Пирокинез. Случаи. Причины самовозгорания. Сущность процесса самовозгорания Процессы самовозгорания

Однако существует процесс возгорания материалов без источника зажигания, т.е. само возгорание, которое может быть следующих видов: тепловое, химическое и микробиологическое.

Тепловое самовозгорание выражается в аккумуляции материалом тепла, в процессе которого происходит самонагревание материала. Температура самонагревания вещества или материала является показателем его пожароопасное™. Для большинства горючих материалов этот показатель лежит в пределах от 80 до 150°С. Продолжительное тление до начала пламенно-

го горения является отличительной характери стикой процессов теплового самовозгорания, которые обнаруживаются по длительному и устойчивому запаху тлеющего материала.

Химическое самовозгорание сразу проявляется в пламенном горении, что характерно при соединении органических веществ с кислотами, растительными и техническими маслами. Масла и жиры, в свою очередь, способны к самовозгоранию в среде кислорода.

На практике чаще всего проявляются комбинированные процессы самовозгорания: тепловые и химические.

Динамика пожара

Оценивая динамику развития пожара, можно выделить несколько его основных фаз:

1-я фаза (до 10 минЛ - начальная стадия, включает переход возгорания в пожар за время примерно в 1-3 мин. и рост зоны горения в течение 5-6 мин. При этом происходит преимущественно линейное распространение огня вдоль горючих веществ и материалов, что сопровождается обильным дымовыделением. На этой фазе очень важно обеспечить изоляцию помещения от поступления наружного воздуха, т.к. в некоторых случаях в герметичном помещении наступает самозатухание пожара.

2-я фаза - стадия объемного развития пожа ра, занимает по времени 30^40 мин. Характеризуется бурным процессом горения с переходом в объемное горение, процесс распространения пламени происходит дистанционно за счет передачи энергии горения на другие материалы.

Через 15-20 мин. происходит разрушение остекления, резко увеличивается приток кислорода, максимальных значений достигают температура (до 800-900°С) и скорость выгорания. Стабилизация пожара при максимальных его значениях происходит на 20-25 мин. и продолжается еще 20-30 мин. При этом выгорает основная масса горючих материалов.

3-я фаза - стадия затухания пожара, т.е. догорание в виде медленного тления, после чего пожар прекращается.

Анализируя динамику развития пожара, воз можно сделать определенные выводы:

1. Технические системы пожарной безопасности (сигнализации и автоматического тушения пожара) должны сработать до достижения максимальной интенсивности горения, а лучше -

в начальной стадии пожара. Это позволит руководителю образовательного учреждения иметь запас времени для того, чтобы организовать мероприятия по защите людей.

2. Пожарные подразделения прибывают, как правило, через 10-15 мин. после вызова, т.е. через 15-20 мин. после возникновения пожара, когда он принимает объемную форму и максимальную интенсивность.

Огнетушащие вещества

Существует классификация пожаров по характеристикам горючей среды, и она имеет важное практическое значение при выборе типов первичных средств пожаротушения:

Класс А - горение твердых веществ (древесина, бумага, текстиль, пластмассы);

Класс В - горение жидких веществ;

Класс С - горение газов;

Класс Д - горение металлов и металлосодер-жащих веществ;

Класс Е - горение электроустановок.

Обозначенные классы пожаров предполагают целесообразные способы их тушения. Так, например, в зданиях и сооружениях применяются огнетушащие вещества.

Прекращение горения (способ тушения) осуществляется на основе следующих известных принципов:

"- охлаждение реагирующих веществ;

»-» изоляция реагирующих веществ от зоны горения;

»-* разбавление реагирующих веществ до негорючих концентраций;

»-» химическое торможение реакции горения.

На практике обозначенные принципы прекращения горения обычно реализуются комплексно.

При тушении пожара условно можно выделить периоды его локализации и ликвидации.

Пожар считается локализованным, когда :

Нет угрозы людям и животным;

Нет угрозы взрывов и обрушения;

Развитие пожара ограничено;

Обеспечена возможность его ликвидации имеющимися силами и средствами.

Пожар считается ликвидированным, когда :

Горение прекращено;

Обеспечено предотвращение его возникновения.

Указанные признаки локализации и ликвидации пожара необходимо знать должностным лицам учреждений образования для принятия при пожаре правильных решений.

К основным огнетушащим веществам относятся:

Вода и ее растворы;

Химические и воздушно-механические пены;

Вода и ее растворы получила наибольшее применение из-за доступности, дешевизны и эффективности при доминирующем принципе охлаждения для прекращения горения. Но необходимо иметь в виду, что нельзя:

■* тушить водой электроустановки под напряжением;

■» применять воду при тушении горящих нефтепродуктов;

** использовать воду при тушении химических веществ, вступающих с ней в реакции.

Однако вода обладает высоким поверхностным натяжением, поэтому плохо смачивает твердые вещества, особенно волокнистые. Это свойство воды должно быть учтено при использовании на пожаре в образовательных учреждениях внутреннего пожарного водопровода. Для снижения недостатков воды как основного огнетушащего средства в нее добавляют различные присадки.

Порошковые огнетушащие составы имеют разнообразный механизм прекращения горения, высокую эффективность и способны прекращать горение практически любого класса. Это определяет их широкое использование в огнетушителях. Но они имеют склонность к слёживанию, поэтому требуют в составе огнетушителей периодического встряхивания. Могут использоваться и для тушения электроустановок под напряжением.

Диоксид углерода (СО 2) - твердая его фракция при использовании в огнетушителях сразу переходит в газ минуя жидкую фазу. Реализует несколько механизмов прекращения горения, очень эффективен. Рекомендуется использовать для тушения электроустановок под напряжением, хотя способен прекратить горение почти всех горючих материалов, за исключением металлического натрия и калия, магния и его сплавов.

Перечисленные огнетушащие вещества являются основными при использовании в учреждениях образования, хотя пожарные подразделения широко применяют и различные пены, обладающие уникальными свойствами.

Проблема определения необходимого коли чества первичных средств пожаротушения про ста, но необходимо иметь в виду некоторые об стоятельства.

Комплектование технологического оборудования огнетушителями осуществляется согласно требованиям паспортов на это оборудование или соответствующим правилам пожарной безопасности.

Выбор типа и расчет необходимого количества огнетушителей рекомендуется производить в зависимости от их огнетушащей способности, предельной площади помещений, класса пожара горючих веществ.

В общественных зданиях и сооружениях на каждом этаже должно размещаться не менее двух ручных огнетушителей.

При наличии нескольких небольших помещений одной категории пожарной опасности количество необходимых огнетушителей определяется с учетом суммарной площади этих помещений.

Так «Правила пожарной безопасности в РФ» ППБ 01-03 рекомендуют для общественных зданий площадью 800 м 2 использовать или четыре порошковых огнетушителя марки ОП-5 или два ОП-10, или четыре ОУ-2, или два ОУ-5. Предпочтительнее, на наш взгляд, использовать огнетушители ОП-5 как наиболее эффективные по защищаемым площадям, с дополнительным размещением огнетушителей ОУ-2 (ОУ-5) в компьютерных классах, т.е. там, где. есть электроустановки под напряжением. Этот подход не снижает рекомендации «Правил пожарной безопасности в РФ», а лишь усиливает их, исходя из особенностей учреждений образования.

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.

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.

Вопрос № 2. Виды самовозгорания

Наименование параметра	Значение
Тема статьи:	Вопрос № 2. Виды самовозгорания
Рубрика (тематическая категория)	Металлы и Сварка

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 объёма горючей смеси, а его части, и низкая температура самонагревания. К самовозгоранию приводит процесс самонагревания горючего вещества, который характеризуется температурой самонагревания.

Температурой самонагревания принято называть 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 должна быть ниже температуры воздуха складских и производственных помещений.

Из жидкостей в качестве примера должна быть приведен скипидар.
Размещено на реф.рф
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.

Учитывая зависимость отпричины 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. По этой причине 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 , в связи с этим 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 счёт которого реакция ускоряется до горения.

К самовозгоранию на воздухе способны некоторые органические соединения: диэтиловый эфир и скипидар.
Размещено на реф.рф
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, в случае если кусок металла по объёму 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 неĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ количество жидкого Р 2 Н 4 , который способен самовозгораться на воздухе и должна 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.

В случае 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, в связи с этим 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), в случае если на них попадет концентрированная азотная кислота.

Общие и отличительные особенности процессов самовоспламенения и зажигания

Принципиально, по своей физической сущности, зажигание не отличается от процесса самовоспламенения, так как и в данном 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 объёме газовой смеси и процесс горения мог возникнуть равновероятно в любой точке рассматриваемого пространства или во всем объёме 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. По этой причине 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 принято называть самовоспламенением?

2. Какие факторы влияют на температуру самовоспламенения?

3. Для чего крайне важно знать условия самовоспламенения веществ и материалов?

4. В чем сходство, а в чем различие между процессами самовоспламенения и самовозгорания?

5. Какие виды самовозгорания различают?

Затем преподаватель выдает задание на СП:

Вопрос № 2. Виды самовозгорания - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Вопрос № 2. Виды самовозгорания" 2017, 2018.

Химическим называется самовозгорание, возникающее в результате химического взаимодействия веществ.

Вещества, самовозгорающиеся 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 др.

Щелочные металлы — калий, натрий, рубидий и цезий – взаимодействуют с водой с выделением водорода и значительного количества тепла:

2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2 2K + 2H 2 O = 2KOH + H 2 .

Выделяющийся водород самовоспламеняется и горит совместно с металлом только в том случае, если кусок металла по объему больше горошины. Взаимодействие указанных металлов с водой иногда сопровождается взрывом с разбрызгиванием расплавленного металла. Так же ведут себя гидриды щелочных и щелочноземельных металлов (КН, NaН, СаН 2) при взаимодействии с небольшим количеством воды:

NaН + Н 2 О = NaOH + H 2 .

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 (например, Na 2 С 2 , К 2 С 2) при соприкосновении с водой взрываются, причем металлы сгорают, а углерод выделяется в свободном состоянии:

2Na 2 С 2 + 2Н 2 О + О 2 = 4 NaOH + 4С.

Фосфид кальция Са 3 Р 2 при взаимодействии с водой образует фосфористый водород (фосфин):

Са 3 Р 2 + 6Н 2 О = 3Са(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, т.е. соединения кремния с различными металлами, например Mg 2 Si, Fe 2 Si, при действии воды выделяют водородистый кремний, самовозгорающийся на воздухе:

Mg 2 Si + 4Н 2 О = 2 Mg(ОН) 2 + SiН 4

SiН 4 + 2О 2 = SiО 2 + 4Н 2 О.

Перекись бария и перекись натрия хотя и взаимодействуют с водой, но горючих газов при этом не образуется. Горение может возникнуть, если перекиси смешаны или соприкасаются с горючими веществами.

Оксид кальция (негашеная известь), реагируя с небольшим количеством воды, разогревается до свечения и может поджечь соприкасающиеся с ней горючие материалы.

Гидросульфит натрия, являясь влажным, энергично окисляется с выделением тепла. В результате этого происходит самовозгорание серы, образующейся при распаде гидросульфита.

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, перхлора

ты, хлорная известь и др. Некоторые из смесей окислителей с горючими веществами способны самовозгораться только при воздействии 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 иод чрезвычайно активно соединяются с некоторыми горючими веществами, причем реакция сопровождается выделением большого количества тепла, и вещества самовозгораются. Так, ацетилен, водород, метан и 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 + Сl 2 + 2HCl + 2C

CH 4 + 2Сl 2 = 4HCl + C и т.д.

Нельзя хранить галогены вместе с легковоспламеняющимися жидкостями.

Известно, что скипидар, распределенный в каком-либо пористом веществе (в бумаге, ткани, вате), самовозгорается в хлоре. Пары диэтилового эфира могут также самовозгораться в атмосфере хлора:

С 2 Н 5 ОС 2 Н 5 + 4Сl 2 = Н 2 О + 8НCl + 4C.

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 2 Н 2 Сl 4 с металлическим калием происходит со взрывом

С 2 Н 2 Сl 4 + 2К = 2КСl + 2НСl + 2С.

Смесь четыреххлористого углерода ССl 4 или четырехбромистого углерода со щелочными металлами при нагревании до 70 0 С взрывается.

Азотная кислота, разлагаясь, выделяет кислород, поэтому является сильным окислителем, способным вызвать самовозгорание ряда веществ.

4НNO 3 = 4NO 2 + O 2 + 2H 2 O.

При соприкосновении с азотной кислотой самовозгораются скипидар и этиловый спирт.

Растительные материалы (солома, лен, хлопок, древесные опилки и стружки) самовозгораются, 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 натрия после введения в них небольшого количества воды. Так ведут себя уксусно-этиловый эфир (этилацетат), ацетон, глицерин и изобутиловый спирт. Началом реакции служит взаимодействие воды с перекисью натрия и выделение при этом атомарного кислорода и тепла:

2Na 2 О 2 + Н 2 О = 2NaОН + О.

Атомарный кислород в момент выделения окисляет горючую жидкость, и она самовозгорается. Порошок алюминия, опилки, уголь, сера и другие вещества в смеси с перекисью натрия моментально самовозгораются от попадания в них капли воды.

Сильным окислителем является перманганат калия КMnO 4 . Его смеси с твердыми горючими веществами крайне опасны. Они самовозгораются от действия концентрированных серной и азотной кислот, а также от удара и трения. Глицерин С 3 Н 5 (ОН) 3 и этиленгликоль С 2 Н 4 (ОН) 2 самовозгораются в смеси с перманганатом калия через несколько секунд после смешения.

Сильным окислителем является также хромовый ангидрид. При попадании на хромовый ангидрид самовозгораются следующие жидкости: метиловый, этиловый, бутиловый, изобутиловый и изоамиловый спирты; уксусный, масляный, бензойный, пропионовый альдегиды и паральдегид; диэтиловый эфир, этилацетат, амилацетат, метилдиоксан; уксусная, пеларгоновая, нитрилакриловая кислоты; ацетон.

Смеси селитр, хлоратов, перхлоратов способны самовозгораться при действии на них серной, а иногда азотной кислоты. Причиной самовозгорания является выделение кислорода под действием кислот. При действии серной кислоты на бертолетову соль происходит следующая реакция:

H 2 SO 4 + 2KClO 3 = K 2 SO 4 + 2HClO 3 .

Хлорноватая кислота малоустойчива и при образовании распадается с выделением кислорода:

2HClO 3 = 2HCl + 3O 2 .

Вопросы для самоконтроля

1. Какую температуру называют температурой самонагревания?

2. Запишите формулу для вычисления температуры самонагревания.

3. Какие вещества называют пирофорными?

4. Какое самовозгорание называют тепловым?

5. Какие вещества способны к тепловому самовозгоранию?

6. Какое самовозгорание называют микробиологическим?

7. Какие вещества способны к химическому самовозгоранию?

4. горение смесей газов и паров с воздухом