Учебное пособие москва «маршрут» 2009 удк 656. 225. 073. 4: 656. 073. 436 Ббк 0284. 8

Вид материала

Учебное пособие

Содержание Характер взаимодействия некоторых горючих веществ с водой

Подобный материал:

• Удк 656 08; 629 072 ббк 52. 5: 88., 1958.04kb.
• Учебное пособие Москва, 2009 ббк-63. 3 /2/я 73 удк-930. 24 Степнова Л. В. Россия, 242.42kb.
• Учебное пособие Томский политехнический университет 2009 удк 000000 ббк 00000, 1895.66kb.
• Учебное пособие Москва, 2008 удк 34 ббк 66., 20999.29kb.
• Учебное пособие / Н. А. Соловьева, В. И. Грешных, А. А. Дружинина, 275.16kb.
• Курс лекций уфа 2006 удк 576. 4 Ббк 28. 073, 2080.69kb.
• Учебное пособие Москва 2010 удк 001(09) ббк 72., 823.15kb.
• Учебное пособие удк 159. 9(075) Печатается ббк 88. 2я73 по решению Ученого Совета, 5335.58kb.
• Москва 2011 ббк 63. 3 (2)я 7 к 90 удк 947 (075) История России, 110.08kb.
• Учебное пособие Москва «мартит» 2009 удк 347 ббк 67. 99/2/01, 1117.07kb.

Характер взаимодействия веществ с водой. По отношению к воде многие вещества чрезвычайно активны. Характер взаимодействия с водой может быть различным: с выделением горючих газов, разложением воды на кислород и водород, с усилением горения каталитическим действием воды, поглощением воды (гидратацией), гидролизом.

При оценке опасности применения воды для тушения горящих веществ рекомендуется использовать сведения, приведенные в табл. 1.1.

Многие вещества способны поглощать (сорбировать) влагу из воздуха. Это свойство называется гигроскопичностью. Гигроскопичность проявляется главным образом у хорошо растворимых в воде химических соединений, особенно у веществ, образующих с водой кристаллогидраты. Например:

Na₂SO₄ + 10H₂O ↔ Na₂SO₄ ∙10H₂O;

Na₂S + 9H₂O ↔ Na₂S 9Н₂O;

СаСl₂ + 6H₂O ↔ СаС1₂ 6H₂O.

Таблица 1.1

Характер взаимодействия некоторых горючих веществ с водой

Вещество

Характер взаимодействия с водой

Азид свинца Алюминий, цинк, термит, электрон (сплав), магний и его сплавы, титан и его сплавы Алюминийорганические соединения, хлорсульфоновая кислота, литийорганические соединения. Калий, кальций, натрий Гидриды щелочных и щелочноземельных металлов Гидросульфит натрия Гремучая ртуть, нитроглицерин Жидкости плотностью менее 1000 кг/м3 и с температурой кипения выше 100°С, масла растительные и животные, петролатум, битум Карбиды алюминия, бария, кальция и др. Карбиды щелочных металлов Селитры Серная кислота, серный ангидрид Силаны Смеси органических веществ с поверхностно-активными веществами

Не стоек, взрывается при увеличении влажности до 30% При горении разлагают воду на водород и кислород Реагируют со взрывом Реагируют с выделением водорода, реакция сильно экзотермична Реагируют с выделением водорода Самовозгорается от действия воды Взрываются от удара струи воды Попадание воды в горящий продукт может вызвать выброс и усиление горения Разлагаются с выделением горючих газов (ацетилена и др.) При контакте взрываются. Подача струи воды в расплав селитры может вызвать взрывоопасный выброс, усиление горения При попадании воды происходит выделение тепла, способное привести к мгновенному испарению воды и взрывоопасному выбросу продукта Реагируют с выделением самовоспламеняющегося на воздухе тетрагидрида кремния Попадание воды может привести к бурному вскипанию, переливу продукта через борт емкости и усилению горения

Гидраты образуют как неорганические, так и органические соединения, например галогензамещенные ацетальдегида:

СВr₃СОН + Н₂O → СВr₃СОН∙Н₂O

бромаль бромальгидрат

Связь между водой и химическим соединением, ее поглотившим, в основном слабая, но может быть различной. Безводный медный купорос CuSO₄ (бесцветные кристаллы) легко присоединяет пять молекул воды и образует кристаллы триклинной системы ярко-синего цвета:

CuSО₄ + 5Н₂O ↔ CuSО₄∙5Н₂O

бесцветный ярко-синий

В кристаллической решетке кристаллогидрата медного купороса каждый ион Сu²⁺ окружен четырьмя молекулами воды и двумя атомами кислорода, принадлежащими к различным SО₄^2--группам. Эти молекулы и атомы находятся в углах искаженного октаэдра. Пятая молекула Н₂O не связана координационно с ионом меди, а окружена двумя молекулами воды и двумя атомами кислорода сульфатных групп. Поэтому при нагревании кристаллогидрата выше 105˚С происходит ступенчатая потеря воды:

CuSО₄∙5Н₂O → CuSО₄∙3Н₂O + 2Н₂O

параллельно протекает процесс:

CuSО₄ 5Н₂O → CuSО₄∙Н₂O + 4Н₂O

Полное обезвоживание происходит только при температуре выше 258°С.

Многие вещества, содержащие гигроскопическую воду, не кажутся влажными на ощупь и внешне не отличаются от сухих безводных. Только сильно гигроскопические вещества, поглотившие значительные количества воды, изменяют свой объем и внешний вид, расплываются или вовсе растворяются, например FeCl₃, Р₂O₅.

В природе происходит непрерывный влагообмен между веществами и окружающей средой. Этот процесс протекает в двух направлениях:

- если парциальное давление водяного пара в воздухе больше парциального давления водяного пара диссоциации кристаллогидрата, то вещество присоединяет воду - увлажняется;

- если парциальное давление пара в воздухе меньше, чем у поверхности веществ, то происходит испарение влаги, содержащейся в веществе, т.е. вещество обезвоживается - высыхает. В случае, когда парциальные давления водяных паров у поверхности вещества и в окружающем воздухе равны, достигается давление насыщенного пара кристаллогидрата и наступает динамическое равновесие.

Например, давление насыщенного пара над CuSО₄∙5Н₂O при 25°С составляет 7,8мм рт. ст. Если парциальное давление паров воды в воздухе будет 12мм рт. ст., то потери кристаллизационной воды не будет, тогда как Na₂SO₄∙10H₂O имеет давление водяного пара 19мм рт. ст. при 25°С и при данных условиях он постоянно выветривается.

Количество поглощенной влаги зависит от природы реактива, его поверхности, температуры и влажности воздуха. Одно и то же химическое соединение способно удержать тем больше влаги, чем оно пористее, рыхлее, чем ниже температура окружающей среды и выше влажность воздуха. Например, Na₂S∙9H₂O может и дальше поглощать воду, но при этом будет происходить гидролитический процесс, который приведет к образованию новых веществ (в данном случае едкого натра и сероводорода).

Поглощение влаги из воздуха химическими реактивами может происходить из-за некачественной упаковки или из-за нарушения ее герметичности при транспортировке.

Увлажнение или высыхание реактивов может привести к нежелательным последствиям. Потеря кристаллизационной воды может обусловить недостачу массы при инвентаризации или неправильную дозировку при их применении в технологических процессах, потеря влаги пикриновой кислотой, специально увлажненной с целью ее безопасной транспортировки и хранения, может привести к взрыву.

Гидролиз. Многие вещества при контакте с водой вступают с ней в реакцию гидролиза. Гидролизу подвержены соединения различных классов: соли, углеводы, белки, эфиры, жиры. Наиболее широко распространен гидролиз солей, который рассматривается в курсе общей химии.

В результате гидролиза происходит изменение реакции среды (рН -водородный показатель ионов Н⁺) и образуются либо слабодиссоциирующие продукты, либо слабые кислоты и основания.

Однако, при реакциях гидролиза могут образовываться и другие соединения. Например:

германий четыреххлористый гидролизуется по уравнению:

GeCl₄ + 2H₂О ↔ GеО₂ + 4НС1;

Магния(IV) оксид под действием воды отщепляет кислород и переходит в оксид:

2MgО₂ + H₂О ↔ MgO + O₂ + Mg(OH)₂.

Гидролизу подвергаются и многие органические соединения: алкоголяты металлов, галогенангидриды карбоновых кислот, сложные эфиры карбоновых кислот и неорганических кислот, соли некоторых слабых оснований и кислот и ряд других органических соединений, имеющих легкоподвижный заместитель:

СН₃СОСl + Н₂О ↔ СН₃СООН + НСl;

(СН₃СОО)₂ + Н₂О ↔ СН₃СООН + СН₃СОООН;

пероксид ацетила гидропероксид ацетила

(HCOO)₂Cu + 2Н₂О ↔ Cu(OH)₂ + 2НСООН.