m_masoudnia
28th December 2008, 10:37 PM
آب ، معمول ترین ماده خاموش کننده در جریان حریق است ، ولی از آنجا که موادی
وجود دارند که با آن واکنش میدهند، کاربرد آب ممکن است گاهی شدت آتش را
افزایش دهد و حتی در برخی مواقع باعث ایجاد انفجار شود. از طرف دیگر کاربرد
آب ممکن است واکنش های شیمیایی را سبب شود که منجر به ایجاد بخارات سمی گردد. همچنین موادی وجود دارند که به عنوان ماده آتش زا مطرح اند. یک ماده آتش زا ممکن است خود به خود در هوا مشتعل شده و بسوزد.به منظور جلو گیری از واکنش چنین موادی با هوای محیط باید آنها را در مایعات نگهداری نمود و یا اطراف آنها را به وسیله یک گاز بی اثر احاطه کرد. به طور کلی اینگونه مواد رادر این فصل به صورت زیر طبقه بندی شده اند.
1- فلزات واکنش دهنده با آب
فلزات قلیایی(گروه IA جدول تناوبی) و قلیایی خاکی (گروه IIA ) واکنش دهنده هایی قوی می باشند. برخی از این فلزات مانند لیتیم ، سدیم، پتاسیم ، منیزیم و کلسیم ارزش تجاری زیادی را داشته و به مقدار زیادی در صنایع ، مورد مصرف قرارمی گیرند.
فلزات قلیایی و قلیایی خاکی بسیار فعال هستندبه حدی که نمی توانند به صورت فلز در آب حضور داشته باشند و در واقع در آب به صورت یک نمک مطرح هستند.هنگامی که این فلزات در مجاورت باآب، قرار گیرند پیوندهای مولکولی آب را گسسته و سبب میشوند که هیدروپن آزاد گردد و از آنجا که واکنش بین فلزات قلیایی و قلیایی خاکی با آب حرارت زیادی را به وجود می آورد گاز هیدروپن مشتعل شده و چنین اشتعالی گاهی تبدیل به یک انفجار شدید می شود.
2Li +2H2O 2LiOH +H2 + مقدار زیادی انرژی
همانطور که ملاحظه می شود خطر دیگری که اختلاط آب با فلزات مذکور ایجاد می کند تشکیل موادی است که شدیدا خاصیت خورندگی دارند . این مواد در واقع همان بازها یا هیدروکسیدها هستند.
چهار فلز دیگر واکنش دهنده با آب زیر کونیوم ، تیتانیوم ، آلومینیم و روی میباشند که با آب شدیدا واکنش داده و ایجاد هیدروپن می کنند. مقدار هید روپن ایجاد شده بستگی به خلوص فلز و اندازه ذرات دارد. همچنین هنگامی که این مواد با آب وارد واکنش شوند ممکن است ترکیباتی را به صورت پراکسید و یا یک اکسید کننده به وجود آورند و این خود بر خطرات اینگونه مواد می افزاید.
Ti + 2H2O TiO2 +H2 +انرژی
2AL +3H2O AL2O3 +H2 +انرژی
خطر دیگری که فلزات مذکور دارا هستند هنگامی است که به شکل گرد و غبار و پودر مطرح باسند در این حالت میتوانند با اکسیزن هوا ترکیب شده و ایجاد احتراق یا انفجار نمایند. از این رو این فلزات را هنگامی که به صورت پودر باشند باید همانند مواد قابل احتراق و انفجار، تحت قوانین خاص حمل و نقل نمود. و به طور کلی این فلزات باید در ظروفی که به طور کاملا محکم بسته شده اند ، حمل و نقل شوند و بهتر است که در داخل این ظروف یک مایع مهار کننده مانند نفت ریخته شود.
2- ترکیبات دو تایی
یک ترکیب دو تایی ، شامل دو نوع اتم مختلف است. به عنوان مثال نمک طعام و آب( H2O ) در واقع ترکیبات دو تایی هستند ولی اکسیزن ( O2 ) و یا هیدروزن سیانید ( HCN) را نمی توان جزء ترکیبات دوتایی دانست. انواع معینی از ترکیبات دوتایی باآب واکنش می دهند که شامل هیدرید ها ( Hydrides ) ،کاربیدها نیتریدها و فسفیدها می باشند.
هیدریدها
هیدریدها گروهی از مواد غیر آلی هستند که از یک فلز و هیدروزن تشکیل شده اند. فلز موردنظر یک عنصر واکنش دهنده با آب است و معمولا یکی از انواع فلزات قلیایی است. هنگامی که هیدریدها با آب در تماس قرار گیرند، گاز هیدروزن آزاد نموده و علاوه بر آن یک محلول قلیایی را نیز ایجاد می کنند.
NaH +H2O NaOH + H2
کاربیدها
کاربیدها گروهی از ترکیبات دوتایی هستند که شامل کربن و یک عنصر دیگر می باشند. تمام کاربیدها با آب واکنش نمیدهند ولی کاربید کلسیم ، کاربید آلومینیم ، کاربید بریلیوم و کاربید منیزیم جزء ترکیبات واکنش دهنده با آب هستند. هنگامی که آب با کاربید کلسیم واکنش میدهد یک گاز ناپایدار و شدیدا قابل اشتعال به نام استیلن ایجاد میشود. محصول دیکر این واکنش یک ماده بسیار محرق به نام هید روکسید کلسیم خواهد بود.
CaC2 + 2H2O Ca(OH)2 +C2H2
کاربید آلومینیم و کاربید بریلیوم در واکنش با آب ، گاز متان تولید میکنند در حالیکه کاربید منیزیم در این واکنش گاز پروپان را آزاد می نماید. همان طور که می دانیم هر یک از این گازها شدیدا قابل اشتعال است. همانند کاربید کلسیم ، کاربیدهای مذکور نیز در واکنش با آب ایجاد محلول های شدیدا قلیایی و خورنده را می کنند.
نیتریدها
نیتریدها ترکیبات دو تایی هستند که حاوی یون نیترید می باشند. هنگامی که این ترکیبات با آبدر تماس قرار گیرند با آن ترکیب شده و ایجاد گاز آمونیاک را می نمایند. این گاز قابل اشتعال و خورنده است. علاوه بر آن، همانند سایر ترکیبات دو تایی واکنش دهنده با آب محصولات جانبی معمول در چنین واکنش هایی یک محلول خورنده قوی است. به عنوان مثال نیترید لیتیم طی واکنش زیر با آب واکنش می دهد.
Li3N + 3H2O 3LiOH +NH3
فسفیدها
فسفیدها ترکیباتی هستند که شامل یون فسفید می باشند هنگامی که این ترکیبات با آب واکنش دهند یک گاز بسیار سمی و قابل اشتعال به نام فسفین و هیدروکسید مربوطه را ایجاد می نمایند. به عنوان مثال:
Ca3P2 + H2O 3Ca (OH)2 + 2PH3
3-کلریدهای معدنی
تعداد زیادی از کلریدهای معدنی وجود دارند که در هنگام تماس با آب واکنش نمی دهند. این ترکیبات عموما کلریدهایی هستند که از فلزات قلیایی و قلیایی خاکی تشکیل شده اند ولی ترکیبی مانند کلرید آلومینیم با آب شدیدا واکنش میدهد و در اثر این واکنش اسید هیدروکلریک ( یک اسید قوی ) و هیدروکسید آلومینیم ( یک باز ضعیف) ایجاد می شود.
ALCL3 + 3H2O 3HCL + AL(OH)3
موادی که با بخارات سوزاننده هیدروژن کلراید تماس یابند تخریب شده و این بخارات چنانچه استنشاق شوند به بافت ریه صدمه وارد می کنند.
کلریدهای فلزی دیگری نیز به عنوان ترکیبات خطرناک مطرح اند که عبارتند از:پنتا کلرید آنتیموان که در تماس با آب ایجاد یک واکنش همراه با مقادیر زیادی گرما می نماید.
تری کلرید بور در واکنش با آب می جوشد و مایعی را به وجود می آورد که ایجاد کننده بخارات اسید بوریک و هیدروکلریک است.
اکسی کلرید فسفر با آب واکنش داده ، ایجاد بخارات اسیدهای هیدروکلوریک و فسفریک را می نماید.
4- پراکسیدها
اگر چه معمول است که همیشه پراکسیدها را به عنوان مواد ناپایدار مورد بحث و بررسی قرار دهند ولی در این مبحث نیز باید تاکید نمود که پراکسیدهای حاوی فلزات قلیایی با آب واکنش می دهند . این ترکیبات هنگامی که در مجاورت با آب سرد قرار گیرند پراکسید هیدروژن و هنگامی که با آب داغ تماس یابند مقادیر زیادی اکسیژن به وجود می آورند.
Na2O2 +2H2O(سرد) H2O2 + 2 NaOH
Na2O2+ 2H2O (داغ) O2 + 4 NaOH
5- مواد آتش زا
مواد آتش زا موادی هستند که خود به خود با هوا وارد واکنش میشوند . موادی که در هوای مرطوب واکنش دهند، در واقع مواد واکنش دهنده با آب هستند. در حالیکه موادی که در هوای خشک واکنش دهند مواد آتش زا می باشند. این مواد هنگامی که باهوا تماس یابند ایجاد شعله می کنند. یک مثال معمول مواد آتش زا فسفر ( سفید و زرد ) است. به همین دلیل هم آن را همیشه در آب نگه می دارند زیرا به محض تماس با هوا شروع به سوختن می کند. سالهاست که این ماده در ارتش برای ساخت گلوله و غیره استفاده می شود. هنگامی که بمب های فسفری منفجر شوند فسفر در تمام جهات پخش شده و منطقه وسیعی را به آتش می کشد.
6- ترکیبات آلی فلزی
ترکیبات آلی فلزی ترکیباتی هستند که در آنها یک اتم فلزی به یک اتم کربن متصل شده است. تعدادی از آنها به عنوان مایعات یا جامدات آتش زا می باشند. در هر حال نباید بدون انحلال سریع ، آنها را در حضور آب و هوا مورد مصرف قرار داد. این مواد غالبا در حلال هایی که آتش زا نباشند حمل می شوند معمول ترین این ترکیبات تترا اتیل سرب است. همان طور که گفته شد این ماده خود به تنهایی یک ماده واکنش دهنده با آب و هواست ولی هنگامی که در بنزین قرار گیرد با آب و هوا وارد واکنش نمی شود. حریق هایی که این ماده در آنها وجود داشته باشد ایجاد اکسید سرب را می نماید که بسیار سمی است . اتیل سدیم نیز یکی دیگر از ترکیبات آلی فلزی معمول است که وقتی با آب تماس یابد با آن وارد واکنش شده و گاز اتان را به وجود می آورد.
C2H5Na + H2O NaOH + C2H6
به این ترتیب چنانچه در حریق هایی اتیل سدیم هم وجود داشته باشد کاربرد آب به عنوان یک ماده خاموش کننده ، شدت حریق را افزایش میدهد. دیگر ترکیبات فلزی آلی مهم عبارتند از: تری متیل آلومینیم، دی متیل کادمیوم، تترا متیل قلع و تری ایزو بوتیل آلومینیم.
وجود دارند که با آن واکنش میدهند، کاربرد آب ممکن است گاهی شدت آتش را
افزایش دهد و حتی در برخی مواقع باعث ایجاد انفجار شود. از طرف دیگر کاربرد
آب ممکن است واکنش های شیمیایی را سبب شود که منجر به ایجاد بخارات سمی گردد. همچنین موادی وجود دارند که به عنوان ماده آتش زا مطرح اند. یک ماده آتش زا ممکن است خود به خود در هوا مشتعل شده و بسوزد.به منظور جلو گیری از واکنش چنین موادی با هوای محیط باید آنها را در مایعات نگهداری نمود و یا اطراف آنها را به وسیله یک گاز بی اثر احاطه کرد. به طور کلی اینگونه مواد رادر این فصل به صورت زیر طبقه بندی شده اند.
1- فلزات واکنش دهنده با آب
فلزات قلیایی(گروه IA جدول تناوبی) و قلیایی خاکی (گروه IIA ) واکنش دهنده هایی قوی می باشند. برخی از این فلزات مانند لیتیم ، سدیم، پتاسیم ، منیزیم و کلسیم ارزش تجاری زیادی را داشته و به مقدار زیادی در صنایع ، مورد مصرف قرارمی گیرند.
فلزات قلیایی و قلیایی خاکی بسیار فعال هستندبه حدی که نمی توانند به صورت فلز در آب حضور داشته باشند و در واقع در آب به صورت یک نمک مطرح هستند.هنگامی که این فلزات در مجاورت باآب، قرار گیرند پیوندهای مولکولی آب را گسسته و سبب میشوند که هیدروپن آزاد گردد و از آنجا که واکنش بین فلزات قلیایی و قلیایی خاکی با آب حرارت زیادی را به وجود می آورد گاز هیدروپن مشتعل شده و چنین اشتعالی گاهی تبدیل به یک انفجار شدید می شود.
2Li +2H2O 2LiOH +H2 + مقدار زیادی انرژی
همانطور که ملاحظه می شود خطر دیگری که اختلاط آب با فلزات مذکور ایجاد می کند تشکیل موادی است که شدیدا خاصیت خورندگی دارند . این مواد در واقع همان بازها یا هیدروکسیدها هستند.
چهار فلز دیگر واکنش دهنده با آب زیر کونیوم ، تیتانیوم ، آلومینیم و روی میباشند که با آب شدیدا واکنش داده و ایجاد هیدروپن می کنند. مقدار هید روپن ایجاد شده بستگی به خلوص فلز و اندازه ذرات دارد. همچنین هنگامی که این مواد با آب وارد واکنش شوند ممکن است ترکیباتی را به صورت پراکسید و یا یک اکسید کننده به وجود آورند و این خود بر خطرات اینگونه مواد می افزاید.
Ti + 2H2O TiO2 +H2 +انرژی
2AL +3H2O AL2O3 +H2 +انرژی
خطر دیگری که فلزات مذکور دارا هستند هنگامی است که به شکل گرد و غبار و پودر مطرح باسند در این حالت میتوانند با اکسیزن هوا ترکیب شده و ایجاد احتراق یا انفجار نمایند. از این رو این فلزات را هنگامی که به صورت پودر باشند باید همانند مواد قابل احتراق و انفجار، تحت قوانین خاص حمل و نقل نمود. و به طور کلی این فلزات باید در ظروفی که به طور کاملا محکم بسته شده اند ، حمل و نقل شوند و بهتر است که در داخل این ظروف یک مایع مهار کننده مانند نفت ریخته شود.
2- ترکیبات دو تایی
یک ترکیب دو تایی ، شامل دو نوع اتم مختلف است. به عنوان مثال نمک طعام و آب( H2O ) در واقع ترکیبات دو تایی هستند ولی اکسیزن ( O2 ) و یا هیدروزن سیانید ( HCN) را نمی توان جزء ترکیبات دوتایی دانست. انواع معینی از ترکیبات دوتایی باآب واکنش می دهند که شامل هیدرید ها ( Hydrides ) ،کاربیدها نیتریدها و فسفیدها می باشند.
هیدریدها
هیدریدها گروهی از مواد غیر آلی هستند که از یک فلز و هیدروزن تشکیل شده اند. فلز موردنظر یک عنصر واکنش دهنده با آب است و معمولا یکی از انواع فلزات قلیایی است. هنگامی که هیدریدها با آب در تماس قرار گیرند، گاز هیدروزن آزاد نموده و علاوه بر آن یک محلول قلیایی را نیز ایجاد می کنند.
NaH +H2O NaOH + H2
کاربیدها
کاربیدها گروهی از ترکیبات دوتایی هستند که شامل کربن و یک عنصر دیگر می باشند. تمام کاربیدها با آب واکنش نمیدهند ولی کاربید کلسیم ، کاربید آلومینیم ، کاربید بریلیوم و کاربید منیزیم جزء ترکیبات واکنش دهنده با آب هستند. هنگامی که آب با کاربید کلسیم واکنش میدهد یک گاز ناپایدار و شدیدا قابل اشتعال به نام استیلن ایجاد میشود. محصول دیکر این واکنش یک ماده بسیار محرق به نام هید روکسید کلسیم خواهد بود.
CaC2 + 2H2O Ca(OH)2 +C2H2
کاربید آلومینیم و کاربید بریلیوم در واکنش با آب ، گاز متان تولید میکنند در حالیکه کاربید منیزیم در این واکنش گاز پروپان را آزاد می نماید. همان طور که می دانیم هر یک از این گازها شدیدا قابل اشتعال است. همانند کاربید کلسیم ، کاربیدهای مذکور نیز در واکنش با آب ایجاد محلول های شدیدا قلیایی و خورنده را می کنند.
نیتریدها
نیتریدها ترکیبات دو تایی هستند که حاوی یون نیترید می باشند. هنگامی که این ترکیبات با آبدر تماس قرار گیرند با آن ترکیب شده و ایجاد گاز آمونیاک را می نمایند. این گاز قابل اشتعال و خورنده است. علاوه بر آن، همانند سایر ترکیبات دو تایی واکنش دهنده با آب محصولات جانبی معمول در چنین واکنش هایی یک محلول خورنده قوی است. به عنوان مثال نیترید لیتیم طی واکنش زیر با آب واکنش می دهد.
Li3N + 3H2O 3LiOH +NH3
فسفیدها
فسفیدها ترکیباتی هستند که شامل یون فسفید می باشند هنگامی که این ترکیبات با آب واکنش دهند یک گاز بسیار سمی و قابل اشتعال به نام فسفین و هیدروکسید مربوطه را ایجاد می نمایند. به عنوان مثال:
Ca3P2 + H2O 3Ca (OH)2 + 2PH3
3-کلریدهای معدنی
تعداد زیادی از کلریدهای معدنی وجود دارند که در هنگام تماس با آب واکنش نمی دهند. این ترکیبات عموما کلریدهایی هستند که از فلزات قلیایی و قلیایی خاکی تشکیل شده اند ولی ترکیبی مانند کلرید آلومینیم با آب شدیدا واکنش میدهد و در اثر این واکنش اسید هیدروکلریک ( یک اسید قوی ) و هیدروکسید آلومینیم ( یک باز ضعیف) ایجاد می شود.
ALCL3 + 3H2O 3HCL + AL(OH)3
موادی که با بخارات سوزاننده هیدروژن کلراید تماس یابند تخریب شده و این بخارات چنانچه استنشاق شوند به بافت ریه صدمه وارد می کنند.
کلریدهای فلزی دیگری نیز به عنوان ترکیبات خطرناک مطرح اند که عبارتند از:پنتا کلرید آنتیموان که در تماس با آب ایجاد یک واکنش همراه با مقادیر زیادی گرما می نماید.
تری کلرید بور در واکنش با آب می جوشد و مایعی را به وجود می آورد که ایجاد کننده بخارات اسید بوریک و هیدروکلریک است.
اکسی کلرید فسفر با آب واکنش داده ، ایجاد بخارات اسیدهای هیدروکلوریک و فسفریک را می نماید.
4- پراکسیدها
اگر چه معمول است که همیشه پراکسیدها را به عنوان مواد ناپایدار مورد بحث و بررسی قرار دهند ولی در این مبحث نیز باید تاکید نمود که پراکسیدهای حاوی فلزات قلیایی با آب واکنش می دهند . این ترکیبات هنگامی که در مجاورت با آب سرد قرار گیرند پراکسید هیدروژن و هنگامی که با آب داغ تماس یابند مقادیر زیادی اکسیژن به وجود می آورند.
Na2O2 +2H2O(سرد) H2O2 + 2 NaOH
Na2O2+ 2H2O (داغ) O2 + 4 NaOH
5- مواد آتش زا
مواد آتش زا موادی هستند که خود به خود با هوا وارد واکنش میشوند . موادی که در هوای مرطوب واکنش دهند، در واقع مواد واکنش دهنده با آب هستند. در حالیکه موادی که در هوای خشک واکنش دهند مواد آتش زا می باشند. این مواد هنگامی که باهوا تماس یابند ایجاد شعله می کنند. یک مثال معمول مواد آتش زا فسفر ( سفید و زرد ) است. به همین دلیل هم آن را همیشه در آب نگه می دارند زیرا به محض تماس با هوا شروع به سوختن می کند. سالهاست که این ماده در ارتش برای ساخت گلوله و غیره استفاده می شود. هنگامی که بمب های فسفری منفجر شوند فسفر در تمام جهات پخش شده و منطقه وسیعی را به آتش می کشد.
6- ترکیبات آلی فلزی
ترکیبات آلی فلزی ترکیباتی هستند که در آنها یک اتم فلزی به یک اتم کربن متصل شده است. تعدادی از آنها به عنوان مایعات یا جامدات آتش زا می باشند. در هر حال نباید بدون انحلال سریع ، آنها را در حضور آب و هوا مورد مصرف قرار داد. این مواد غالبا در حلال هایی که آتش زا نباشند حمل می شوند معمول ترین این ترکیبات تترا اتیل سرب است. همان طور که گفته شد این ماده خود به تنهایی یک ماده واکنش دهنده با آب و هواست ولی هنگامی که در بنزین قرار گیرد با آب و هوا وارد واکنش نمی شود. حریق هایی که این ماده در آنها وجود داشته باشد ایجاد اکسید سرب را می نماید که بسیار سمی است . اتیل سدیم نیز یکی دیگر از ترکیبات آلی فلزی معمول است که وقتی با آب تماس یابد با آن وارد واکنش شده و گاز اتان را به وجود می آورد.
C2H5Na + H2O NaOH + C2H6
به این ترتیب چنانچه در حریق هایی اتیل سدیم هم وجود داشته باشد کاربرد آب به عنوان یک ماده خاموش کننده ، شدت حریق را افزایش میدهد. دیگر ترکیبات فلزی آلی مهم عبارتند از: تری متیل آلومینیم، دی متیل کادمیوم، تترا متیل قلع و تری ایزو بوتیل آلومینیم.