементов
- •2.3. Строение атома
- •2.4. Понятие периодичности
- •Относительные электроотрицательности элементов ()
- •Тема 3. Химическая связь и типы взаимодействия молекул
- •3.1. Ионная связь
- •3.2. Ковалентная связь
- •3.3. Металлическая связь
- •3.4. Водородная связь
- •3.5. Межмолекулярные взаимодействия
- •3.6. Строение газов, жидкостей и твердых тел
- •3.7. Типы кристаллических решеток
- •Тема 4. Физико-химические и пожароопасные
- •4.1. Пожарная опасность металлов
- •Образуют водород
- •4.2.2. VII группа (подгруппа VII а) Галогены (солероды)
- •4.2.3. VI группа (подгруппа VI а) Кислород и халькогены (рождающие медь)
- •4.2.4. V группа (подгруппа V а) Подгруппа азота
- •4.2.5. IV группа (подгруппа IV а) Подгруппа углерода
- •4.2.6. III группа (подгруппа III а) Подгруппа алюминия
- •4.2.7. II группа (подгруппа II а) Щелочноземельные металлы
- •4.2.8. VIII группа (подгруппа VIII а) Инертные газы
- •4.2.9. Водород
- •Тема 5. Основы радиохимии
- •5.1. Краткая история открытия радиоактивности
- •5.2. Типы ионизирующего излучения
- •5.3. Обнаружение и измерение радиоактивности
- •5.4. Устойчивые и неустойчивые изотопы
- •5.5. Скорость радиоактивного распада. Период полураспада.
- •5.6. Естественная радиоактивность
- •5.7. Искусственные превращения
- •5.8. Типы ядерных реакций
- •5.8.1. Цепная реакция деления ядер
- •5.8.2. Ядерный синтез
- •5.8.3. Трансурановые элементы
- •5.9. Применение изотопов
- •5.9.1. Определение возраста образцов с помощью радиоуглерода
- •5.10. Практическое использование ядерной энергии
- •5.11. Радиоактивные отходы и их переработка
- •Раздел II основные закономерности протекания химических процессов
- •Тема 6. Химическая термодинамика
- •Раздел II включает в себя две основных темы: термодинамика химических процессов и кинетика химических процессов.
- •6.1. Основы термохимии
- •6.1.1. Основные понятия термодинамики
- •6.1.2. Первый закон термодинамики. Понятие энтальпии
- •6.1.3. Термохимические уравнения. Стандартные энтальпии образования и горения
- •6.1.4. Законы термохимии
- •6.1.5. Измерение тепловых эффектов реакций
- •6.2. Направленность химических процессов
- •6.2.1. Обратимые и необратимые процессы
- •6.2.2. Энтропия – мера неупорядоченности системы
- •6.2.3. Энергия Гиббса – критерий возможности протекания процесса
- •6.2.4. Расчеты с использованием термодинамических функций состояния
- •Тема 7. Химическая кинетика и равновесие
- •7.1. Скорость химической реакции
- •7.2. Факторы, влияющие на скорость реакции
- •7.2.1. Влияние концентрации реагентов на скорость реакции
- •7.2.2. Влияние температуры на скорость реакции
- •7.2.3. Влияние катализатора на скорость реакции
- •7.3. Типы сложных реакций
- •7.4. Обратимые реакции. Химическое равновесие
- •7.5. Факторы, влияющие на химическое равновесие. Принцип Ле Шателье
- •7.5.1. Влияние температуры на смещение равновесия
- •7.5.2. Влияние концентраций реагирующих веществ на смещение равновесия
- •7.5.3. Влияние давления на смещение равновесия
- •7.5.4. Влияние катализатора на смещение равновесия
- •7.5.6. Принцип Ле Шателье и управление химическими процессами
- •Раздел III химия растворов. Дисперсные системы. Начала электрохимии
- •Тема 8. Основные свойства растворов
- •8.1. Общая характеристика растворов
- •8.1.1. Способы выражения состава растворов
- •Поскольку число молей n может быть рассчитано по формуле
- •8.1.2. Физико-химические свойства воды
- •8.1.3. Механизмы процессов растворения
- •8.1.4. Термодинамика процесса растворения
- •8.1.5. Понятие растворимости
- •8.1.5.1. Растворимость газов в жидкостях
- •8.1.5.2. Растворимость жидкостей в жидкостях
- •8.1.5.3. Растворимость твердых тел в жидкостях
- •8.2. Коллигативные свойства растворов
- •8.2.1. Давление насыщенного пара
- •8.2.2. Давление пара над раствором. 1-й закон Рауля
- •8.2.3. Температура замерзания и температура кипения растворов.
- •8.2.4. Закон Рауля для многокомпонентных систем
- •8.2.5. Разделение многокомпонентных систем
- •8.2.6. Осмос
- •Тема 9. Растворы электролитов
- •9.1. Теория электролитической диссоциации
- •9.1.2. Диссоциация кислот, гидроксидов, солей
- •Количественные характеристики процесса диссоциации
- •9.1.4. Сильные и слабые электролиты
- •9.1.5. Водородный показатель рН
- •9.2. Растворы солей в воде
- •9.2.1. Произведение растворимости
- •9.2.2. Условия осаждения и растворения солей
- •9.2.3. Реакции солей в растворе. Гидролиз солей
- •9.2.4. Буферные растворы
- •Тема 10. Окислительно-восстановительные реакции
- •10.1. Понятие окислительно-восстановительных реакций
- •10.2. Степень окисления
- •10.3. Основные положения теории окисления - восстановления
- •10.4. Важнейшие окислители и восстановители
- •10.4.1. Группа восстановителей
- •10.4.2. Группа окислителей
- •10.5. Классификация окислительно-восстановительных реакций
- •11.1. Гальванические элементы
- •11.1.1. Электродный потенциал
- •11.1.2. Стандартный водородный электрод
- •11.1.3. Стандартные электродные потенциалы
- •11.1.4. Уравнение электродного потенциала (уравнение Нернста)
- •11.1.5. Электрохимический ряд напряжений
- •11.1.6. Механизм возникновения электрического тока в гальванических элементах
- •11.1.7. Химические источники тока
- •11.1.8. Концентрационные элементы
- •11.1.9. Топливные элементы
- •11.2. Коррозия металлов
- •11.2.1. Основные виды коррозии металлов
- •11.2.2. Защита металлов от коррозии
- •11.3. Электролиз
- •Тема 12. Химия дисперсных систем
- •12.1. Классификация дисперсных систем
- •12.2. Способы получения коллоидов
- •Поверхностное натяжение жидкостей на границе с воздухом
- •12.4. Сорбционные процессы
- •12.5. Молекулярно-кинетические свойства коллоидных растворов
- •12.6. Оптические свойства коллоидных растворов
- •12.7. Строение коллоидных частиц
- •12.8. Электрокинетические свойства коллоидных растворов
- •12.9. Устойчивость коллоидных систем
- •12.10. Разрушение коллоидных систем
- •12.10.1. Методы разрушения аэрозолей
- •Раздел 4. Физико-химические свойства органических веществ
- •Тема 13. Основные теоретические положения
- •Органической химии
- •13.1. Теория химического строения а.М. Бутлерова
- •13.2. Классификация органических соединений
- •13.3. Типы органических реакций
- •Тема 14. Строение и свойства углеводородов
- •14.1. Ациклические предельные углеводороды (алканы)
- •1. Основные реакции алканов – реакции замещения водорода, идущие по свободно-радикальному механизму.
- •14.2. Ациклические непредельные углеводороды
- •Непредельные углеводороды
- •14.3. Галогенпроизводные углеводородов
- •14.4. Насыщенные циклические соединения (циклоалканы)
- •14.5. Ароматические углеводороды (арены)
- •14.5.1. Конденсированные циклические системы
- •Тема 15. Органическое топливо и его переработка
- •15.1. Твердое топливо и продукты его переработки
- •15.1.1. Сухая перегонка угля (пиролиз)
- •15.1.2. Газификация угля
- •15.1.3. Гидрогенизация угля
- •15.2. Жидкое топливо и продукты его переработки
- •15.2.1. Первичная переработка нефти
- •15.2.2. Вторичная переработка нефти
- •Крекинг
- •Риформинг
- •Пиролиз углеводородов
- •15.3. Газовое топливо и продукты его переработки
- •Тема 16. Кислородсодержащие органические соединения
- •16.1. Спирты
- •Классификация спиртов
- •16.1.1. Предельные одноатомные спирты
- •16.1.2. Многоатомные спирты
- •16.1.3. Фенолы
- •16.2. Простые эфиры спиртов
- •16.3. Органические перекисные соединения
- •16.4. Альдегиды и кетоны
- •16.5. Карбоновые кислоты
- •Классификация карбоновых кислот
- •16.5.1. Предельные одноосновные карбоновые кислоты
- •16.5.2. Непредельные карбоновые кислоты
- •16.5.3. Высшие жирные кислоты
- •16.5.4. Мыла
- •16.6. Сложные эфиры
- •16.6.1. Жиры
- •16.6.2. Воски
- •Тема 17. Органические соединения,
- •17.1.1. Тиолы
- •17.1.2. Органические сульфиды
- •17.1.3. Эфиры серной кислоты
- •17.2. Азотсодержащие органические соединения
- •Первичные алифатические амины
- •Вторичные алифатические амины
- •Первичные ароматические амины
- •Химические свойства солей диазония
- •17.2.2. Цвет и строение вещества
- •17.2.3. Нитросоединения
- •17.3. Краткая характеристика взрывчатых веществ
- •17.3.1. Параметры горения и взрывов вв
- •Параметры детонационной волны некоторых вв
- •Теплота взрыва некоторых вв
- •17.3.2. Чувствительность взрывчатых веществ
- •Чувствительность к тепловым воздействиям
- •Температура вспышки вв
- •Чувствительность к механическим воздействиям
- •Чувствительность бризантных вв к удару
- •Чувствительность инициирующих вв к удару
- •17.3.3. Химическая стойкость взрывчатых веществ
- •17.3.4. Условия распространения детонации и факторы, влияющие на ее скорость
- •Критический диаметр некоторых вв
- •17.3.5. Краткие сведения об основных взрывчатых веществах
- •Инициирующие взрывчатые вещества
- •Бризантные взрывчатые вещества
- •Тетрил или тринитрофенилметилнитрамин -
- •Метательные взрывчатые вещества, или пороха
- •Тема 18. Полимеры и полимерные материалы
- •Классификация полимеров
- •Отличительные особенности полимеров
- •18.1. Способы получения полимеров
- •18.1.1. Реакции полимеризации
- •18.1.2. Реакции поликонденсации
- •18.2. Деструкция полимеров
- •18.3. Факторы, влияющие на термостойкость полимеров
- •18.4. Полимерные материалы
- •18.4.1. Каучуки
- •18.4.2. Пластмассы
- •Тема 19. Химия огнетушащих веществ
- •19.1. Способы прекращения горения
- •Отв и способы прекращения горения
- •Применение отв для тушения пожаров различных классов
- •19. 2. Вода как отв
- •Преимущества воды как отв
- •Недостатки воды как отв
- •Если угол не устанавливается, то смачивание полное, капля тонкой пленкой растекается по поверхности твердого тела.
- •Пути повышения эффективности воды как отв
- •19.3. Пены как отв
- •19.3.1. Общая характеристика пенообразователей
- •19.3.2. Химическая пена
- •19.3.3. Воздушно-механическая пена
- •19.3.2. Пенообразователи целевого назначения
- •19.4. Негорючие газы как отв
- •19.5. Ингибиторы горения
- •19.5.1. Хладоны как отв
- •19.5.2. Тушение порошковыми составами
- •Тема 20. Основы биохимии
- •20.1. Углеводы
- •20.2. Жиры
- •20.3. Белки
- •Типы белков, присутствующих в человеческом теле, и их функции
- •20.4. Метаболизм пищевых продуктов
- •20.5. Химические элементы в организме человека
- •Элементный состав взрослого человека с массой 70 кг
- •Источники, функции и признаки недостаточности в организме
- •20.6. Витамины
- •Источники, функции и внешние проявления недостаточности
- •20.7. Борьба организма с ядами
- •Тема 21. Химия и защита окружающей среды
- •21.1. Природные и антропогенные источники загрязнения окружающей среды
- •21.2. Виды загрязнений воды и их контроль
- •21.2.1. Вода как природный ресурс
- •21.2.2. Виды загрязнений воды
- •21.2.3. Методы очистки и обработки воды
- •21.2.3.1. Очистка воды в природе
- •21.2.3.2. Жесткость воды и способы ее устранения
- •20.2.3.3. Очистка и водоподготовка природных вод
- •21.2.3.4. Очистка бытовых и промышленных вод
- •21.3. Борьба с загрязнениями воздуха
- •21.3.1. Строение и состав атмосферы
- •21.3.2. Виды загрязнений воздуха
- •21.3.3. Защита воздушного бассейна от загрязнений
- •21.4. Экологические проблемы применения огнетушащих веществ
- •Литература
19.3.2. Пенообразователи целевого назначения
Пенообразователи целевого назначения отличаются определенной направленностью состава. Например, образующие очень устойчивую пену, длительно не разрушающуюся на воздухе. Такие пены хорошо сохраняются на поверхности потушенного бензина и нефти, препятствуя повторному воспламенению горючего. Пример: пенообразователь «Сампо», в состав которого входят алкилсульфаты, высшие жирные спирты, карбамид, бутанол и бутилацетат.
Для тушения спиртов и водорастворимых органических соединений используют пенообразователи, в состав которых входят природные или синтетические полимеры, которые коагулируют при смешении водного раствора с растворителем. В результате коагуляции на поверхности органического растворителя образуется толстая полимерная пленка, которая механически защищает пену от контакта с растворителем. Широко использовалось природное ВМС – альгинат натрия, который добывают из морских водорослей – ламинарий. При контакте пены со спиртом полимер коагулирует, образуя толстую полимерную пленку на поверхности спирта, которая предотвращает непосредственный контакт пены со спиртом.
К пенообразователям целевого назначения также относится морозоустойчивые пенообразователи, которые содержат от 15 до 35 % полиэтиленгликолей. Универсальные и многоцелевые отечественные пенообразователи «Форэтол» и «Универсальный» пригодны для тушения любых горючих жидкостей, но особенно эффективны при тушении метанола и этанола.
Особо следует отметить фторированные ПАВ.
Известно, что фторсодержащие поверхностно-активные вещества (ФПАВ), имеющие в качестве гидрофобных групп фторуглеродные цепи, обладают очень низким поверхностным натяжением по сравнению с углеводородными и силиконовыми ПАВ.
Фторуглеродные соединения имеют высокую термостойкость и большую устойчивость к химическим реактивам, а также низкую токсичность.
Для них характерно необычайно низкая величина поверхностного натяжения (15 мН/м по сравнению с 27 мН/м для углеводородных ПАВ); водоотталкивающая способность; маслоотталкивающая способность; отсутствие адгезионной способности.
Пленкообразующие пенообразователи, например «Подслойный» способны самопроизвольно формировать на поверхности углеводородов водную пленку, которая предотвращает поступление паров воды в зону горения. Этот эффект достигается за счет резкого понижения поверхностного натяжения воды до величины порядка 15 – 18 мН/м.
19.4. Негорючие газы как отв
Негорючие газы и водяной пар предназначены для тушения пожаров объемным способом. Эффект тушения достигается за счет флегматизации (разбавления), т.е. снижения концентрации кислорода до 12 – 15 % , что достаточно для большинства горючих веществ. Для веществ с широкой областью КПР (водород, ацетилен, угарный газ), для металлов, металлоорганических соединений и тлеющих материалов концентрация кислорода должна быть снижена до 5 %.
Эффективность тушения негорючими газами определяется их физико-химическими и теплофизическими свойствами.
Таблица 19.3.
Физико-химические свойства негорючих газов
№ |
Параметры |
Негорючие газы |
||||
He |
Ar |
N2 |
CO2 |
Н2О(пар) |
||
Физико-химические характеристики |
||||||
1. |
Плотность, кг/м3 |
0,178 |
1,785 |
1,251 |
1,977 |
0,768 |
2 |
Плотность по возд. |
0,138 |
1,379 |
0,967 |
1,529 |
0,594 |
3. |
t плавления, 0С |
272,2 |
189,2 |
210,0 |
56,6 |
0 |
4. |
t кипения, 0С |
269,9 |
185,7 |
195,8 |
78,6 (возг) |
100 |
Теплофизические свойства |
||||||
1. |
Нормативная огнетушащая концентрация флегматизатора, % |
40 |
52 |
40 |
30 |
40 |
2. |
Теплоемкость Ср, кДж/кгК |
5,23 |
0,523 |
1,051 |
1,026 |
2,039 |
3. |
Теплопроводность , Вт/мК |
0,143 |
0,016 |
0,024 |
0,014 |
0,02 |
4. |
Отношение А = Ср/ |
36,5 |
32,7 |
43,8 |
73,2 |
59,0 (2000С) |
Очевидно, что оптимальными будут невысокие значения нормативной огнетушащей концентрации флегматизатора, что достигается более высокими значениями теплоемкости и незначительной теплопроводностью. И чем больше величина отношения А = Ср/, тем меньше величина минимальной флегматизирующей концентрации флегматизатора (МФКФ) и тем более эффективен негорючий газ как ОТВ.
Достоинства негорючих газов как ОТВ
1. Универсальность негорючих газов как ОТВ, т.к. могут быть использованы для тушения пожаров всех классов.
2. Возможность тушения без порчи дорогостоящего оборудования, низкая коррозионная активность. Это позволяет использовать НГ для тушения архивов, музеев, вычислительной техники и т.п.
3. Сами негорючие газы достаточно доступны и сравнительно дешевы.
4. В отличие от большинства ОТВ негорючие газы можно использовать во всех климатических зонах даже при очень низких температурах.
Недостатки негорючих газов как ОТВ
1. Низкая огнетушащая эффективность, большой удельный расход на тушение. Стоимость установок пожаротушения для помещений объемом более 50 м3 экономически неприемлема.
2. Негорючие газы опасны для жизни человека, и поэтому их применение без предварительной эвакуации недопустимо.
