Лекции по органической химии 1 курс. Введение органическая химия

• Название: Введение органическая химия
• Дата: 24.03.2023
• Размер: 1.47 Mb.
• Имя файла: Лекции по органической химии 1 курс.doc
• Тип: Документы; #1011423
• страница: 26 из 28

Состав продуктов разложения и горения полимеров

Древесина состоит из целлюлозы (52 – 59 %), лигнина (21 – 28 %), гемицеллюлозы, смолы, терпены и т.д.

Лигнин обуславливает одеревенение растительных тканей, заполняет пространство древесными клетками, где накапливается до 70 %. Аморфная масса желто-коричневого цвета. Нерастворим в крепкой H₂SO₄. Молекулярный вес 10 тысяч и выше.

Гемицеллюлоза – ряд сложных полисахаридов, служащих материалов для стенок клеток и запасными веществами для получения сахара. Неоднородна. Нерастворима в воде, не обладает восстановительными свойствами.

Целлюлоза – углевод, из которого строится состав растений (клетчатка). При полном гидролизе она целиком распадается на глюкозу. Её очень много в хлопке, льне. Минеральные кислоты ее осахаривают:

H OH CH₂OH

O

H H H

- O OH H O



H H O H H

O H

CH₂OH H OH
 ….. (C₆H₁₀O₅)_n + 3ОН^- ….

В древесине 49,5% С, 6,3% Н, 44,2% О.

До 110 ^оС удаляется влага, 150-200 ^оС – продукты разложения состоят в основном из СО₂ и Н₂О. При температуре свыше 200 ^оС образуются газообразные горючие вещества: СО, углеводороды, Н₂ и т.д.

В лабораторных условиях в первую очередь разлагается гемицеллюлоза – 220-250 ^оС, затем целлюлоза – 280-350 ^оС, затем лигнин – 280-500 ^оС.

Максимальный выход летучих веществ наблюдается при 270-450 ^оС (до 80 %).

При 400-500 ^оС – в остатке почти нет летучих веществ – тление. В состав смолистых веществ входят вода, фенолы, этиленгликоль, углеводороды, спирты, кислоты, воск, и т.д.

Оргстекло

Деполимеризация: при 300 ^оС – на 90-95 %.

CH₃ CH₃

I I

-C-CH₂-  C=CH₂

I I

COOCH₃ n COOCH₃

Могут образовываться и другие продукты при термоокислительной деструкции. При пламенном горении в основном образуется СО₂ и Н₂О.

Полистирол

До 400 ^оС деполимеризация

-СН-СН₂- СН=СН₂ n

I  I

n




При пожаре - пеплообразование, растекание, чёрный дым.

ПВХ материалы

Распад начинается уже при температуре 160-180 ^оС. Образуется HCI (до 95 % хлора переходит в него).
Хлоропреновый каучук и резина

Повышенная термическая устойчивость (такое строение, наличие галогена). Выделение НСI начинается при 200-250 ^оС и заканчивается при 400 ^оС.
Тефлон

Устойчив термически до 400 ^оС. Способен к горению только в среде, обогащенной кислородом. В условиях пожара разлагается до мономера С₂F₄.
Капрон, нитрон, шерсть

Продукты горения: СО, СО₂, Н₂О, С_nН_2n+2, HCN, NO, NO₂, NH₃ и другие (для шерсти – SO₂, H₂S, S – в виде жёлтого дыма). Комбинированное действие.


Лекция: Термическое разложение и горение полимеров.
Токсичность продуктов горения и разложения полимеров
Газообразные продукты (NH₃, HCI, CI₂, SO₂, HCN), растворимые в воде, поглощаются носовой полостью.

Нерастворимые в воде (СО) продукты проникают в лёгкие, где происходит интенсивный газообмен с кровью.

[Гопкалит – смесь 60 % MnO₂ и 40 % СuО (наполнитель патронов в противогазе для доокисления СО).

(CO + MnO₂ CO₂ + MnO )

(2MnO + O₂ (в-х)  2MnO₂ )]

Твёрдые продукты горения проникают также в дыхательные пути (бронхи, лёгкие).

Токсичные продукты горения: СО, СО₂, NH₃, Br₂, CI₂, COCI₂, HCN, H₂S, SO₂, HCI, HBr, HF, COF₂, CH₃CI, C₂H₅Br, CH₂=CHCI, HCOH, CH₃COH и т.д. Их токсичное действие увеличивается при понижении концентрации О₂ в атмосфере.

Кислород- в воздухе 21 %, Т_кип. = —185 ^оС; при 14 % - головокружение, головная боль, утомляемость; при 6 % - смерть в течении 6-8 минут.

СО₂ (в воздухе 0,05-0,04 %). Наркотическое действие. При 9 % - через 4 часа падение давления и смерть.

СО – мало растворим в воде. Получается при неполном сгорании органики. СО легко проникает через пористые материалы. Связь гемоглобина с СО прочнее, чем с О₂. Вдыхание 5 % СО в составе воздушной смеси в течении 5-10 минут - смертельно.

HCl - резкий запах, хорошо растворим в воде. Вызывает раздражение слизистых оболочек глаз, носа. Образуется при сгорании Cl – содержащих полимеров. Вызывает коррозию металлов, разрушение бетона, цемента.

HF - резкий запах, хорошо растворим в воде (плавиковая кислота). Образуется при сгорании фторсодержащих полимеров. Сильно раздражает верхние дыхательные пути человека. Вызывает коррозию металлов.

Н₂S – запах тухлых яиц. Скапливается на дне ям колодцев и т.д. Горюч. Образуется при горении шерсти, резины и т. д. В небольших количествах вызывает жжение, слезотечение, светобоязнь. В больших концентрациях – судороги и смерть от остановки дыхания. Углеводороды усиливают его действия.

SO₂ – характерный острый запах. Раздражает слизистые, травмирует лёгкие. Сухой кашель, жжение и боль в горле, слезотечение, кровотечение.

HCN – бесцветная очень неподвижная жидкость. Т_кип. =25,7 ^оС. Легче воздуха. Хорошо растворим в воде. В присутствии влаги и щелочей гидролизуется до NH₃ и НСООН, частично полимеризуется. Горюч. Хорошо проникает, действует на нервную систему. Текстильные волокна и пористые материалы легко сорбируют пары (100г влажной соломы – до 126,3мг HCN).

NO – при сгорании азотсодержащих полимеров образуются. Действует на кровь.

NO₂ - бурый газ. Раздражение слизистых. Оттёк лёгких.

NH₃ – при сгорании азотсодержащих полимеров образуется аммиак. Обладает резким запахом. Хорошо растворим в воде. Горюч. Раздражающее действие.

COCI₂ – запах прелых фруктов или сена. Тяжелее воздуха. Хорошо растворяется в органике, плохо в холодной воде. При нагревании может разлагаться: COCI₂=CO+CI₂. В воде быстро гидролизуется: COCI₂+H₂O = HCI+CO₂.

Хлор – поражает лёгкие.

Обычно действует смесь продуктов горения на человека. Повышение температуры и влажности, понижение парциального давления О₂ усиливают токсичное действие ядов.

Зависимость пожарной опасности полимеров от их химического строения
Упрочнение химических связей, соединяющих основные звенья углеродной цепи, под действием акрилонитрильных группы – СН₂—СН- и

I

CN

атомов фтора приводит к повышению термической устойчивости полимеров. Так, в сополимере стирола и акрилонитрила под действием акрилонитрильной группы прочность связи С-С в основной цепи повышается с 247,8 кДж/моль (в полистироле) до 289,8 кДж/моль (в сополимере). Высокой термической стойкостью характеризуется политетрафторэтилен (-CF₂-CF₂-)_n. В этом полимере прочность связи С-С составляет 361,2 кДж/моль, а прочность связи С-F- 453,6 кДж/моль. На прочность связи С-С повлияли атомы фтора.

Введение в основную цепь бензольных колец также повышает




т ермостойкость полимеров. Полифенилен [— — —]_n (хрупкий)
выдерживает нагревание до 240 ^оС в течение 72 ч. 86 % массы сохраняется вплоть до температуры 817 ^оС. Это связано с большой термостойкостью самого бензольного ядра (энергия образования ароматического ядра 4368,0 кДж/моль).

При наличии в полимерах связей: С=О, О-Н, Р =О, S=O, C=N, Si-О, B=N, P=N, энергия которых велика, горючесть полимеров снижается.

Кратные связи обуславливают жёсткость и высокую термическую стойкость [полиены (-CH=CH-)_n- устойчивы до 800 ^оС, полиины (карбин (-СС-)_n - до 2300 ^оС].