20 примеров реакций горения

Классификация пожаров

Возникновение пожар, его протекание сопровождается различными, взаимосвязанными явлениями, которые характеризуют стихийное бедствие, позволяют произвести качественную и количественную оценку обстановки в зоне пожара, выбрать наиболее эффективные системы спасения людей и имущества, определить стратегию борьбы с огнем.

Существует несколько различных классификаций пожаров, в зависимости от того, какой из признаков возгорания взят за основу.

Тип горящих материалов

Агрегатное состояние материалов, находящихся в зоне пожара, определяет методы, используемые для его ликвидации, выбор огнетушащих веществ, наиболее эффективных в данном случае.

• B – воспламенение жидких веществ. Также делят на 2 подкласса. В1 – пожары, при которых горят вещества нерастворимые в воде (нефтепродукты, эфир) или твердые вещества, которые под действием тепла переходят в жидкое состояние (стеарин, парафин).
• С – пожар, вызванный горением газов.
• D – горение металлов. Подразделяют на 3 подвида. D1 – легкие металлы и их сплавы (алюминий, магний), кроме щелочных. D2 – калий, магний и другие щелочные металлы. D3 – соединения, в состав которых входят металлы (гидриды металлов, металлорганические соединения).
• E – горение промышленного и бытового электрооборудования, электроустановок, находящихся под напряжением.
• F – воспламенение радиоактивных, ядерных материалов, отходов .

Внешние признаки горения

Уровень газообмена – один из наиболее значимых параметров пожара, от которого зависит скорость распространения огня, интенсивность горения, другие количественные и качественные характеристики возгорания. По этому признаку пожары подразделяют на два вида.

1. Наружные
2. Внутренние

Это возгорания, происходящие на открытых пространствах. Это могут быть здания, сооружения, технологические установки, площадки для хранения материальных ценностей, торфяные поля, сельхозугодия, лесные массивы и так далее. Наружные пожары определяются визуально. Основные их признаки: появление дыма, пламени.

Если очаг возгорания находится внутри здания, в замкнутом пространстве, то используя определенную стратегию, управляя газообменом можно регулировать интенсивность горения, контролировать и изменять направление распространения огня. Внутренние пожары подразделяют на два подтипа:

• открытые – горение покрытий, перегородок, оборудования внутри административных, офисных, жилых, производственных зданий, определить наличие возгорания можно визуально, путем осмотра помещения;
• скрытые – если возгорание начинает развиваться в вентиляционных коробах, каналах, шахтах, в нишах, образованных строительными конструкциями, в торфяных залежах, то огня можно и не увидеть. Признаками наличия пожара станет появление дыма, повышение температуры и изменение цвета поверхности конструкции. Огонь можно обнаружить только после демонтажа конструкции, устройств, агрегата.

Классифицировать пожары можно и по другим признакам. Например, если возгорание произошло в населенном пункте, то пожар может быть:

• отдельным, когда горит одно, отдельно стоящее здание;
• сплошным, при плотной застройке, когда огонь может охватить сразу несколько рядом стоящих сооружений;
• огненный шторм, довольно редкое явление, представляющее собой огненную стихию, охватывающую значительную площадь, возникает при плотности застройки свыше 30%;
• тление в завалах.

С течением времени обстановка, в которой протекает горение, может изменяться, что приводит к изменению вида пожара. Так скрытое возгорание может стать открытым, а внутреннее – наружным.

Химическая реакция — что это за процесс

Вокруг человека постоянно происходят химические реакции. Одни вещества, соединяясь с другими, образуют новые соединения. Происходят и обратные реакции, в результате которых они распадаются на исходные компоненты. Главное условие при этом – ядра атомов остаются неизменными, все изменения происходят только с электронными оболочками атомов.

Суть химической реакции состоит в том, что связи между атомами исходных веществ разрываются, атомы перегруппировываются в другие вещества, возникают новые химические связи, в результате образуются продукты реакции.

Насколько интенсивным будет химическое взаимодействие, зависит от химических свойств реагентов, а также от условий, при которых происходят реакции. В отдельных случаях реакция может быть спонтанной, в прочих – ее необходимо инициировать с помощью того или иного воздействия.

Протекание химических реакций может происходить при:

• смешении реагентов, их физическом контакте (это обязательное условие);
• при повышении или понижении температуры окружающей среды;
• при световом воздействии;
• под действием электрического тока или ионизирующего излучения;
• вследствие введения катализаторов;механохимические при механическом воздействии (реакции) и других факторах.

Протекание химической реакции зависит от концентрации взаимодействующих частиц, а также от величины энергии имеющихся и формирующихся связей.

Химические реакции имеют значительные отличия от физических процессов, в которых взаимодействующие компоненты сохраняют свой состав неизменным. При этом может происходить изменение формы либо агрегатного состояния. Вещества в ходе физического процесса могут образовывать смеси – составы, состоящие из двух и более компонентов.

В химических же процессах у новых образующихся веществ иные, отличные от реагентов свойства. Однако атомы при этом не исчезают и не возникают вновь, поскольку состав атомных ядер остается неизменным, все различия связаны с изменением строения электронных оболочек.

Химические реакции также серьезно отличаются и от ядерных реакций, в ходе которых ядра атомов изменяются.

Одна сложная химическая реакция может состоять из нескольких простых, у которых есть отдельное название – элементарные. Рассмотрим пример. Взаимодействие йодоводорода и перекиси водорода заключается в образовании йода и воды. Полная реакция такова: 2HI+H2O2 → I2+2H2O

Однако, йодистый водород окисляется перекисью водорода в два этапа:

HI+H2O2 → HIО+H2O

HIО+HI → I2+H2O

В этих реакциях происходит образование промежуточного вещества – HIО. Однако в дальнейшем оно также вступает в реакцию с образованием конечных продуктов. Для наблюдения за такими процессами применяются спектроскопические методы исследования.

Химические явления (реакции)

Всегда ли вещества остаются неизменными? Нагреем красную медную проволоку в пламени спиртовки. Проволока покрывается черным налетом, который можно легко соскоблить ножом в виде черного порошка. Это уже новое вещество, в которое превратилась медь. Оно отличается от меди по цвету и плотности. В этом опыте мы наблюдаем химическое явление, которое происходит благодаря химической реакции.

Химические реакции — это явления, при которых происходит превращение одних веществ в другие.

Природа — это огромная лаборатория, в которой непрерывно происходит образование новых веществ. Горные породы и минералы под воздействием солнца, воды, углекислого газа и других веществ постепенно разрушаются и превращаются в новые вещества. В зеленых растениях из углекислого газа и воды образуются глюкоза и крахмал.

Человек превращает взятые из природы вещества (природный газ, нефть, руды) в необходимые ему бензин, резину, пластмассы, волокна, металлы. Часто в результате множества превращений получаются новые вещества, которых нет в природе. При всех этих явлениях происходит разрушение исходных веществ и образование новых веществ.

Например, в результате сгорания магния образуется новое вещество MgO (рис. 50). При сгорании метана получаются два вещества: углекислый газ CO₂ и вода H₂O. Из одного сложного вещества HgO в результате его разложения образуются два новых — ртуть Hg и кислород O₂ (рис. 51).

Ржавление железа (рис. 52), кипячение воды, горение лучины, распространение запаха — какие из этих явлений можно отнести к химическим реакциям? По каким признакам можно судить, что химическая реакция произошла?

Физические явления

Нальем воду в колбу и нагреем ее до кипения. Каждый из вас знает, что при кипении вода превращается в пар, т. е. переходит в другое агрегатное состояние. Однако несложно доказать, что вода и пар — это одно и то же вещество. Подумайте, как это можно сделать.

Нагреем тонкую стеклянную трубку в пламени спиртовки. Стекло станет мягким, и мы легко изменим форму трубки, но стекло как вещество остается тем же.

Эти явления физические. При физических явлениях не происходит образования новых веществ. Изменяется только агрегатное состояние веществ, их форма, а состав веществ остается прежним (рис. 48).

Например, вода — это вещество, которое в природе образует не только реки, моря, но и ледники, и облака. Ледники тают, облака роняют капли воды, вода испаряется, т. е. происходит изменение ее агрегатного состояния, но состав молекул остается неизменным.

Сгибание проволоки, дробление соли, плавление металлов (рис. 49), образование мраморной крошки, перемалывание зерна в муку, превращение воды в пар при кипячении — все это физические явления. Они осуществляются в результате деятельности человека. У веществ при этом изменяется только форма или агрегатное состояние.

 Физическими называются явления, при которых изменяется только форма или агрегатное состояние веществ.

Причины и профилактика эндогенных пожаров

Слово эндогенный переводится с греческого как «рожденный внутри». К эндогенным относят пожары, вызванные самопроизвольным возгоранием подземных пород (угля) в шахтах, торфа на торфяниках и торфяных разработках, горючих материалов в танкерах, в местах хранения нефтепродуктов. Основными факторами, приводящим к возникновению эндогенных пожаров являются:

• химическая активность этих веществ;
• достаточное количество материалов, сконцентрированное в одном месте;
• поступление воздуха;
• высокая температура;
• особенности условий добычи.

От высоких температур, выделяющихся в процессе горения ядовитых газов, в шахтах могут пострадать работающие там люди. Горящие пласты могут залегать на значительной глубине, точно предсказать их протяженность достаточно сложно. В большинстве случаев их невозможно ликвидировать. Иногда они продолжаются даже не десятилетиями, а столетиями: Burning Mountain (Пылающая гора, Австралия), Фанские горы (Таджикистан).

Не менее опасны и пожары, возникающие на торфяных разработках. Огонь горит под поверхностью почвы, невидимый снаружи. Незаметно для людей он подбирается к населенным пунктам, строениям и в один момент может вырваться наружу и привести к самым ужасным последствиям.

Профилактике эндогенных пожаров должно уделяется значительное внимание. На шахтах проводят дезактивацию, заиливание, изоляцию, гидравлическую закладку, полную выработку полезного природного материала

В работающих шахтах прокладывают оросительные трубопроводы, позволяющие подать воду в любую точку, чтобы как можно быстрее потушить очаг пожара. В специальных нишах, арках, устанавливают ящики пожарные с песком, глиной, размещают штабеля кирпича, другие материалы, которые позволили бы максимально оперативно отсечь огнь, изолировать горящий пласт, перекрыв к нему доступ воздуха.

Для обустройства штреков используются только негорючие материалы. Если же необходимо применение дерева, то его обрабатывают огнезащитными составами для деревянных конструкций.

Для предупреждения самовозгорания торфа, проводят ряд профилактических мероприятий, таких, как обводнение торфяников, противопожарные разрывы. Если торфяной пожар возник, то справиться с ним довольно сложно уже по той причине, что добраться для него в большинстве случаев просто невозможно, ведь очаг находится под поверхностью почвы. Основной способ борьбы с подобными возгораниями – залить территорию пожара большим количеством воды. Для этого используют пожарное насосное оборудование, насосные станции, магистральные трубопроводы. Если горящий пласт залегает неглубоко, то торфяник перекапывают таким образом, чтобы горящий торф оказался вверху, а затем заливают его водой.

Классификация

Систематизация по группам, классам и признакам дает возможность детально изучить их и провести разработку тактики борьбы с возгоранием. Сегодня используют две разновидности классификации: искусственную и естественную. В первой учитываются внешние признаки, они же случайные. Во второй объективные внутренние связи, она и считается научной.

В основе классификации лежат признаки. Они делятся на две позиции:

• Общие. Кстати, по ним проводят классификацию. Здесь несколько основных факторов и параметров: газообмен, свойства горящих материалов (имеются в виду физико-химические), скорость распространения огня, площадь возгорания и прочее.
• Частные. Их используют, когда разбирают один из видов, относящегося к той или иной группе или категории.

Обратите внимание, что во всех признаках фигурирует такой параметр, как газообмен. По сути, получается, что это возможность кислорода проникать в зону горения

К примеру, в зданиях по признаку газообмена пожары в основном относятся к группе регулируемых. То есть закрыл плотно помещение, изолировал его от проникновения свежего воздуха, появилась возможность быстро потушить огонь. Возгорания на открытых площадках относятся к группе нерегулируемых.

Но их подразделяют на три вида: распространяющиеся, локальные или нераспространяющиеся, массовые. При этом возгорание внутри оградительных конструкций подразделяются на два вида: открытые и закрытые. Первые делятся на проходящие в зданиях с потолками высотою не более 6 м и более 6 м.

В свою очередь открытая разновидность делится на три свои группы:

• здания, в которых помещения с остекленными окнами;
• с дверными глухими проемами, то есть без остекления;
• глухие помещения без окон, это подвалы, склады некоторых типов, элеваторы, холодильники и прочее.

Кроме вышеобозначенных признаков есть и другие:

по месту возгорания: здания, лес, степи, шахты, транспорт и прочее;
по размерам, здесь необходимо отметить, что признаков определение размеров много, к примеру, по площади, по составленному ущербу, по количеству вызванных пожарных расчетов и прочее, разделение производится на малые, средние и крупные;
по продолжительности: затяжные, средней продолжительности и кратковременные;
по разновидности: объемные и локальные;
по стадиям: начальный, основной и конечный;
по сложности, здесь учитываются ранги (номера) пожаров, об этом чуть ниже;
по способу обнаружения (визуального): открытый, закрытый;
по причинам возгорания: бытовые, техногенные, природные явления (к примеру, от молнии, жары), неосторожное обращение с огнем и просто поджоги.

Классификация по признакам

Мероприятия по предупреждению пожара

Любое бедствие, аварию проще предупредить, чем потом ликвидировать причиненный ущерб. Особенно это касается пожаров, на которых довольно часто гибнут люди, а эти потери восполнить невозможно. Существенно снизить риск возникновения возгорания, сократить убытки помогает комплекс профилактических и предупредительных мероприятий.

В быту

Профилактика, предупреждение пожаров в быту – важная составляющая деятельности МЧС России. Согласно статистике на частный сектор приходится более 60% всех пожаров, при этом большинство из них становится результатом незнания, безответственного отношения к соблюдению противопожарных правил самих граждан. А ведь мероприятия эти просты и не требуют значительных затрат сил, времени.

Нельзя:

• пользоваться бытовыми электроприборами с неисправной электрической частью;
• применять непроверенные самодельные электрические приспособления, устройства;
• включать в одну розетку сразу несколько приборов, а также агрегаты, мощность которых превышает максимально допустимые значения;
• оставлять без присмотра включенные бытовые электрические и газовые приборы, даже исправное оборудование в случае внезапных скачков напряжения может спровоцировать короткое замыкание;
• оставлять спички, другие зажигательные принадлежности в пределах доступа детей;
• разрешать детям самостоятельно включать отопительные приборы, газовые плиты, электроприборы;
• оставлять газовые, бензиновые зажигалки под воздействием ярких солнечных лучей;
• сушить дрова, мокрую одежду на печи или непосредственно над ней;
• разбрасывать тлеющие или горячие угли вблизи строений;
• использовать для растопки печей горючие жидкости.

На производстве

На предприятиях для защиты от пожаров проводится целый комплекс предупредительных, организационных, технических, регламентирующих мероприятий, задача которых состоит в защите не только материальных средств, но и жизни людей.

Для этого:

• каждое, даже очень малочисленное частное предприятие, офис должны быть оснащены средствами пожаротушения: огнетушителями, пожарными извещателями, датчиками охранно-пожарной сигнализации, и так далее;
• на крупных предприятиях в обязательном порядке создается отдел техники безопасности (в небольших по численности компаниях назначается ответственное лицо), в обязанности сотрудников которого входит проведение инструктажей, контроль средств пожаротушения, замена или перезарядка огнетушителей и другие мероприятия;
• в случае возникновения пожара предпринимаются все меры, направленные на то, чтобы своевременно известить пожарную часть о возникшей аварии, эвакуировать сотрудников с рабочих мест в безопасную зону, без вреда для своего здоровья постараться локализовать очаг возгорания, не допустить распространения огня на большую площадь, предотвратить техногенную катастрофу.

Задача руководства предприятия состоит в строгом контроле, постоянном надзоре за службами, лицами, на которые возложены обязанности обеспечения пожарной безопасности.

На природе

Неосторожное обращение с огнем может привести к возникновению лесных, полевых пожаров. Легче всего воспламеняются хвойные леса, созревшие зерновые на полях, сухая трава, торфяники

Поэтому, в качестве предупредительной меры, запрещено разводить костры, курить в лесу, возле посевов, зарослей камыша. Источником пожара могут стать искры, вылетающие из выхлопных труб автомобилей, поэтому трактора, комбайны, автомобили, используемые во время уборки на полях в обязательном порядке должны оснащаться искрогасителями.

Понятие «пожар»: опасные факторы, стадии развития

Под пожаром подразумевается неконтролируемое воспламенение, которое сопровождается разрушением материальных ценностей и приводит к жертвам со стороны живых организмов. В результате горения происходит выделение огромного количества тепла и света. Реакция возможна при наличии трех факторов:

• Горючий материал.
• Окислитель. В большинстве случаев в его роли выступает кислород.
• Источник пламени.

Среди основных опасностей, которые появляются на разных стадиях развития пожара, выделяют:

• Задымление пространства.
• Разбрасывание множества искр и образование открытого пламени.
• Быстрый нагрев окружающей среды.
• Повышение содержания токсичных газов в воздухе.
• Выжигание кислорода.

Под воздействием очага возгорания случаются такие последствия:

• Обрушение строительных конструкций, повреждение транспортных средств и электрического оборудования.
• Воздействие высокого напряжения на металлические изделия из-за выгорания изоляционных покрытий.
• Возникновение вероятности взрыва.
• Риск попадания в окружающую среду токсичных и радиоактивных веществ.

Уравнения реакций с примерами

Согласно приведенной классификации уравнения реакции могут иметь следующий вид:

1. По тепловому эффекту:

• экзотермическая: C+O2 → CO2+Q;
• эндотермическая: CaCO3→CaO+CO2-Q.

2. По числу и составу реагентов и получаемых продуктов:

• реакция соединения: H2+Br2→2HBr;
• реакция разложения: 2Fe(OH)3→Fe2O3+3H2O;
• реакция замещения: Ni+CuSO4→NiSO4+Cu↓;
• реакция обмена: KOH+HCl→KCl+H2O.

3. По обратимости:

обратимые:

2SO2+O22SO3,

MgCO3 MgO+CO2 (в закрытом сосуде);

необратимые:

4. По изменению степени окисления (окислительно-восстановительные и неокислительно-восстановительные):

6. По присутствию катализатора:

• каталитическая C2H4+H2O→C2H5OH. В роли катализатора выступает серная кислота;
• некаталитическая 2HgO→2Hg+O2.

Зоны пожара

Весь объем пространства развития возгорания подразделяется на три основные части.

Активное горение

Эта зона процесса условно называется первой. В ней находится воспламенившееся вещество и, собственно говоря, само пламя.

Тепловое воздействие

Вторая часть характеризуется повышенными значениями температур, которые на определенной стадии пожара достигают 900 °C.

Задымление

Пространство, в котором содержатся продукты горения – это третья и, как правило, самая обширная область пожара.

При возгораниях внутри сооружений дым распространяется быстрее всего, заполняя все помещения и отсеки.

Для уменьшения опасности воздействия токсичных газов на людей при проектировании зданий вычерчивается схема установки проти-водымных систем.

Часто предусматривается монтаж принудитель-ной вентиляции с автоматическим срабатыва-нием в случае пожара.

На крупных предприятиях в каждом помещении вывешивается план эвакуации с указанием порядка движения при возгорании. При приеме на работу проводится краткий инструктаж по пожарной безопасности.

Характеристики

Здесь пять характеристик: фазы, параметры, зоны, опасные факторы и проявления опасных факторов.

Говоря о фазах развития пожаров, надо понимать, что это параметры, которые зафиксированы в определенный временной промежуток. Это напоминает стадии горения, но здесь другие критерии.

Сколько фаз пожара существует:

• Начало с нарастанием интенсивности.
• Быстрое нарастание.
• Стабильное протекание.
• Снижение активности до полного затухания.

Затухающий пожар

Вторая характеристика – параметры. Здесь достаточно большой список. Но есть основные параметры, которые берутся за основу отчетов и расчетов.

• площадь территории, охваченной огнем;
• временной отрезок времени, в течение которого продолжается горение материалов;
• температура внутри очага;
• с какой скоростью происходит распространение огня;
• с какой скоростью сгорают горючие материалы (в основе лежит огнестойкость);
• задымленность пространства: плотность и интенсивность;
• газообмен;
• горючая нагрузка;
• коэффициент поверхностного горения;
• и прочее.

Третья характеристика – зоны. Условно разделение ведется на три зоны. Чтобы было понятно, о чем идет речь, посмотрите на фото ниже, где под номером один располагается зона горения, под вторым номером зона теплового воздействия, и под третьи зона задымленности. Четвертое – это горючее вещество.

Стадии

Начальная стадия. Время возникновения горения до полного охвата пламенем (горением) поверхности горючей нагрузки.

Время свободного развития. Временной промежуток от момента возникновения горения до начала подачи первых приборов тушения на его ликвидацию.

Развивающаяся стадия. Период от полного охвата пламенем поверхности пожарной нагрузки до достижения постоянной скорости выгорания материалов пожарной нагрузки.

Развитая стадия. Пожар достигает наибольшей возможной интенсивности, все параметры, характеризующие развитие пожара имеют максимальные и практически постоянные значения.

Затухающая стадия. Начинается с момента уменьшения скорости выгорания пожарной нагрузки и заканчивается моментом достижения исходного значения среднеобъемной температуры.

Признаки химических реакций

Проведем несколько химических реакций. Нагреем в пробирке зеленый порошок малахита (рис. 53) — минерала, в состав которого входят атомы меди, углерода, водорода и кислорода. Порошок малахита начинает «кипеть» из-за выделяющегося газа. Поднесем к отверстию пробирки спичку, она гаснет — это выделяющийся углекислый газ препятствует ее горению. На стенках пробирки заметны капельки воды, на дне остается черный порошок соединения меди (CuO). Наблюдения доказывают, что образуются новые вещества с другими свойствами. Прекратим нагревание. Сразу прекращается выделение углекислого газа — реакция больше не протекает.

Существуют и другие признаки химических реакций. Например, при горении магния излучается яркий свет и выделяется много теплоты (см. рис. 50).

 Раньше вспышка магния использовалась для освещения объекта во время фотографирования.

При сливании некоторых растворов наблюдается выпадение осадка (рис. 54). Некоторые осадки можно растворить при помощи других веществ. Например, при сливании растворов соды и известковой воды образуется белый осадок, который легко растворяется в уксусе.

При сгорании спички ощущается резкий запах. Какие еще признаки химических реакций наблюдаются при горении спички?

Изменения, происходящие с веществами, свидетельствуют о протекании химических реакций и являются признаками химических реакций.

Признаки химических реакций:   • Выделение газа.   • Образование или исчезновение осадка.   • Изменение цвета.   • Появление запаха.   • Излучение света.   • Выделение или поглощение теплоты.

Большинство веществ не могут взаимодействовать друг с другом самопроизвольно. Для протекания многих химических реакций необходимо создавать определенные условия.