ZÁKLADY CHEMIE v požární ochraně

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

2. 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)

3. HOŘLAVINY a jejich dělení

4. 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.)

6. 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 …

7. 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

8. 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.)

9. 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

10. 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.

11. 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

12. Třídění hořlavých kapalindle ČSN 65 0201

13. Teplotní třídy

14. 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

15. 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 !

16. Oblasti výbušnosti

17. 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

18. Porovnání některých požárně technických charakteristik pohonných hmot

19. HOŘENÍ

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

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

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

24. 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)

25. 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

26. Fáze požáru

27. 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

28. 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.

29. Fáze požáru

30. Toxické zplodiny hoření

31. 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 !!!

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

33. 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…

34. 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

35. 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)

36. 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

37. 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 !

38. 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

39. 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,

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

41. 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.