Физико-химические и пожароопасные свойства элементов главных подгрупп и их соединений
УТВЕРЖДАЮ
Начальник кафедры ФХОПГиТ
майор внутренней службы
________________М.Е. Шкитронов
«___»_____________ 2013 г.
ЛЕКЦИЯ
по дисциплине "ХИМИЯ ПРОЦЕССОВ ГОРЕНИЯ"
для специальности 280705.65 – пожарная безопасность
СМК-УМК 4.4.2-40-2012
Тема 2.: Пожарная опасность неорганических веществ
Занятие № 2.1: Физико-химические и пожароопасные свойства элементов главных подгрупп и их соединений (2 час.)
|
|
Должность
|
Фамилия/ Подпись
|
Дата
|
|
Разработал
|
Проф.каф.ФХОПГиТ , к.х.н., доц.
|
Коробейникова Е.Г.
|
|
|
Проверил
|
Зам. начальника каф. ФХОПГиТ, к.т.н
|
Кожевин Д.Ф.
|
|
|
|
|
|
|
- Цели занятия
1.Учебная: изучить физико-химические и пожароопасные свойства простых и сложных неорганических веществ;
2. Воспитательная: воспитывать у обучающихся ответственность за подготовку к практической деятельности; стремление к углубленному освоению материала по теме занятия; обучение методам самостоятельной работы с учебными материалами.
- Расчет учебного времени
|
Содержание и порядок проведения занятия
|
Время, мин
|
|
ВВОДНАЯ ЧАСТЬ
|
3
|
|
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
|
85
|
|
Учебные вопросы
|
|
|
1. Пожарная опасность основных классов неорганических соединений
|
75
|
|
2. Характеристика огнезащитных покрытий
|
10
|
|
ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ
|
2
|
III. Литература, рекомендованная преподавателю
основная
1. Глинка Н.Л. Общая химия. – Учебное пособие для вузов/ Под ред. В.А. Рабинович. – изд.30-е, перераб. – М.:Интеграл-Пресс, 2007. – 728 с.
2. Е.Г. Коробейникова, А.П. Чуприян, В.Р. Малинин, Г.К. Ивахнюк, Н.Ю. Кожевникова. Химия. Курс лекций. Учебное пособие по спец. 280104.65 – Пожарная безопасность. /Под ред. Проф. В.С.Артамонова СПб.: СПб ГПС МЧС России, 2011 г. – 425 с.
3. Малинин В.Р., Климкин В.И., Аникеев С.В., Коробейникова Е.Г., Винокурова Н.Г., Кожевникова Н.Ю., Мельник А.А., Родионов В.А. Теория горения и взрыва. Учебник для вузов МЧС России по специальности 280104.65 – пожарная безопасность. /Под ред. Проф. В.С.Артамонова СПб.: СПб ГПС МЧС России, 2007 г. – 325 с.
Федеральные законы
- Федеральный закон от 21 декабря 1994 г. № 69-ФЗ «О пожарной безопасности» (ред. от 22.07.2008).
- Федеральный закон от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности » (ред. от 22.07.2008).
Законы
- Закон Российской Федерации от 27 апреля 1993 г. N 4871-I «Об обеспечении единства измерений» (с изменениями от 10 января 2003 г.).
Нормативно-правовые документы
- 1. ГОСТ 12.1.004 – 91 *. Пожарная безопасность. Общие требования
IV. Учебно-материальное обеспечение
1. Технические средства обучения: мультимедийная система, компьютерная техника, интерактивная доска.
2. Периодическая система элементов Д.И. Менделеева, демонстрационные плакаты, схемы.
V. Текст лекции
Тема 2.1.ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И ПОЖАРООПАСНЫЕ
СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ ГЛАВНЫХ ПОДГРУПП
И ИХ СОЕДИНЕНИЙ
ВВОДНАЯ ЧАСТЬ (3 мин.)
Преподаватель проверяет наличие слушателей (курсантов), объявляет тему, учебные цели и вопросы занятия.
“Химию в ее современном состоянии…
можно назвать учением об элементах”.
Д.И. Менделеев
Периодическая система элементов Дмитрия Ивановича Менделеева первоначально включала в себя 63 известных к 1869 году элементов. К началу 21 века элементов, составляющих периодическую систему, стало более 110. В природных соединениях встречаются и устойчивы 94 элемента. И вот это, в общем-то небольшое число элементов образует около 400 простых веществ и более 900000 неорганических соединений.
Вопрос № 1. Пожарная опасность основных классов неорганических соединений (75 мин.)
Вспомним, что
Основными классами неорганических соединений являются: простые вещества – металлы и неметаллы; сложные вещества – оксиды, гидроксиды, кислоты и соли.
Классификация неорганических соединений
|
Простые
вещества
|
Металлы. Большинство элементов периодической системы (>90).
Являются металлами все d, f - элементы,
большинство s-элементов (кроме Н и Не),
часть р-элементов.
|
|
|
Неметаллы. Только s- и р-элементы.
Являются неметаллами все элементы VII-А подгруппы (галогены); элементы, стоящие в начале
IV-A, V-A, VI-A подгрупп.
Условно к неметаллам можно отнести подгруппу инертных газов (VIII-А).
|
|
Сложные
вещества
|
Оксиды –
бинарные
соединения
|
Основные ( > 2) CaO
|
|
|
|
Амфотерные ( 1,5 – 1,8) ZnO
|
|
|
|
Кислотные ( 1) SO2
|
|
|
|
Несолеобразующие СО, NO, N2O
|
|
|
Прочие бинарные соединения
|
Гидриды NaH
Силициды Mg2Si
Карбиды CaC2
Нитриды BN
|
|
|
Гидроксиды
(основания)
|
Растворимые – щелочи:
NaOH, KOH, RbOH, CsOH,
Ca(OH)2, Sr(OH)2, Ba(OH)2
|
|
|
|
Нерастворимые – большинство: Cu(OH)2, AgOH; в том числе амфотерные – Al(OH)3
|
|
|
Кислоты
|
H2SO4, HNO3; H2SiO3 (нерастворимая), H2CO3 и H2SO3 (разлагаются при нагревании)
|
|
|
Соли
|
Средние КCl; Na2CO3
|
|
|
|
Кислые NaHCO3, KHS
|
|
|
|
Основные (CuOH)2CO3
|
|
|
|
Комплексные K4[Fe(CN)6]
|
Большая часть простых веществ (металлов и неметаллов) являются горючими. Негорючими, но представляющими пожарную опасность являются простые вещества – окислители (кислород О2, озон О3, галогены фтор F2, хлор Cl2, бром Br2, иод I2. Негорючими являются азот N2, инертные газы (гелий Не, аргон Ar, неон Ne). Негорючие газы используют для флегматизации газового пространства замкнутых объемов и как огнетушащие вещества.
Большинство неорганических сложных веществ являются негорючими. Исключение составляют водородные соединения неметаллов (Н2S, NH3), оксид углерода (II) СО – угарный газ, сульфиды металлов FeS и некоторые другие. Так, например, самая высокая температура пламени (5261 К) – при сгорании субнитрида углерода С4N2.
Однако значительное число неорганических соединений можно отнести к негорючим веществам, представляющим пожарную опасность. Это, например, гидриды, силициды металлов, кислоты – окислители (азотная HNO3, концентрированная серная H2SO4, хлорная HClO4), соли азотной кислоты – нитраты.
Пожарная опасность металлов
Металлы и сплавы широко используются в различных областях промышленности и в быту, и по этой причине заслуживают отдельного обсуждения.
По температурам плавления металлы можно расположить в следующий ряд.
|
Температура
плавления, 0С
|
Металлы
|
|
39
|
Ртуть
|
|
10 – 30
|
Франций, галлий, цезий
|
|
30 – 100
|
Натрий, рубидий, калий
|
|
100 – 300
|
Олово, висмут, литий
|
|
300 – 500
|
Цинк, кадмий, свинец
|
|
500 – 700
|
Алюминий, магний
|
|
700 – 1000
|
Кальций, серебро, радий
|
|
1000 – 1300
|
Золото, марганец, медь
|
|
1300 - 1600
|
Кобальт, железо, никель
|
|
1600 – 2000
|
Цирконий, титан, платина
|
|
2000 - 2500
|
Иридий, ниобий
|
|
2500 – 3000
|
Молибден
|
|
3000 – 3400
|
Осмий, тантал
|
|
3417
|
Вольфрам
|
Металлы представляют пожарную опасность в случаях
а) если они сами по себе горючи;
б) если они находятся в тонко измельченном виде;
в) если они разлагают воду с выделением водорода;
г) если при растворении в кислотах они выделяют водород.
Горение металлов
|
Металлы
|
Условия горения
|
|
Калий, натрий (5000С)
Рубидий, цезий
Литий (2000С)
|
При нагревании на воздухе
|
|
Кальций, стронций
Магний (проволока)
|
При сильном нагревании от зажженной спички
|
|
Алюминий
|
Легко зажигается в виде порошка, проволоки
|
|
Уран
|
В виде порошка, нагретый до 2700С
|
|
Железо
|
В виде пылевидного порошка – при нагревании;
Свежеприготовленное из окиси железа самовозгорается на воздухе (пирофорное железо)
|
|
Цинк
|
Нагретый в порошкообразном состоянии до 3600
|
|
Олово
|
Нагретое до 13000(белое каление)
|
|
Висмут, титан,
кадмий, молибден, сурьма, индий, вольфрам
|
От прокаливания их органических солей они превращаются в тонкоизмельченный порошок, который тотчас после прокаливания сгорает на воздухе
|
|
Кобальт
|
При 13000 действует как железо
|
|
Церий, торий,
иттрий
|
Загораются при 1300; металлические стружки при царапании твердым предметом раскаляются; к кислороду, окислителям относятся как алюминий при термите
|
|
Никель, марганец, хром, свинец,
платина, золото,
серебро, ртуть
|
Можно считать невозгорающимися
|
Опасность при взаимодействии с водой