ZÁKLADY CHEMIE v požární ochraně nprap. Ing. Jan Kolář HZS Plzeňského kraje, ÚO Klatovy Březen 2010

Základní pojmy Prvek – je látka ze stejného druhu neutrálních atomů, které mají shodné atomové číslo Sloučenina – chemicky čistá látka, která je tvořena jedním druhem molekul, které obsahují více než jeden druh atomů Směs – smíchání chem. látek, tzn. prvků nebo sloučenin (mění se fyzikální vlastnosti, lze mech. oddělit) Roztok – homogenní směs jedné nebo více látek rozpuštěné v jiné látce (nerozpoznatelné jedn. látky)

HOŘLAVINY a jejich dělení

Hořlaviny a jejich dělení Hořlaviny jsou látky, které za podmínek požáru reagují (hoří) a při této reakci uvolňují světlo a teplo. Přírodní (zemní plyn, ropa, uhlí, dřevovina, obilí atd.) Technické (ropné produkty – benzín, petrolej, nafta; dále rozpouštědla, ředidla, plasty atd.)

Hořlaviny a jejich dělení Hořlavé chemické prvky: NEKOVOVÉ – vodík, uhlík, síra, fosfor (bílý) KOVOVÉ – sodík, draslík, lithium, hořčík, hliník a v jemně rozptýleném stavu i železo, chrom, olovo Hořlavé chemické sloučeniny: PLYNNÉ – metan CH4, etan C2H6, propan C3H8, butan C4H10, oxid uhelnatý CO … KAPALNÉ – metanol CH3OH, aceton CH3-CO-CH3, éter, benzen C6H6, toluen C6H5CH3 … PEVNÉ – naftalen, antracen, kyselina palmitová, kyselina stearová …

Hořlaviny a jejich dělení Homogenní hořlavé směsi: PLYNNÉ – zemní plyn (98% metan), vodní plyn z koksu (37% CO, 50% H2), koksárenský plyn KAPALNÉ – produkty destilace ropy (benziny, petrolej, mazací oleje, rozpouštědla…) PEVNÉ – parafiny, asfalty, slitiny hořlavých kovů (např. elektron 90%Mg, zbytek Al, Zn a Mn)… Heterogenní hořlavé směsi: dřevo impregnované olejem vlněná cupanina nasáklá rozpouštědly rozptýlené prachové hořlaviny

Hořlaviny a jejich dělení Látky se podle hořlavosti dělí: látky nehořlavé – působením ohně nebo vysoké teploty za normálního tlaku nehoří, nedoutnají ani neuhelnatí (písek, cihly, hlína, kámen, beton apod.) látky nesnadno hořlavé – působením vysoké teploty jen nesnadno hoří, doutnají nebo uhelnatí a po odstranění tepelného zdroje již dále nehoří ani nedoutnají (např. některé plastické hmoty – PVC, bakelit, heraklit atd.) Může docházet k uvolňování nebezp. látek (kyanovodík, CO, fosgen !) látky hořlavé – hoří a doutnají i po odstranění tepelného zdroje a dále nepřetržitě hoří (dřevo, sláma, papír, nafta, benzín apod.)

Hořlaviny a jejich dělení Dělení hořlavin do tříd dle ČSN EN 2: TŘÍDA „A“ – hořlavé látky v tuhém skupenství organického původu (dřevo, papír, sláma, textil, uhlí) TŘÍDA „B“ – hořlaviny v kapalném skupenství, hořící plamenem (benzín, petrolej, alkohol, éter, oleje, barvy, laky, tuky, pryskyřice) TŘÍDA „C“ – hořlaviny v plynném skupenství (vodík, acetylen, metan, propan-butan, oxid uhelnatý, zemní plyn) TŘÍDA „D“ – hořlavé kovy (hliník, hořčík, alkalické kovy, slitiny) TŘÍDA „F“ – rostlinné a živočišné tuky používané v kuchyni

Požárně technické charakteristiky (PTCH) Umožňují nám posoudit chování hořlavých látek v závislosti na jejich fyzikálních a chemických vlastnostech. Na základě těchto stanovených veličin můžeme posuzovat jednotlivé hořlavé látky z hlediska preventivní tak zásahové činnosti.

Důležité PTCH Teplota vzplanutí – nejnižší teplota hořlavé kapaliny, při které vnější zápalný zdroj vyvolá vzplanutí par nad hladinou kapaliny Teplota hoření – nejnižší teplota hořlavé kapaliny, při které vnější zápalný zdroj vyvolá hoření par nad hladinou kapaliny po dobu nejméně 5 sekund Teplota vznícení – nejnižší teplota horkého povrchu, při níž se hořlavý plyn nebo pára ve směsi se vzduchem vznítí následkem styku s tímto horkým povrchem

Třídění hořlavých kapalin dle ČSN 65 0201

Teplotní třídy

Hranice výbušnosti Oblast koncentrací hořlavé látky ve směsi se vzduchem nebo jiným oxidačním prostředkem, ve které dochází po iniciaci ke vznícení explozivní směsi. Tuto oblast ohraničují koncentrační hranice (meze) výbušnosti (dolní a horní mez výbušnosti). Obj. %, g/m3

Dolní a horní mez výbušnosti DMV - Nejnižší koncentrace hořlaviny ve směsi se vzduchem, při které již dojde po iniciaci k výbuchu. HMV - Nejvyšší koncentrace hořlaviny ve směsi se vzduchem, při které ještě dojde po iniciaci k výbuchu. Za nebezpečnou se považuje již 50% hodnota dolní meze výbušnosti !

Oblasti výbušnosti

Další PTCH Teplota samovznícení Teplota žnutí Výhřevnost látky Mezní experimentální bezpečná spára (MEBS) Minimální zápalný proud (MZP) Minimální iniciační energie (MIE) Kritický (limitní) obsah kyslíku Výbuchové charakteristiky (tlak, čas a brizance) Rychlost odhořívání (hmotnostní, lineární) Rychlost šíření plamene Toxické působení HK

Porovnání některých požárně technických charakteristik pohonných hmot

HOŘENÍ

Hoření Je oxidačně-redukční reakce, při kterém hořlavá látka reaguje vysokou rychlostí s oxidačním činidlem za vývoje tepla, světla a kouřových zplodin.

Výbuch Je velmi rychlá fyzikálně-chemická reakce provázená okamžitým uvolňování velkého množství energie. Fyzikální výbuch Chemický výbuch (deflagrace, detonace)

Jevy provázející hoření teplo světlo kouř nespálené plyny nespálený tuhý zbytek (popel)

Přenos tepla Při hoření se vždy uvolňuje teplo (jde o exotermní reakci). Teplo se nehromadí, ale odvádí se do okolí. Vedením (kondukcí) Sáláním (radiace) Prouděním (konvekcí)

Plamen a kouř Plamen Plamenné hoření nebo žhnutí Nesvítivý, svítivý, čadivý Kinetický, difúzní Stacionární, nestacionární Laminární, turbulentní Kouř disperzní soustava – směs uhlíku, dehtu, prachu a hořlavých plynů a par

Fáze požáru

Fáze požáru I. fáze (VZNIK) je určena časem od vzniku požáru do rozhoření prvních hořlavých předmětů. V praxi se uvažuje čas 3 - 10 minut. Tato fáze je charakterizována nízkými teplotami a malou výměnou plynů. Tuto fázi rovněž označujeme jako fázi rozhořívání. II. fáze (ROZVOJ) je charakterizována prudkým nárůstem teploty a plochy požáru, zejména v souvislosti s celkovým vzplanutím

Fáze požáru III. fáze (PLNÉ ROZVINUTÍ) je období, kdy požár je stabilizován, probíhá intenzivní hoření a požárem jsou zachváceny všechny hořlavé předměty v prostoru. IV. fáze (DOHOŘÍVÁNÍ) je charakterizována nedostatkem hořlavého materiálu a postupným snižováním intenzity hoření. Optimální je provedení hasebního zásahu v první fázi, případně na začátku druhé fáze, kdy ještě nedošlo k plnému rozvinutí požáru.

Fáze požáru

Toxické zplodiny hoření

Toxické zplodiny hoření Hasiči se setkávají při řešení mimořádných událostí se spousty látek, které mohou způsobit jak škodu na zařízení tak i poškození zdraví nebo smrt organismu. JE NUTNÉ SI TOTO UVĚDOMIT A POUŽÍVAT ADEKVÁTNÍ OCHRANU A UMĚT POSKYTNOU PRVNÍ POMOC PŘI INTOXIKACI !!!

Toxické plyny Oxid uhelnatý CO Oxid uhličitý CO2 Oxid siřičitý SO2 Chlorovodík HCl Kyanovodík HCN Oxidy dusíku NOx Fosgen COCL2 Ultrajedy 99% případů

Oxid uhelnatý CO Vzniká při nedokonalým hořením (nedostatek O2) Plyn, bez barvy a zápachu, lehčí než vzduch Prudce toxický, hořlavý (výbušný) Koncentrace CO ve vzduchu: – 0,03% obj. - otrava po 2-3 hod. – 0,4% obj. – smrtelná – 0,79% obj. – smrt bez příznaků - vzduch, kyslík, lékař Indikace: čadivý kouř, zakouření oken, zakouření až k zemi, ležící lidi…

Oxid uhličitý CO2 Vzniká při dokonalém hoření Plyn, bez barvy a zápachu, těžší než vzduch, nehořlavý Nedýchatelný Koncentrace ve vzduchu: – 3–5% obj. – zrych. dýchání, bolesti hlavy – 7–10% obj. – bezvědomí, smrt - vzduch, kyslík

Oxid siřičitý SO2 Při hoření síry a sirných sloučenin Bezbarvý plyn, ostrého štiplavého zápachu, těžší než vzduch, nehořlavý Toxický Velká akutní expozice – 0,05% obj. smrt Neposkytujeme umělé dýchání ! - vzduch, inhalace jedlé sody (NaHCO3)

Chlorovodík HCL Vzniká při požáru plastů - PVC (obaly, krytiny, izolace kabelů) Produkt všech látek obsahující chlor Bezbarvý plyn, ostrého a štiplavého zápachu, těžší než vzduch, nehoří 0,13-0,2% obj. – smrt Menší expozice – otok horních cest dých. - vzduch, inhalace roztoku jedlé sody, kyslíku, neposkytujeme umělé dýchání

Kyanovodík HCN Vzniká při hoření silonu, molitanu, umakartu, laku, vlny, peří apod. Bezbarvý plyn, s hořkomandlovvým zápachem a chutí. Lehčí než vzduch Prudce toxický plyn (plíce i kůží). Smrtelná dávka od 0,0009% obj. - vzduch, umělé dýchání a inhalace amylnitritu (kyslík). Vždy lékař !

Oxidy dusíku NOx Tzv. nitrózní plyny (No, NO2) Senážní věže, hoření umělých hnojiv, požáry některých plastů Toxický, žluto až červenohnědý plyn s dráždivými účinky, těžší než vzduch. - vzduch, inhalace sody či kyslíku, neposkytujeme umělé dýchání, je latentní až 72 hod po intoxikaci

Fosgen COCl2 Hoření chladících kapalin obsahujících freon, molekuly obsahující Cl… Bezbarvý plyn, bez chuti, zapáchající po shnilém seně Snadno reaguje s vodou – HCl Latentní. Ještě před zápachem dráždí oční sliznice a nutí ke kašli - vzduch, jedlá sůl či kyslík,

Ultrajedy Chemické sloučeniny, které v μg množstvích mohou vyvolat neléčitelné nemoci či smrt Např. PCDBF (polychlordibenzfuran) TCDBO (polychlordibenzparadioxin) Požáry PVC a látek obsahující Cl

Děkuji za pozornost… Použité zdroje: Holopírek, M: Speciální chemie v požární ochraně a hasební látky. Praha 2003, OU PO Chomutov. prezentace „Základy chemie“, Rogowski J.