CHEMIA SUBSTANCJI NIEBEZPIECZNYCH

Substancja chemiczna- to pierwiastki chemiczna i ich związki w stanie, jakim występują w przyrodzie lub zostają uzyskane ze wszystkimi dodatkami wymagalnymi dla zachowania ich trwałości, oprócz rozpuszczalników, które można oddzielić bez wpływu na stabilność i skład substancji, i z wszystkimi zanieczyszczeniami powstałymi w wyniku zastosowanego procesu produkcyjnego.

Preparaty chemiczne- to mieszaniny lub roztwory składające się, z co najmniej 2 substancji.

Właściwości fizykochemiczne:

Podstawowe:

Masa cząsteczkowa- to masa cząsteczki wyrażona w jednostkach masy otoczenia 1m (w doltach) jest ona sumą mas otoczonych wszystkich atomów tworzących cząsteczkę. Masa cząsteczkowa określa ile razy masa danej cząsteczki jest większa od 1/12 masy atomu węgla 1m = 0,166 * 10-23­­g, 1g = 6,02 * 10-23m

Masa cząsteczki tzw. Bezwzględna to rzeczywista masa cząsteczki wyrażona w kilogramach lub gramach.

Charakterystyczne właściwości fizykochemiczne substancji są często wykorzystywane ze względu na ich pozytywne skutki, ale mogą być również kłopotliwe lub niebezpieczne ze względu na ich skutki negatywne.

Stan stały- produkt jest w stanie stałym, jeżeli siła między cząsteczkami są wystarczająco silne, aby zahamować jego deformację stałą uporządkowaną..

Stan ciekły- produkt jest cieczą, jeżeli siły między cząsteczkowe nie są w stanie powstrzymać deformacji.

Stan gazowy- produkt jest gazowy, jeżeli jego cząsteczki współdziałają w sposób zupełnie niezależny.

Produkt chemiczny- (substancja, preparat), mogą zmieniać swój stan skupienia.

Przejście ze stanu stałego w stan ciekły nazywamy topnieniem.

Temperatura topnienia- jest to temperatura, w której ciało stałe przechodzi w ciecz (aceton –94,6°C, woda 0°C, ołów 327°C).

Przejście ze stanu ciekłego w stan gazowy nazywamy krzepnięciem.

Krzepnięcie- jest to temperatura, w której substancja przechodzi ze stanu ciekłego w stan stały.

Przejście ze stanu ciekłego w stan gazowy nazywamy parowaniem.

Parowanie- (temperatura wrzenia) jest to temperatura, w której substancja przechodzi ze stanu ciekłego w parę (aceton 56,1°C, woda 100°C).

Skutek pozytywny umożliwia destylację ropy. Skutek negatywny całkowicie wypłukuje rozpuszczalnik.

Przejście ze stanu gazowego do stanu ciekłego nazywamy kondensacją lub skraplaniem.

Gęstość produktu względem powietrza- jest to stosunek masy objętości pary substancji do masy powietrza o tej samej objętości.

Prężność pary nasyconej- jest to prężność, powyżej, której ciecz przestaje parować. Ciśnienie pary wzrasta wraz z temperaturą.

Stężenie pary nasyconej- jest to ilość pary wyrażonej w gramach lub m3.

Wskaźnik parowania- jest to pojęcie empiryczne określone w stosunku do prędkości parowania eteru wynoszącej 1.

Temperatura zapłonu- to minimalna temperatura, do której należy doprowadzić ciecz, aby para zapaliła się przy udziale płomienna.

Temperatura samozapłonu- jest to minimalna temperatura konieczna do zapalenia produktu i utrzymywanie procesu spalania bez płomienia.

Spalanie- proces fizykochemiczny, w którego wyniku zachodzą z dużą szybkością reakcje chemiczne między paliwem a utleniaczem, wydziela się duża ilość energii.

Proces spalania charakteryzuje się możliwością samo podtrzymywania i rozprzestrzeniania się w postaci płomienia, towarzyszy mu zjawisko świecenia.

Szybkość reakcji spalenia należy do składu i początkowych parametrów mieszaniny palnej.

Rozróżnia się spalanie:

-          Laminarne-, gdy w spalanej mieszaninie nie ma ruchu burzliwego,

-          Turbularne-, gdy w spalanej mieszaninie występuje ruch burzliwy,

-          Dyfuzyjne- podczas dyfuzyjnego mieszania się paliwa gazowego z utleniaczem gazowym,

-          Naddźwiękowe- to spalanie gazowego paliwa w strumieniu utleniacza w prędkości naddźwiękowej.

Wybuch- to zespół zjawisk towarzyszących bardzo szybkiemu przejściu układu z jednego stanu równowagi w drugi z wyzwoleniem dużej ilości energii.

Wybuch:

-          Fizyczny-, gdy układ ulega tylko zmianom fizycznym,

-          Chemiczny-, gdy przyczyną tego wybuchu jest bardzo szybka silnie egzoenergetyczna reakcja chemiczna, przebiegająca z powstaniem dużej ilości produktów gazowych.

Wybuchy (inaczej pożar) możne powstać, gdy zaistnieje czasowa i przestrzenna zbieżność następujących elementów:

-          Materiału palnego,

-          Czynnika utleniającego,

-          Źródła zapłonu.

Materiały palne:

-          Gazy palne,

-          Ciecze, których para zpowietrza tworzą palne lub wybuchowe,

Czynniki utleniające:

-          Tlen z powietrza,

-          Tlen w związkach nadtlenkowych,

-          Związki zawierające grupy bogate w tlen.

Źródła zapłonu:

Rodzaje źródła zapłonu:

-          Punktowe,

-          Liniowe,

-          Powierzchniowe,

-          Pojemnościowe.

Zapoczątkowanie spalania:

1)       Gazy- zapalają się przez samozapalenie, zapłon ograniczonej przestrzeni mieszaniny palnej pod wpływem jakiegokolwiek źródła ciepła, którego temperatura znacznie przewyższa temperaturę samozapłonu,

2)       Ciecze- pary cieczy w mieszaninie z powietrzem zapalają się przez osiągnięcie temperatury zapłonu,

3)       Pyły- w zależności czy dotyczy to pyłu osiadłego czy obłoku pyłu. Zapłon pyłu osiadłego jest charakteryzowany przez: kum. Tlenia, jest to najniższa temperatura gorącej powierzchni, w której pyl osiadły swobodnie w warstwie o grubości 5 mm ulega zapłonu u określonym czasie (do 2h). Jest to najniższa temperatura gorącej powierzchni, od której obłok pyłu najłatwiej zapalnym stężeniem ulega samozapaleniu.

Zapłon obłoku pyłu charakteryzuje temperatura samozapłonu, dolna granica wybuchowości, oraz minimalna granica zapłonu.

Dolna granica wybuchowości- (DGW)- to najniższe stężenie składnika polnego w mieszaninie z powietrzem lub innym utleniaczem, przy którym zapłon pod wpływem czynnika inicjującego jest już możliwy.

Górna granica zapłonu- (GGW)- to najwyższe stężenie składnika polnego w mieszaninie z powietrzem lub innym utleniaczem, przy którym zapłon pod wpływem czynnika inicjującego jest jeszcze możliwa.

Roztwory Ciekłe i Gazowe.

Roztwory właściwe- są mieszaninami fizycznie jednorodnymi składającymi się z 1 lub kilku substancji rozpuszczalnych w danym rozpuszczalniku.

Skład ilościowy roztworu określamy podając stężenie poszczególnych składników, czyli ich zawartość w określonej masie lub objętości roztworu w danej temperaturze.

Stężenie procentowe.

1)       Procent masowy- zwany też procentem (%), wagowym (% m/m). Określa masę (liczbę gramów) substancji rozpuszczonej w 100 g roztworu.

Np. 15% m/m roztworu NaCL
15 g NaCL.... w 100 g roztworu
            ms

Cp = --------- * 100

            mr

     mr­ =  ms   + ma

100 g = 15 g + x

x =85 g H2O

1)       Procent masowo objętościowy- (% m/v), określa liczbę gramów substancji rozpuszczonej w 100 ml roztworu.

Tą jednostkę stosuje się w przypadku roztworu rozcięczonego.

1)       Procent objętościowy- (% v/v), określa objętość (liczbę moli) substancji rozpuszczonej w 100 ml roztworu.

Ten sposób wyróżnia skład roztworu stosowany jest zwykle dla roztworów cieczy w cieczy lub gazu w cieczy.

Stężenie molowe.

1)       Sprężenie molowe- określa liczbę moli substancji rozpuszczonej w 1l roztworu.

   C= n/v [mol/l, mmol/ml]

          N= m/M [g/gmol= mol]

1)       Stężenie molalne- podaje liczbę substancji rozpuszczonej w 1 kg rozpuszczalnika.

M= n/ma

2)       Stężenie molarne- podaje liczbę moli substancji rozpuszczonej w 1 kg roztworu.

W rozcieńczonych roztworach wodnych molalność = molarności = molowości

Gęstość rozpuszczalnika musi być zbliżona do 1.

Ułamkiem molowym xi składnika nazywamy stosunek liczby moli tego składnika ni do ogólnej liczby moli w roztworze:

           ni

Xi = ­­­­------

           n

Suma ułamków molowych wszystkich składników wynosi 1.

Mnożąc ułamek molowy przez 100 wartość tego ułamka wyrażamy w % (procentach) molowych.

Ppm- to określone stężenie w częściach na milion

Ppb- oznacza ile części wagowych danej substancji znajduje się w 109 części wagowych roztworu.

MEq/l- liczba miligram w równoważników w 1000 ml.

1%=10g/l=1000ml/100ml=105ppm=106mg/100ml

1g/l=0,1%=100mg/ml=1000ppm=105mg/100ml

1mg/100ml=0,001%=0,01g/l=10ppm=1000mp/100ml

1ppm=0,0001%=0,001g/l=0,0mp/100ml=100mg/100ml

mg- mikrogram.

Definicje podstawowe:

Gęstość- masa właściwa, jest to stosunek masy do objętości danej substancji.

                                  D= m/v

Gęstość węglowa- to stosunek gęstości substancji do gęstości wybranej substancji odniesienia.

Dla ciał stałych i cieczy gęstości wyrażane są w stosunku do cieczy najczęściej do wody 1g/cm3. Dla gazu i pary gęstości wyrażone są w stosunku do powietrza (w warunkach standardowego ciśnienia i temperatury).

Rozpuszczalność- to ilość substancji, która rozpuszcza się w danej ilości rozpuszczalnika tworząc roztwór nasycony, może być wyrażona w kg/m3 lub mol/l.

Rozpuszczalność ciała stałego w cieczy zależy od temperatury rośnie z temperaturą, w przypadku gazu rozpuszczalność maleje ze wzrostem temperatury.

Definicje dodatkowe.

Temperatura krytyczna- to temperatura, powyżej, której gazu nie można skroplić przez podwyższenie ciśnienia.

Stan krytyczny- to...