Валентність

Хімічна термодинаміка оперує поняттям “моль”. Моль - це маса речовини в грамах, що чисельно дорівнює відповідно молекулярній або атомній масі речовини.

Може бути моль оксигену, О₂, його маса дорівнюватиме 32 г.; моль карбону, С, маса 12 г., моль води, Н₂О, 18 г.

Кілограм-молем називають масу речовини в кілограмах, що чисельно дорівнює відповідно атомній або молекулярній масі речовини.

В кожній кг-молекулі 6,02х10²⁶атомів або молекул. Число Авогадро.

Закон Авогадро: “При однакових умовах однакова кількість кг-молів кожного газу займає однаковий об’єм”. За нормальних умов об’єм 1 кг-молю дорівнює 22,4 м³.

Нормальні умови: температура в 0^оС і тиск в 1атм, тобто в 760 мм рт. ст., або в 101,3 кПа.

Валентність елементу - це здатність його атомів з’єднуватись з іншими атомами в певних співвідношеннях.

За одиницю валентності прийнято валентність гідрогену

Складні речовини поділяють на неорганічні та органічні.

Органічними прийнято називати сполуки карбону, за винятком найпростіших з них (СО, СО₂, Н₂СО₃, карбіди). По-перше, це чисті прості речовини (водень, кисень, хлор, графіт і інші). Деякі з них можуть становити пожежо- та вибухонебезпечність.

По-друге, чисті складні неорганічні речовини, з яких небагато речовин, що небезпечні безпосередньо (таких як графіт), але достатня кількість тих, що здатні підтримувати горіння (КМпО₄, NaNO₃, Н₂О₂ і т. п.).

По-третє, чисті органічні речовини (гексан, метан, бензол, ацетон і безліч інших). Це те, що становить основну небезпеку і, зрозуміло, є об’єктом нашої підвищеної уваги; зокрема при розробці учбових завдань.

Четверта група - суміші речовин. Це матеріали, які не мають певної хімічної формули і для яких визначають їх кількісний хімічний склад, по елементах: скільки там карбону, гідрогену, нітрогену, сульфуру і т. ін. Саме такими є найбільш поширені горючі речовини - деревина, тканина, папір, полімерні композиції.

Хімічні зв’язк и між атомами забезпечуються електронами зовнішніх орбіт атомів. Хімічна реакція відображає процеси обміну електронів. Горіння є різновидом хімічної реакції окиснення - відновлення. В реальній пожежі окисником виступає кисень повітря, відновником - здебільшого органічна речовина.

Структура полум’я; горючість речовин.

Якщо компоненти горючої суміші поступають в зону горіння порівняно спокійно, то процес горіння буде ламінарним (від латинськогоlamina - шар).

Якщо ж перетин потоку i швидкість великі, шари потоку перемішуються i горіння буде менш організованим, турбулентним (від латинського turbulence - вихор).

Межею турбулізації потоку вважається критичне значення спеціального критерію - критерію Рейнольдса (Re). Критичним вважається значення Re=2300. Коли Re менший за 2300 - течія ламінарна i горiння ламінарне. Від 2300 до 10000 течія i горiння слаботурбулентні - шари потоку перед зоною горiння будуть перемішуватися, але не повністю: чим більший Re - тим краще перемішування.

Колір полум'я залежить від двох речей. Від природи речовини, що горить, i від умов спалювання, в першу чергу від кількості кисню, що подається.

Якщо кисню мало, полум'я буде яскраво-червоним.

Якщо зовсім мало, то, крім цього, карбон буде виділятися у вигляді вуглецю, сажі. Речовини, що дуже багаті на карбон, горять яскравим червоним полум'ям з великою кількістю кіптяви.

В залежності від перетину потоку горючих парів та газів і швидкості цього потоку полум’я може бути ламінарним або турбулентним. Ламінарне полум’я складається із зони горіння і зони парів. Світіння полум’я залежить від природи речовини, що горить, і від кількості повітря, що подається. Горючість речовин теж залежить від їх природи (від їх складу): чим більше в речовині горючих елементів (карбону, гідрогену, сульфуру) і чим менше окисників (оксигену, хлору, флюору, брому) тим більше вона горюча. Найвища температура полум’я спостерігається в його середній частині.

. Витрати повітря на горіння речовин

Мінімальна кількість повітря, що потрібна для повного згоряння одиниці маси або одиниці об'єму горючої речовини, називається теоретично необхідною i позначається V_п⁰.

Надлишок записують через коефіцієнт надлишку a, який вказує в скільки разів повітря в наявності більше, ніж теоретично необхідно.

Продукти згоряння. Дим.

В умовах пожежі горючі речовини в-основному перетворюються в газоподібні: в СО₂, Н₂О, SO₂ і таке інше. В суміші, що розлітається від пожежі, є і азот повітря. Кисень витратився, а азот лишився.

Продуктами горіння називають газоподібні, рідкі та тверді речовини, що утворюються внаслідок з’єднання горючої речовини з повітрям в процесі горіння.

Тверді і рідкі продукти згоряння утворюються в дрібнодисперсному стані і піднімаються вгору разом з газоподібними у вигляді диму.

Згідно ДСТУ, дим - це видима суспензія твердих та (або) рідких часток в газах, що утворюються в результаті горіння або піролізу матеріалів.

Дим являє собою дисперсну систему, що складається з дуже дрібних частинок, які розподілені в суміші продуктів горіння з повітрям. Діаметр частинок диму коливається в межах від 1 до 0,01 мм.

При розрахунках умовно продукти горіння ділять на сухі та вологі.

Вологими називають продукти горіння, кількість яких розраховують разом з водяною парою.

Якщо ж вміст води в розрахункові формули не входить, продукти горіння називають сухими.

Приклад.

Маємо ацетон. Згоряє 29 кг цієї речовини при температурі 1000 К і тиску 760 мм рт ст. Треба вирахувати об’єм продуктів згоряння при цих умовах і відсотковий склад цих продуктів.

СН₃СОСН₃

29 кг Записуємо умову задачі.

1000 К

760 мм рт ст.. Визначаємо масу кілограм-молекули

______ даної речовини М = 3х12+6х1+1х66=58 кг.

V¹_п.г. =?

% =? Пишемо рівняння реакції горіння.

С₃Н₆О + 4(О₂+3,76 N₂) = 3CO₂ + 3H₂O + 15,04N₂

Загальне число кілограм-молів продуктів горіння

Sn_i= = 3 + 3 + 15,04 = 21,04