אנשים רבים יודעים שמוות במהלך שריפה מתרחש לעתים קרובות יותר עקב הרעלה על ידי תוצרי בעירה מאשר מחשיפה תרמית. אבל אתה יכול לקבל מורעל לא רק במהלך שריפה, אלא גם בחיי היומיום. נשאלת השאלה אילו סוגי תוצרי בעירה קיימים ובאילו תנאים הם נוצרים? בוא ננסה להבין את זה.
מהי בעירה והמוצר שלה?
יש שלושה דברים שאפשר להסתכל עליהם בלי סוף: איך זורמים מים, איך אנשים אחרים עובדים וכמובן איך אש בוערת…
בעירה היא תהליך פיזיקלי וכימי המבוסס על תגובת חיזור. זה מלווה, ככלל, בשחרור אנרגיה בצורה של אש, חום ואור. תהליך זה כולל חומר או תערובת של חומרים שורפים - חומרים מצמצמים, וכן חומר מחמצן. לרוב תפקיד זה שייך לחמצן. בעירה אפשר לקרוא גם תהליך חמצון של חומרים בוערים (חשוב לזכור שהבעירה היא תת-מין של תגובות חמצון, ולא להיפך).
מוצרי בעירה הם כל מה שמשתחרר במהלך הבעירה. כימאים במקרים כאלה אומרים: "כל מה שנמצא בצד הימני של משוואת התגובה". אבל ביטוי זה אינו ישים במקרה שלנו, שכן, בנוסף לתהליך החיזור, מתרחשות גם תגובות פירוק, וכמה חומרים פשוט נשארים ללא שינוי. כלומר, תוצרי הבעירה הם עשן, אפר, פיח, גזים שנפלטים, לרבות גזי פליטה. אבל התוצר המיוחד הוא, כמובן, אנרגיה, שכפי שצוין בפסקה האחרונה, נפלטת בצורה של חום, אור, אש.
חומרים המשתחררים במהלך הבעירה: תחמוצות פחמן
ישנן שתי תחמוצות פחמן: CO2 ו-CO. הראשון נקרא פחמן דו חמצני (פחמן דו חמצני, פחמן חד חמצני (IV)), שכן זהו גז חסר צבע המורכב מפחמן מחומצן לחלוטין על ידי חמצן. כלומר, לפחמן במקרה זה יש מצב חמצון מקסימלי - הרביעי (+4). תחמוצת זו היא תוצר בעירה של כל החומרים האורגניים לחלוטין, אם הם בעודף חמצן במהלך הבעירה. בנוסף, פחמן דו חמצני משתחרר על ידי יצורים חיים במהלך הנשימה. כשלעצמו, זה לא מסוכן אם הריכוז שלו באוויר לא יעלה על 3 אחוזים.
פחמן חד חמצני (II) (חד חמצני פחמן) - CO - הוא גז רעיל, שמולקולה שלו נמצא פחמן במצב חמצון +2. לכן התרכובת הזו יכולה "להישרף", כלומר להמשיך להגיב עם חמצן: CO+O2=CO2. ביתתכונה מסוכנת של תחמוצת זו היא יכולתה הגדולה להפליא, בהשוואה לחמצן, להיצמד לתאי דם אדומים. אריתרוציטים הם תאי דם אדומים שתפקידם להעביר חמצן מהריאות לרקמות ולהיפך, פחמן דו חמצני לריאות. לכן, הסכנה העיקרית של תחמוצת היא שהוא מפריע להעברת חמצן לאיברים שונים בגוף האדם, ובכך גורם לרעב בחמצן. זה CO שגורם לרוב להרעלה על ידי תוצרי בעירה בשריפה.
שני הפחמן החד חמצני הם חסרי צבע וחסרי ריח.
מים
המים הידועים - H2O - משתחררים גם בזמן הבעירה. בטמפרטורת הבעירה, המוצרים משתחררים בצורה של גז. ומים הם כמו קיטור. מים הם תוצר בעירה של גז מתאן - CH4. באופן כללי, מים ופחמן דו חמצני (פחמן חד חמצני, שוב הכל תלוי בכמות החמצן) משתחררים בעיקר בזמן בעירה מלאה של כל החומרים האורגניים.
גז גופרתי, מימן גופרתי
גז גופרית הוא גם תחמוצת, אבל הפעם גופרית היא SO2. יש לו מספר רב של שמות: דו תחמוצת גופרית, דו תחמוצת גופרית, דו תחמוצת גופרית, תחמוצת גופרית (IV). מוצר בעירה זה הוא גז חסר צבע, עם ריח חריף של גפרור מודלק (הוא משתחרר כשהוא נדלק). אנהידריד משתחרר במהלך בעירה של גופרית, תרכובות אורגניות ואי-אורגניות המכילות גופרית, למשל מימן גופרתי (Н2S).
כאשר הוא בא במגע עם הריריות של העיניים, האף או הפה של אדם, דו חמצני מגיב בקלות עם מים, ויוצר חומצה גופרתית, שמתפרקת בקלות בחזרה, אבלבמקביל, הוא מצליח לגרות את הקולטנים, לעורר תהליכים דלקתיים בדרכי הנשימה: SO3. זה נובע מהרעילות של תוצר הבעירה של גופרית. דו תחמוצת הגופרית, כמו פחמן חד חמצני, יכול להישרף - תחמצן ל-SO3. אבל זה קורה בטמפרטורות גבוהות מאוד. מאפיין זה משמש לייצור חומצה גופרתית במפעל, שכן SO3 מגיב עם מים ויוצר H2SO 4.
אבל מימן גופרתי משתחרר במהלך הפירוק התרמי של כמה תרכובות. גז זה הוא גם רעיל, עם ריח אופייני של ביצים רקובות.
מימן ציאניד
ואז הימלר הידק את הלסת שלו, נשך אמפולה של אשלגן ציאניד ומת כמה שניות לאחר מכן.
אשלגן ציאניד - הרעל החזק ביותר - מלח של חומצה הידרוציאנית, הידוע גם בשם מימן ציאניד - HCN. זהו נוזל חסר צבע, אך נדיף מאוד (הופך בקלות למצב גזי). כלומר, בזמן הבעירה הוא ישתחרר לאטמוספירה גם בצורת גז. חומצה הידרוציאנית היא רעילה מאוד, אפילו ריכוז קטן באוויר - 0.01 אחוז - הוא קטלני. מאפיין ייחודי של החומצה הוא הריח האופייני של שקדים מרים. מעורר תיאבון, נכון?
אבל לחומצה הידרוציאנית יש "זסט" אחד - ניתן להרעיל אותה לא רק בשאיפה ישירה עם מערכת הנשימה, אלא גם דרך העור. אז זה לא יעבוד להגן על עצמך רק עם מסיכת גז.
Acrolein
פרופנל,אקרולין, אקרילדהיד - כל אלו הם שמות של חומר אחד, אלדהיד חומצה אקרילית בלתי רוויה: CH2=CH-CHO. אלדהיד זה הוא גם נוזל נדיף מאוד. אקרוליין חסר צבע, בעל ריח חריף, והוא רעיל מאוד. אם נוזל או אדים שלו נכנסים לקרום הרירי, במיוחד בעיניים, זה גורם לגירוי חמור. פרופנל היא תרכובת תגובתית מאוד, וזה מסביר את הרעילות הגבוהה שלה.
פורמלדהיד
כמו אקרולין, פורמלדהיד שייך לקבוצת האלדהידים והוא אלדהיד של חומצה פורמית. תרכובת זו ידועה גם בשם מתנאל. זהו גז רעיל וחסר צבע עם ריח חריף.
חומרים המכילים חנקן
לרוב, במהלך בעירה של חומרים המכילים חנקן, משתחרר חנקן טהור - N2. גז זה כבר קיים באטמוספירה בכמויות גדולות. חנקן יכול להיות דוגמה לתוצר בעירה של אמינים. אבל בזמן פירוק תרמי, למשל, מלחי אמוניום, ובמקרים מסוימים בזמן הבעירה עצמה, גם תחמוצותיו נפלטות לאטמוספירה, עם מידת חמצון החנקן בהן פלוס אחת, שתיים, שלוש, ארבע, חמש. תחמוצות הם גזים שצבעם חום ורעילים ביותר.
אפר, אפר, פיח, פיח, פחם
פיח, או פיח - שאריות פחמן שלא הגיב מסיבות שונות. פיח נקרא גם פחמן אמפוטרי.
אפר, או אפר - חלקיקים קטנים של מלחים אנאורגניים שלא נשרפו או התפרקו בטמפרטורת הבעירה. כאשר הדלק נשרף, המיקרו-תרכובות הללו נעשות תלויות או מצטברות בתחתית.
ופחם הוא תוצר של בעירה לא מלאהעץ, כלומר, השאריות שלו שלא נשרפו, אבל עדיין מסוגלות להישרף.
כמובן, לא כל אלה הם תרכובות שישתחררו במהלך הבעירה של חומרים מסוימים. לרשום את כולם זה לא ריאלי, ואין צורך בכך, כי חומרים אחרים משתחררים בכמויות זניחות, ורק כאשר מתחמצנים תרכובות מסוימות.
תערובות אחרות: עשן
כוכבים, יער, גיטרה… מה יכול להיות יותר רומנטי? ואחת התכונות הכי חשובות חסרה - אש וקצת עשן מעליה. מה זה עשן?
עשן הוא מעין תערובת המורכבת מגזים וחלקיקים התלויים בה. אדי מים, פחמן חד חמצני ופחמן דו חמצני ואחרים פועלים כגז. וחלקיקים מוצקים הם אפר ורק שאריות לא שרופים.
מפלט
רוב המכוניות המודרניות פועלות על מנוע בעירה פנימית, כלומר, לתנועה, נעשה שימוש באנרגיה המתקבלת משריפת הדלק. לרוב זה בנזין ומוצרי נפט אחרים. אך בעת שריפה משתחררת כמות גדולה של פסולת לאטמוספירה. זה גזי הפליטה. הם משתחררים לאטמוספירה בצורה של עשן מצינורות הפליטה של המכוניות.
רוב הנפח שלהם תפוס על ידי חנקן, כמו גם מים, פחמן דו חמצני. אבל גם תרכובות רעילות נפלטות: חד תחמוצת הפחמן, תחמוצות חנקן, פחמימנים לא שרופים, כמו גם פיח ובנזפירן. שני האחרונים הם חומרים מסרטנים, כלומר הם מגבירים את הסיכון לפתח סרטן.
תכונות של מוצרים של חמצון מלא (במקרה זה, בעירה) של חומרים ותערובות: נייר, דשא יבש
מתיכששורפים נייר משתחררים גם פחמן דו חמצני ומים, וכשיש מחסור בחמצן משתחרר פחמן חד חמצני. בנוסף, הנייר מכיל דבקים שניתן לשחרר ולרכז, ושרף.
אותו מצב מתרחש בשריפת חציר, רק ללא דבקים ושרף. בשני המקרים, העשן לבן עם גוון צהוב, עם ריח ספציפי.
עץ - עצי הסקה, לוחות
עץ מורכב מחומר אורגני (כולל גופרית וחנקן) וכמות קטנה של מלחים מינרלים. לכן, כאשר הוא נשרף לחלוטין, פחמן דו חמצני, מים, חנקן וגופרית דו חמצני משתחררים; עשן אפור, ולפעמים שחור עם ריח שרף, נוצר אפר.
תרכובות גופרית וחנקן
כבר דיברנו על רעילות, תוצרי בעירה של חומרים אלה. עוד כדאי לשים לב שכאשר שורפים גופרית, נפלט עשן בצבע אפרפר-אפור וריח חריף של דו תחמוצת הגופרית (שכן מדובר בגופרית דו חמצנית שנפלטת); וכאשר שורפים חומרים חנקן וחומרים המכילים חנקן אחרים, הוא צהוב-חום, עם ריח מעצבן (אך לא תמיד מופיע עשן).
מתכות
כאשר מתכות נשרפות, נוצרות תחמוצות, פרוקסידים או סופראוקסידים של מתכות אלו. בנוסף, אם המתכת הכילה כמה זיהומים אורגניים או לא אורגניים, אז נוצרים תוצרי בעירה של זיהומים אלה.
אבל למגנזיום יש תכונת בעירה, מכיוון שהוא נשרף לא רק בחמצן, כמו מתכות אחרות, אלא גם בפחמן דו חמצני, ויוצר פחמן ותחמוצת מגנזיום: 2 Mg+CO2=C+2MgO. העשן לבן, חסר ריח.
Phosphorus
בעת שריפת זרחן, נפלט עשן לבן שמריח כמו שום. זה מייצר תחמוצת זרחן.
Rubber
וכמובן, צמיגים. העשן מגומי בוער הוא שחור, בגלל כמות הפיח הגדולה. בנוסף, משתחררים תוצרי בעירה של חומרים אורגניים ותחמוצת גופרית, ובזכותו, העשן מקבל ריח גופרתי. גם מתכות כבדות, פוראן ותרכובות רעילות אחרות משתחררות.
סיווג של חומרים רעילים
כפי שאולי שמתם לב, רוב מוצרי הבעירה הם רעילים. לכן, אם מדברים על הסיווג שלהם, יהיה זה נכון לנתח את הסיווג של חומרים רעילים.
קודם כל, כל החומרים הרעילים - להלן OV - מחולקים לקטלניים, בלתי מסוגלים זמנית ומגרים. הראשונים מחולקים לגורמים המשפיעים על מערכת העצבים (Vi-X), מחניקים (פחמן חד חמצני), מעוררי שלפוחיות בעור (גז חרדל) ובדרך כלל רעילים (מימן ציאניד). דוגמאות לגורמים שאינם מסוגלים באופן זמני כוללות B-Zet, ומעצבנים - adamsite.
כרך
עכשיו בואו נדבר על הדברים האלה שאסור לשכוח כשמדברים על מוצרים שנפלטים במהלך הבעירה.
נפח מוצרי הבעירה הוא מידע חשוב ושימושי מאוד, אשר, למשל, יעזור לקבוע את רמת הסכנה של בעירה של חומר מסוים. כלומר, לדעת את נפח המוצרים, ניתן לקבוע את כמות התרכובות המזיקות המרכיבות את הגזים המשתחררים (כזכור, רוב המוצרים הם גזים).
כדי לחשב את עוצמת הקול הרצויה, תחילהאתה צריך לדעת אם היה עודף או חסר של חומר מחמצן. אם, למשל, החמצן היה מכיל עודף, אז כל העבודה מסתכמת בהרכבת כל משוואות התגובה. יש לזכור שדלק, ברוב המקרים, מכיל זיהומים. לאחר מכן, על פי חוק שימור המסה, מחושבת כמות החומר של כל תוצרי הבעירה, ובהתחשב בטמפרטורה ובלחץ, לפי נוסחת מנדלייב-קלפיירון, נמצא הנפח עצמו. כמובן, עבור אדם שאינו יודע דבר על כימיה, כל האמור לעיל נראה מפחיד, אבל למעשה אין שום דבר קשה, אתה רק צריך להבין את זה. לא כדאי להתעכב על כך ביתר פירוט, שכן המאמר אינו עוסק בכך. עם מחסור בחמצן, מורכבות החישוב עולה - משוואות התגובה ותוצרי הבעירה עצמם משתנים. בנוסף, כיום משתמשים בנוסחאות מקוצרות יותר, אך עדיף להתחיל בשיטה המוצגת (במידת הצורך) על מנת להבין את משמעות החישובים.
הרעלה
חלק מהחומרים הנפלטים לאטמוספירה במהלך חמצון הדלק הם רעילים. הרעלה על ידי מוצרי בעירה היא איום ממשי מאוד לא רק במקרה של שריפה, אלא גם במכונית. בנוסף, שאיפה או בליעה אחרת של חלק מהם לא מובילה לתוצאה שלילית מיידית, אבל יזכיר לך זאת לאחר זמן מה. לדוגמה, כך מתנהגים חומרים מסרטנים.
כמובן, כולם צריכים לדעת את הכללים כדי למנוע השלכות שליליות. קודם כל, אלו כללי בטיחות אש, כלומר מה שאומרים לכל ילד מהילדות המוקדמת. אבל, מסיבה כלשהי, זה קורה לעתים קרובותמבוגרים וילדים פשוט שוכחים אותם.
גם הכללים לעזרה ראשונה במקרה של הרעלה מוכרים ככל הנראה לרבים. אבל ליתר ביטחון: הדבר החשוב ביותר הוא לקחת את המורעל לאוויר צח, כלומר לגדר רעלים נוספים מלהיכנס לגופו. אבל אתה גם צריך לזכור שיש שיטות הגנה מפני תוצרי הבעירה של איברי הנשימה, פני השטח של הגוף. זוהי חליפת הגנה לכבאים, מסכות גז, מסכות חמצן.
חשוב מאוד להגנה מפני מוצרי בעירה רעילים.
שימוש פרטי באדם
הרגע שבו אנשים למדו להשתמש באש למטרותיהם, היה ללא ספק נקודת מפנה בהתפתחות האנושות כולה. לדוגמה, כמה ממוצריה החשובים ביותר - חום ואור - שימשו (ועדיין משמשים) את האדם בבישול, תאורה וחימום במזג אוויר קר. פחם בימי קדם שימש ככלי ציור, וכיום, למשל, כתרופה (פחם פעיל). כמו כן צוין השימוש בתחמוצת גופרית בהכנת חומצה, וכך גם תחמוצת זרחן.
מסקנה
ראוי לציין שכל מה שמתואר כאן הוא מידע כללי בלבד המוצג כדי להכיר את עצמך עם שאלות על מוצרי בעירה.
אני רוצה לומר שעמידה בכללי הבטיחות וטיפול סביר בתהליך הבעירה עצמו והן במוצרים שלו יאפשרו שימוש טוב בהם.
