Продукт горіння: класифікація, види, опис

Багатьом відомо, що смерть під час пожежі наступає найчастіше через отруєння продуктами горіння, ніж від термічного впливу. Але отруїтися можна не тільки під час пожежі, але і в повсякденному житті. Виникає питання про те, які існують види продуктів горіння і при яких умовах вони утворюються? Давайте спробуємо в цьому розібратися.

Що таке горіння і його продукт?

Нескінченно можна дивитися на три речі: як тече вода, як працюють інші люди і, звичайно, як горить вогонь…

Горіння – це фізико-хімічний процес, основою якого є окислювально-відновна реакція. Супроводжується вона, як правило, викидом енергії у вигляді вогню, тепла і світла. У цьому процесі беруть участь речовина або суміш речовин, які горять, – відновники, а також окислювач. Найчастіше ця роль належить кисню. Горіння також можна назвати процесом окислення палаючих речовин (важливо пам’ятати, що горіння – підвид реакцій окислення, а не навпаки).

Продукти горіння – це все те, що виділяється під час спалювання. Хіміки в таких випадках кажуть: «Усе, що знаходиться в правій частині рівняння реакції». Але цей вираз не застосовується у нашому випадку, оскільки, крім окисно-відновного процесу, відбуваються також і реакції розкладу, а деякі речовини залишаються незмінними. Тобто продуктами горіння є дим, попіл, кіптява, що виділяються гази, у тому числі і вихлопні. Але особливим продуктом є, звичайно, енергія, яка, як зазначено у попередньому абзаці, викидається у вигляді тепла, світла, вогню.

Речовини, що виділяються під час горіння: оксиди вуглецю

Існує два оксиду вуглецю: CO2 і CO. Перший носить назву вуглекислий газ (вуглекислота, оксид вуглецю (IV)), так як являє собою безбарвний газ, що складається з вуглецю, повністю окисленого киснем. Тобто вуглець в даному випадку має максимальну ступінь окислення – четверту (+4). Цей оксид є продуктом горіння абсолютно всіх органічних речовин, якщо ті під час горіння знаходяться у надлишку кисню. Крім того, вуглекислота виділяється живими істотами при диханні. Сам по собі він не небезпечний, якщо його концентрація в повітрі не перевищує 3 відсотків.

Оксид вуглецю (II) (окис вуглецю) – CO – це отруйний газ, в молекулі якого вуглець знаходиться в ступені окислення +2. Саме тому це з’єднання може «тліти», тобто продовжувати реакцію з киснем: СО+О2=СО2. Головною небезпечною особливістю цього оксиду є його неймовірно велика, порівняно з киснем, здатність приєднуватися до еритроцитів. Еритроцити – червоні клітини крові, завданням яких є транспортування кисню від легенів до тканин і навпаки, вуглекислого газу до легень. Тому головна небезпека окису у тому, що вона перешкоджає переносу кисню до різних органів тіла людини, тим самим викликаючи кисневе голодування. Саме ЗІ найчастіше викликає отруєння продуктами горіння при пожежі.

Обидва оксиду вуглецю не мають ні кольору, ні запаху.

Вода

Всім відома вода – Н2О – також виділяється під час горіння. При температурі горіння продукти виділяються у вигляді газу. А вода як пар. Вода є продуктом горіння газу метану – СН4. Взагалі, вода і вуглекислота (чадний газ, знову все залежить від кількості кисню) в основному виділяються при повному згорянні всіх органічних речовин.

Сірчистий газ, сірководень

Сірчистий газ також є оксидом, але на цей раз сірки – SO2. Він має велику кількість назв: двоокис сірки, діоксид сірки, сірчистий ангідрид, оксид сірки (IV). Являє собою цей продукт горіння безбарвний газ, з різким запахом підпаленої сірники (він при її загоряння і виділяється). Виділяється ангідрид при горінні сірки, сірковмісних органічних і неорганічних сполук, наприклад, сірководню (Н2Ѕ).

Дивіться також:  Соціальний конфлікт та шляхи його вирішення: причини виникнення, стадії соцконфликтов, заходи щодо усунення, особливості врегулювання і пошук компромісу

При попаданні на слизову оболонку очей, носа або рота людини двоокис легко реагує з водою, утворюючи сірчисту кислоту, яка легко розкладається назад, але при цьому встигає подразнювати рецептори, спровокувати запальні процеси дихальних шляхів: H2O+SO2⇆H2SO3. Цим обумовлена токсичність продукту горіння сірки. Сірчистий газ, так само як і чадний, може горіти – окислюватися до SO3. Але відбувається це при дуже високій температурі. Дана властивість використовується при виробництві сірчаної кислоти на заводі, так як SO3 реагує з водою, утворює H2SO4.

А ось сірководень виділяється при термічному розкладанні деяких сполук. Цей газ також отруйний, має характерний запах тухлих яєць.

Ціаністий водень

Тоді Гіммлер стиснув щелепи, розкусив ампулу з ціаністим калієм і через кілька секунд помер.

Ціаністий калій – сильна отрута – сіль синильної кислоти, також відомої як ціаністий водень – HCN. Це безбарвна рідина, але дуже летюча (легко переходить у газоподібний стан). Тобто при горінні вона теж буде виділятися в атмосферу у вигляді газу. Синильна кислота дуже отруйна, навіть невелика – 0,01 відсоток – концентрація в повітрі призводить до летального результату. Відмінною рисою кислоти є характерний запах гіркого мигдалю. Апетитно, чи не правда?

Але синильної кислоти притаманна одна «родзинка» – отруїтися можна не тільки вдихаючи безпосередньо органами дихання, але і через шкіру. Так що захиститися тільки протигазом не вийде.

Акролеїн

Пропеналь, акролеїн, акрилальдегид – все це назви одного речовини, ненасиченого альдегіду акрилової кислоти: СН2=СН-ЗНЗ. Цей альдегід теж є сильно летючої рідиною. Акролеїн безбарвний, з різким запахом, дуже отруйний. При попаданні рідини чи її пари на слизові оболонки, особливо в очі, викликає сильне роздратування. Пропеналь є высокореакционным з’єднанням, і це пояснює його високу токсичність.

Формальдегід

Подібно акролеїн, формальдегід належить до класу альдегідів і є альдегидом мурашиної кислоти. Також це з’єднання відомо як метаналь. Це токсичний, безбарвний газ з різким запахом.

Азотовмісні речовини

Найчастіше під час горіння речовин, що містять азот, виділяється чистий азот – N2. Цей газ міститься в атмосфері у великій кількості. Азот може бути прикладом продукту горіння амінів. Але при термічному розкладанні, наприклад, солей амонію, а в деяких випадках і при горінні, в атмосферу викидаються та його оксиди, зі ступенем окислення азоту в них плюс один, два, три, чотири, п’ять. Оксиди – гази, мають бурий колір і надзвичайно токсичні.

Попіл, зола, кіптява, сажа, вугілля

Кіптява, або сажа – залишки вуглецю, який не вступив в реакцію з різних причин. Сажу називають також амфотерным вуглецем.

Зола, або попіл – дрібні частинки неорганічних солей, не згорілих або не розкладання при температурі горіння. При вигорянні палива ці микросоединения переходять у завислий стан або скупчуються внизу.

А вугілля – це продукт неповного згорання дерева, тобто не згорілі його залишки, але при цьому ще здатні горіти.

Звичайно, це далеко не всі з’єднання, які виділяться при згорянні тих чи інших речовин. Перерахувати їх всіх нереально, та й не потрібно, тому що інші речовини виділяються в мізерно малих кількостях, і тільки при окисленні певних сполук.

Дивіться також:  Мінерал серпентин: властивості, різновиди, застосування

Інші суміші: дим

Зірки, ліс, гітара… Що може бути романтичніше? А не вистачає одного з найголовніших атрибутів – багаття і цівки диму над ним. А що таке дим?

Дим – це якась суміш, яка складається з газу і зважених в ній частинок. У ролі газу виступають пари води, чадний і вуглекислий газ і інші. А твердими частинками є попіл і просто не згорілі залишки.

Вихлопні гази

Більшість сучасних машин працює на двигуні внутрішнього згоряння, тобто для руху використовується енергія, що виходить при згорянні палива. Найчастіше це бензин та інші нафтопродукти. Але при вигорянні в атмосферу викидається велика кількість відходів. Це і є вихлопні гази. Вони вивільняються в атмосферу у вигляді диму з вихлопних труб автомобіля.

Велику частину від їх обсягу займає азот, а також вода, вуглекислота. Але також викидаються і токсичні з’єднання: чадний газ, оксиди азоту, не згорілі вуглеводні, а також сажа і бензпірен. Останні два є канцерогенами, тобто підвищують ризик розвитку раку.

Особливості продуктів повного окиснення (в даному випадку горіння) речовин і сумішей: папір, суха трава

При згорянні папери виділяється в основному також вуглекислий газ і вода, а при нестачі кисню – чадний газ. Крім того, папір у своєму складі містить склеюючі речовини, які можуть виділятися і концентруватися, і смоли.

Та ж ситуація відбувається і при згоранні сіна, тільки без склеюючих речовин і смоли. В обох випадках дим білий з жовтим відтінком, зі специфічним запахом.

Деревина – дрова, дошки

Деревина складається з органічних речовин (у тому числі сірко — та азотовмісних) і невеликої кількості мінеральних солей. Тому при її повному згорянні виділяються вуглекислота, вода, азот і сірчистий газ; утворюється сірий, а іноді чорний дим зі смолистим запахом, попіл.

Сірка і азотовмісні речовини

Про токсичність, продукти горіння цих речовин ми вже говорили. Варто відзначити ще, що при горінні сірки виділяється дим з сірувато-сірим кольором і різким запахом сірчистого газу (так як саме двоокис сірки і виділяється); а при горінні азотистих та інших азотовмісних речовин жовто-бурий, з подразнюючим запахом (але дим з’являється не завжди).

Метали

При горінні металів утворюються оксиди, пероксиди або надпероксиды цих металів. Крім того, якщо метал містив якісь органічні або неорганічні домішки, то утворюються продукти горіння цих домішок.

Але особливість горіння має магній, так як він горить не тільки в кисні, як інші метали, але і у вуглекислому газі, утворюючи при цьому вуглець і оксид магнію:2 Mg+CO2=C+2MgO. Дим утворюється білий, без запаху.

Фосфор

При горінні фосфору виділяється білий дим, що пахне часником. При цьому утворюється оксид фосфору.

Резина

І, звичайно, гума. Дим від палаючої гуми – чорний, з-за великої кількості сажі. Крім того, виділяються продукти горіння органічних речовин і оксид сірки, а завдяки йому дим набуває сірчаний запах. Також виділяються важкі метали, фуран та інші токсичні сполуки.

Класифікація отруйних речовин

Як ви, напевно, вже могли помітити, більшість продуктів горіння є отруйними речовинами. Тому, говорячи про їх класифікації, буде правильним розібрати і класифікацію отруйних речовин.

В першу чергу, всі отруйні речовини – далі ОР – поділяються на смертельні, тимчасово виводять з ладу і подразнюючі. Перші ділять на ІВ вражають нервову систему (Ві-Ікс), задушливі (чадний газ), шкірно-нарывные (іприт) та загально-отруйні (ціанистий водень). До прикладів тимчасово виводять з ладу ІВ можна віднести Бі-Зет, а дратівливим – адамсит.

Дивіться також:  Протекторат - це форма відносин між державами

Обсяг

Тепер поговоримо про ті речі, про які не можна забувати, говорячи про продукти, що викидаються при згорянні.

Об’єм продуктів горіння – важлива і дуже корисна інформація, яка, наприклад, допоможе визначити рівень небезпеки згоряння того чи іншого речовини. Тобто, знаючи обсяг продуктів, можна визначити кількість шкідливих з’єднань, що входять до складу газів, що виділилися (як ви пам’ятаєте, більшість продуктів – гази).

Щоб розрахувати потрібний обсяг, в першу чергу потрібно знати, чи був надлишок або нестачу окислювача. Якщо, припустимо, кисень містився в надлишку, то вся робота зводиться до того, щоб скласти всі рівняння реакції. Слід пам’ятати, що паливо, в більшості випадків, містить домішки. Після вираховується за законом збереження маси кількість речовини всіх продуктів горіння і, враховуючи температуру і тиск, за формулою Менделєєва-Клапейрона, знаходиться сам обсяг. Звичайно, нічого не тямить у хімії людини все вище перераховане виглядає страшно, але насправді нічого важкого немає, треба тільки розібратися. Детальніше на цьому зупинятися не варто, так як стаття не про це. При нестачі кисню збільшується складність розрахунку – змінюються рівняння реакцій і самі продукти горіння. Крім того, зараз використовуються більш скорочені формули, але для початку краще вважати представленим способом (якщо це потрібно), щоб зрозуміти сенс обчислень.

Отруєння

Деякі речовини, що викидаються в атмосферу при окисленні пального, токсичні. Отруєння продуктами горіння – цілком реальна загроза не тільки при пожежі, але і в автомобілі. Крім того, вдихання або інший спосіб потрапляння деяких з них не призводить до миттєвого негативного результату, а нагадає про це через деякий час. Приміром, так ведуть себе канцерогени.

Природно, кожному потрібно знати правила, що запобігають негативні наслідки. В першу чергу, це правила протипожежної безпеки, тобто те, що кожній дитині розповідають з самого раннього дитинства. Але, чомусь, часто буває, що і дорослі, і діти просто забувають їх.

Правила надання першої допомоги при отруєнні багатьом теж, швидше за все, знайомі. Але на всяк випадок: найголовніше, винести отруєного людину на свіже повітря, тобто відгородити від подальшого потрапляння токсинів в його організм. Але потрібно пам’ятати, що існують методи захисту від продуктів горіння органів дихання, поверхні тіла. Це захисний костюм пожежних, протигази, кисневі маски.

Захист від токсичних продуктів горіння дуже важлива.

Використання в особистих цілях людини

Той момент, коли люди навчилися використовувати вогонь в своїх цілях, став, безсумнівно, переломним в процесі розвитку всього людства. Приміром, одні з найголовніших його продуктів – тепло і світло – використовувалися (і використовуються досі) людиною при приготуванні їжі, освітленні і зігріванні у холодну пору. Вугілля в давнину використовувався як креслярський інструмент, а зараз, наприклад, як ліки (активоване вугілля). Те, що оксид сірки використовується при приготуванні кислоти, також зазначалося, таким же чином використовується і оксид фосфору.

Висновок

Варто відзначити, що все розказане тут – лише загальні відомості, подані для ознайомлення з питаннями про продукти горіння.

Хочеться сказати, що дотримання правил безпеки і розумне звернення як з самим процесом горіння, так і з його продуктами, дозволить використовувати їх з користю.