- •Санкт-петербургский университет государственной противопожарной службы мчс россии
- •Тема 1. Физико-химическая природа горения Введение
- •Определение горения.
- •Механизм химических реакций при горении.
- •1.3.Влияние различных факторов на скорость химических реакций при горении
- •1.4. Основные процессы, происходящие при горении.
- •1.5. Опасные факторы пожара и их воздействие на человека
- •Материальный баланс процессов горения
- •Тема 2. Пожарная опасность неорганических веществ
- •2.1. Пожарная опасность металлов
- •Образуют водород
- •2.2.2. VII группа (подгруппа VII а) Галогены (солероды)
- •2.2.3. VI группа (подгруппа VI а) Кислород и халькогены (рождающие медь)
- •2.2.4. V группа (подгруппа V а) Подгруппа азота
- •2.2.5. IV группа (подгруппа IV а) Подгруппа углерода
- •2.2.6. III группа (подгруппа III а) Подгруппа алюминия
- •2.2.7. II группа (подгруппа II а) Щелочноземельные металлы
- •2.2.8. VIII группа (подгруппа VIII а) Инертные газы
- •2.2.9. Водород
- •2.3. Классификация горючих веществ и материалов.
- •2.3.1. Окислители.
- •Тема 3. Пожароопасные свойства углеводородов
- •3.1. Ациклические предельные углеводороды (алканы)
- •1. Основные реакции алканов – реакции замещения водорода, идущие по свободно-радикальному механизму.
- •3.2. Ациклические непредельные углеводороды
- •Непредельные углеводороды
- •3.3. Галогенпроизводные углеводородов
- •3.4. Насыщенные циклические соединения (циклоалканы)
- •3.5. Ароматические углеводороды (арены)
- •3.5.1. Конденсированные циклические системы
- •Тема 4. Пожароопасные свойства кислородсодержащих органических соединений
- •4.1. Спирты
- •Классификация спиртов
- •4.1.1. Предельные одноатомные спирты
- •4.1.2. Многоатомные спирты
- •4.1.3. Фенолы
- •4.2. Простые эфиры спиртов
- •4.3. Органические перекисные соединения
- •4.4. Альдегиды и кетоны
- •4.5. Карбоновые кислоты
- •Классификация карбоновых кислот
- •4.5.1. Предельные одноосновные карбоновые кислоты
- •4.5.2. Непредельные карбоновые кислоты
- •4.5.3. Высшие жирные кислоты
- •4.5.4. Мыла
- •4.6. Сложные эфиры
- •4.6.1. Жиры
- •4.6.2. Воски
- •Тема 5. Органические соединения, содержащие серу и азот
- •5.1. Сероорганические соединения
- •5.1.1. Тиолы
- •5.1.2. Органические сульфиды
- •5.1.3. Эфиры серной кислоты
- •5.2. Азотсодержащие органические соединения
- •5.2.1. Амины
- •Первичные алифатические амины
- •Вторичные алифатические амины
- •Первичные ароматические амины
- •Химические свойства солей диазония
- •5.2.2. Цвет и строение вещества
- •5.2.3. Нитросоединения
- •Тема 6. Полимеры и полимерные материалы
- •Классификация полимеров
- •Отличительные особенности полимеров
- •6.1. Способы получения полимеров
- •6.1.1. Реакции полимеризации
- •6.1.2. Реакции поликонденсации
- •6.2. Деструкция полимеров
- •6Редельно допустимые концентрации в воздухе
- •6.3. Факторы, влияющие на термостойкость полимеров
- •6.4. Полимерные материалы
- •6.4.1. Каучуки
- •6.4.2. Пластмассы
- •6.4.3. Химические волокна
- •Тема 7. Химия огнетушащих веществ
- •7.1. Способы прекращения горения
- •Отв и способы прекращения горения
- •Применение отв для тушения пожаров различных классов
- •7. 2. Вода как отв
- •Преимущества воды как отв
- •1. Дешевизна, доступность, простота: применения, хранения, транспортировки, подачи.
- •Недостатки воды как отв
- •1. Высокая температура замерзания.
- •Если угол не устанавливается, то смачивание полное, капля тонкой пленкой растекается по поверхности твердого тела.
- •Пути повышения эффективности воды как отв
- •7.3. Пены как отв
- •7.3.1. Общая характеристика пенообразователей
- •Классификация пенообразователей по составу и назначению
- •7.3.4. Пенообразователи целевого назначения
- •7.4. Негорючие газы как отв
- •7.5. Ингибиторы горения
- •7.5.1. Хладоны как отв
- •7.5.2. Тушение порошковыми составами
- •Литература
- •Нормативные правовые акты*
4.5.4. Мыла
Мыла – соли высокомолекулярных карбоновых кислот.
С17Н35СООН +NaOHC17H35COONa+H2O
стеариновая стеарат натрия
кислота (мыло)
Мыла делятся на растворимые в воде и нерастворимые. Растворимые мыла – это натриевые и калиевые соли ВЖК. Натриевые мыла являются твердыми, а калиевые - жидкими мылами.
Соли щелочно-земельных металлов (Са, Mg, Ва) в воде не растворяются и выпадают в осадок. По этой причине моющая способность мыл в жесткой воде, содержащей соли этих металлов, резко падает.
Под моющим действием понимают способность моющих веществ и их растворов удалять с отмываемых поверхностей прилипшие частицы грязи и переводить их во взвешенное состояние в виде эмульсии и суспензии.
Моющим действием обладают соли карбоновых кислот с числом атомов углерода от 11 до 20. Соли карбоновых кислот с числом углеродных атомов меньше 10 и выше 20 моющим действием не обладают.
В кислой среде мыла разлагаются с выделением жирных кислот:
2C17H35COONa+H2SO4 2С17Н35СООН +Na2SO4
Мыла получают в качестве в мыловаренной промышленности при переработке жиров.
СН2– О – ОС – С17Н35СН2– ОН
СН – О – ОС – С17Н35 + 3NaOHСН – ОН + 3 С17Н35СООNa
СН2 – О – ОС – С17Н35 СН2– ОН
триглицерид глицерин стеарат натрия
стеариновой кислоты (мыло)
(жир)
В настоящее время широко используются поверхностно-активные вещества ПАВ (смачиватели, детергенты), представляющие собой натриевые соли сульфокислот. Сульфокислоты – производные углеводородов, в которых атом водорода замещен остатком серной кислоты – SO3H.
Схему получения типичного ПАВ можно представить следующим образом:
СН3– (СН2)15– СН2– ОН + ОНSO3HСН3– (СН2)15– СН2– ОSO3H+ Н2О
высший спирт сульфокислота
СН3– (СН2)15– СН2– ОSO3H+NaOHСН3– (СН2)15– СН2– ОSO3Na+H2O
ПАВ
4.6. Сложные эфиры
Сложными эфирами называются органические соединения, молекулы которых состоят из углеводородных радикалов (остатков спирта) и кислотных остатков, соединенных атомом кислорода.
Сложные эфиры можно рассматривать как производные кислот, у которых атом водорода в карбоксиле замещен радикалом:
R – C – O – R/
ll
O
Общая формула сложных эфиров такая же, как и у карбоновых кислот СnH2nO2.
Сложные эфиры могут быть образованы как органическими, так и неорганическими кислотами:
OH
СН3– С – О – С2Н5О =S–O–C2H5О =N–O–C2H5
ll ll ll
О OO
этиловый эфир этиловый эфир этиловый эфир
уксусной кислоты серной кислоты азотной кислоты
Номенклатура сложных эфиров
Сложные эфиры в большинстве своем называют по тем кислотам и спиртам, остатки которых участвуют в их образовании. По систематической номенклатуре сложные эфиры называют, прибавляя в качестве приставки название спиртового радикала к названию кислоты, в котором окончание “- овая” заменяется на “- оат”.
Н – С = О СН3– С = О СН3– СН2– С = О С3Н7– С = О
О – СН3О – С2Н5 О – С2Н5 О – СН3
метиловый эфир этиловый эфир этиловый эфир метиловый эфир
муравьиной уксусной пропионовой масляной
кислоты кислоты кислоты кислоты
метиловый эфир этиловый эфир этиловый эфир метиловый эфир
метановой этановой пропановой бутановой
кислоты кислоты кислоты кислоты
метилметаноат этилэтаноат этилпропаноат метилбутаноат
метилформиат этилацетат метилпропионат метилбутират
Изомерия сложных эфиров
Изомерия сложных эфиров определяется изомерией радикалов кислот и спиртов, участвующих в их образовании.
Сложные эфиры являются межклассовыми изомерами с карбоновыми кислотами, имея одинаковую общую формулу.
Физические свойства сложных эфиров
Сложные эфиры простейших и средних представителей кислот и спиртов - жидкости, легче воды, летучие, в большинстве случаев обладающие приятным запахом фруктов. Температуры кипения и плавления сложных эфиров ниже температур кипения и плавления исходных органических кислот. В воде растворимы лишь сложные эфиры с наименьшим числом углеродных атомов. Большинство сложных эфиров плохо растворяется в воде, но хорошо растворяется в органических растворителях.
Таблица 4.6.
Показатели пожарной опасности сложных эфиров
Кислоты |
Плотность , кг/м3 |
tкип |
tвспышки |
tсамовосп |
НТПР |
ВТПР |
Метилацетат СН3СООСН3 |
927 |
57,3 |
– 15 |
470 |
– 15 |
10 |
Этилацетат СН3СООС2Н5 |
884 |
77,1 |
2 |
400 |
1 |
31 |
Бутилацетат СН3СООС4Н9 |
870 |
126,1 |
29 |
421 |
25 |
57 |
Амилацетат СН3СООС5Н11 |
877 |
148,4 |
25 |
360 |
20 |
58 |
Этилацетат – жидкость с приятным запахом, легко испаряется, плохо растворяется в воде. С воздухом этилацетат образует взрывоопасные смеси. Эфир способен к электризации. При контакте с сильными окислителями (перманганатом калия КMnO4, хромовым ангидридом CrO3, перекисью натрия Na2O2) самовозгорается.
Способы получения сложных эфиров
Важнейший способ получения сложных эфиров – реакция этерификации – кислота + спирт.
Н2SO4конц.
СН3 – С –ОН + НО – СН2– СН2–СН3СН3– С – О– СН2– СН2–СН3+ Н2О
ll ll
О О
уксусная кислота пропанол-1 пропиловый эфир уксусной кислоты
(этановая) (пропилэтаноат)
С помощью метода меченых атомов доказано, что при этерификации от молекулы кислоты отщепляется гидроксил, а от молекулы спирта – водород.
Химические свойства сложных эфиров
1. Реакция этерификации
Основное химическое свойство – гидролиз сложных эфиров – расщепление сложных эфиров под действием воды. Эта реакция обратна реакции этерификации. Реакция протекает как в кислой (катализаторы реакции – протоны Н+), так и в щелочной среде (катализаторы реакции – гидроксид-ионы ОН–).
Н+,(Н2SO4разб.)
СН3– С – О– СН2– СН2–СН3+ Н2ОСН3 – С – ОН + ОН – СН2– СН2–СН3
ll ll
О О
пропиловый эфир уксусной кислоты уксусная пропанол-1
(пропилэтаноат) кислота
ОН–,(NaОН)
СН3– С – О– СН2– СН2–СН3+ Н2ОСН3 – С – ОNa+ ОН – СН2– СН2–СН3
ll ll
О О
пропиловый эфир уксусной кислоты ацетат пропанол-1
(пропилэтаноат) натрия
В присутствии щелочи реакция необратима, т.к. происходит омыление – образование солей карбоновых кислот.
В растворах разбавленных минеральных кислот соли карбоновых кислот вновь превращаются в исходную карбоновую кислоту:
2СН3СООNa+H2SO4 разб.2СН3СООН +Na2SO4
ацатат натрия уксусная кислота
2. Реакция восстановления
При восстановлении сложных эфиров образуется смесь двух спиртов:
С2Н5– С = О + 2 Н2С2Н5– СН2 – ОН + НО – СН – СН3
пропиловый спирт
О – СН – СН3 СН3
изопропиловый спирт
СН3
изопропиловый эфир
пропановой кислоты
3. Взаимодействие с аммиаком
При взаимодействии сложных эфиров с аммиаком образуются амиды:
СН3– С = О +NH3СН3– С = О + СН3– ОН
метанол
О – СН3 NH2
метилацетат амид уксусной кислоты
Применение сложных эфиров
Многие сложные эфиры обладают приятным запахом. Так, амиловый эфир муравьиной кислоты имеет запах вишни, изоамиловый эфир уксусной кислоты – запах груш. Эти эфиры идут на изготовление искусственных эссенций, используемых в производстве фруктовых вод и т.п., а также в парфюмерии.
Этилацетат используется в качестве растворителя, а также при изготовлении лекарственных средств.