Аварийно химически опасных веществ

Физико-химические свойства АХОВ во многом определяют их способность переходить в основное поражающее состояние и создавать поражающие концентрации.

Агрегатные состояния вещества - это состояния (фазы) одного и того же вещества, переходы между которыми сопровождаются скачкообразными изменениями ряда физических свойств (плотности, энтропии). Различают твердое, жидкое и газообразное агрегатные состояния. Существование у одного вещества нескольких агрегатных состояний обусловлено различием в тепловом движении молекул и в их взаимодействии. При обычном условии АХОВ могут быть в твердом, жидком и газообразном состоянии. Однако при производстве, использовании, хранении и перевозках этих веществ их агрегатное состояние может отличаться от такового в обычных условиях. (Пример - аммиак).

Молекулярная масса (М_r) – сумма атомных масс всех атомов входящих в молекулу вещества. В химии традиционно используют не абсолютные значения молекулярных масс, а относительные. Относительной молекулярной массой вещества (М_r) [r – relative - относительный] называется величина, равная отношению средней массы молекулы к 1/12 массы атома углерода ¹²С. 1/12 часть массы атома углерода ¹²С принята за единицу массы и называется атомная единица массы (а. е.м.). 1 а. е.м. = 1,66×10^-27 кг.

ПЛОТНОСТЬ (ρ)- массовое содержание вещества в единице объема [кг/м³]. Играет важную роль при оценке показателей, характеризующих химическое заражение. Если плотность АХОВ больше плотности воды, то эти вещества будут проникать в глубь водоема, заражая его. Если плотность газовой фазы АХОВ больше плотности воздуха, то на начальном этапе образования зараженного облака оно будет скапливаться в пониженных местах рельефа местности.

Максимальная концентрация (C_max) - это количество вещества, содержащееся в единице объема его насыщенного пара при данной температуре в замкнутой системе, когда жидкая и газообразная фазы находятся в равновесии. Она характеризует способность вещества переходить в парообразное состояние, поэтому раньше эту характеристику называли «летучесть», [мг/л; мг/м3].

ДАВЛЕНИЕ НАСЫЩЕННОГО ПАРА (p) – давление пара находящегося в равновесии с жидкостью или твердым телом при данной температуре. Эта характеристика, наряду с C_max определяет его летучесть и соответственно продолжительность химического заражения территории. Чем выше давление насыщенного пара, тем выше его способность к испарению и тем менее стойким будет заражение территории. Измеряется в гектопаскалях ([гПа]; 1атм = 1000 гПа; 1гПа = 0,75 мм рт.ст. = 10 мм вод.ст.). 1атм = 100 кПа.

ВЯЗКОСТЬ (η) -свойство жидких и газообразных сред оказывать сопротивление их течению, (то есть перемещению одного слоя относительно другого) под действием внешних сил. Вязкость влияет на характер поведения АХОВ в аварийной ситуации (характер дробления, впитывания и др.). Обозначается греческой буквой эта (η). Измеряется в [Па·с] или в сантипуазах [сП]: 1мПа·с = 1сП.

Поверхностное натяжение (σ) характеризует поверхность раздела двух фаз и определяется как работа, затрачиваемая на создание единицы площади поверхности раздела фаз при постоянной температуре (представляет собой работу обратимого изотермического образования единицы площади этой поверхности). Обозначается буквой сигма (σ) [1 МДж/м² = 1МН/м = 1эрг/см² = 1 дин/см].

Поверхностное натяжение выражается в стремлении вещества уменьшить избыток своей потенциальной энергии на границе раздела фаз. Поверхностное натяжение жидкости часто определяют как силу, действующую на единицу длины контура поверхности раздела фаз и стремящуюся сократить эту поверхность до минимума. Благодаря поверхностному натяжению капля жидкости при отсутствии внешних воздействий принимает форму шара.

ТЕПЛОТА ИСПАРЕНИЯ L_исп. (теплота парообразования)- количество теплоты, которое необходимо сообщить веществу в равновесном изобарно-изотермическом процессе, чтобы перевести его из жидкого состояния в газообразное. Обозначается L_исп. [Дж/кг; ккал/кг; Дж/моль] Она определяет характер выброса и последующего испарения АХОВ.

ТЕПЛОЕМКОСТЬ (с_р) – количество теплоты, поглощаемой телом при нагревании на 1 градус. Теплоемкость, отнесенная к единице массы вещества, называется удельной теплоемкостью. Обозначается с_р [Дж/(моль·К); кДж/(кг·К)]. Теплоемкость, как и теплота испарения, определяет характер выброса и последующего испарения АХОВ.

ТЕМПЕРАТУРА КИПЕНИЯ (t_кип) – это температура равновесного перехода жидкости в пар при постоянном внешнем давлении. Если это давление равно нормальному атмосферному (760 мм рт. ст.), то такая температура кипения называется точкой кипения. Она позволяет косвенно судить о летучести АХОВ и характеризует продолжительность поражающего действия. Чем выше температура кипения вещества, тем оно медленнее испаряется.

ТЕМПЕРАТУРА плавления (t_плав) – температура равновесного фазового перехода твердого вещества в жидкое состояние или обратно при постоянном внешнем давлении. Для веществ, которые плавятся при температуре ниже 20 ^оС, ее называют также температурой замерзания. Есть еще такое определение: температура замерзания это температура, при которой жидкость теряет подвижность и загустевает настолько, что при наклоне пробирки с продуктом под углом в 45^о его уровень остается неизменным в течение 1 минуты. Температура замерзания имеет большое значение при транспортировке АХОВ и определяет характер поведения вещества при низких температурах.

ТЕМПЕРАТУРА ВСПЫШКИ (t_всп) - самая низкая температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний над его поверхностью образуются пары или газы, способные вспыхивать в воздухе от постороннего источника зажигания. Устойчивого горения вещества при этом не возникает.

ТЕМПЕРАТУРА ВОСПЛАМЕНЕНИЯ (t_вос) - наименьшая температура, при которой в условиях специальных испытаний вещество выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что после их зажигания внешним источником возникает самостоятельное пламенное горение этого вещества. Данная характеристика присуща только горючим веществам.

ТЕМПЕРАТУРА САМОВОСПЛАМЕНЕНИЯ (t_сво) - самая низкая температура вещества или ее оптимальной смеси с воздухом, при нагреве до которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, приводящее к возникновению пламенного горения.

РАСТВОРИМОСТЬ- способность вещества равномерно распределяться в среде другого или других веществ, образуя раствор. Хорошая растворимость в воде может привести к сильному и длительному заражению водоемов. В то же время хорошая растворимость в воде и органических растворителях может позволить использовать при необходимости растворы различных веществ для дегазации и нейтрализации АХОВ.

КОЭФФИЦИЕНТ ДИФФУЗИИ - является характеристикой процесса диффузии и равен количеству газа, переходящему через сечение 1 м² в секунду, когда разность концентраций на расстоянии 1 м равна единице. Скорость испарения АХОВ прямо пропорциональна коэффициенту его диффузии в воздушную среду.

ГИДРОЛИЗ - разложение вещества водой. Он определяет условия хранения, состояние в воздухе и на местности, стойкость АХОВ в случае их аварийных выбросов (утечек). Причем чем меньше АХОВ подвержено гидролитическому разложению, тем продолжительнее его поражающее действие.

КОРРОЗИОННАЯ АКТИВНОСТЬ - свойство разрушать оболочки, в которых хранится (перевозится) АХОВ. Она является причиной многих аварий (разрушений) на промышленных и транспортных объектах, в том числе в процессе хранения. Большинство АХОВ обладают повышенной коррозионной активностью. Основные физико-химические характеристики АХОВ приведены в табл. 14.