防火防爆第八講.doc

長沙環(huán)境保護職業(yè)技術學院課時授課計劃 編號：08授課章節(jié)目錄：第一章 燃燒與爆炸的基本原理 第二節(jié) 爆炸的基本原理（2）授課時數(shù)：2目的要求：1、掌握燃燒三理論基本思想；2、了解三理論的基本原理。教材分析（重點）：燃燒三理論、爆炸的五種學說。教材分析（難點）：燃燒三理論的化學理論講解。教具、掛圖與參考書：1、康青春等主編.防火防爆技術.化工工業(yè)出版社.2008年8月；2、冀和平等編著防火防爆技術 化工工業(yè)出版社 2005年3、崔克清等編 安全工程和科學導論 化工工業(yè)出版社2004年。布置作業(yè)：1、預習。2、課后記要：、課前內(nèi)容：復習前面內(nèi)容。、內(nèi)容講述一、燃燒理論1、活化能理論為了使可燃物和助燃物兩種氣體分子間產(chǎn)生氧化反應，僅漢僅靠兩種分子發(fā)生碰撞還不夠，因在互相碰撞的分子間會產(chǎn)生一般的排斥力。在通常的條件下，這些分子沒有足夠的能量來發(fā)生氧化反應，只有當一定數(shù)量的分子獲得足夠的能量以后，才能在碰撞時引起分子的組成部分產(chǎn)生顯著的振動，使分子中的原子或原子群之間的結(jié)合減弱。分子各部活化能示意圖 的重排才有可能，亦即引起化學反應。這些具有足夠能量的、在互相碰撞時會發(fā)生化學反應的分子，稱為活性分子。活性分子所具有的能量要比普通分子平均能量高出一定值。使普通分子變?yōu)榛钚苑肿铀匦璧哪芰?，稱為活化能。圖中的縱坐標表示所研究系統(tǒng)的分子能量，橫坐標表示反應過程。若系統(tǒng)狀態(tài)I轉(zhuǎn)變?yōu)闋顟B(tài)。由于狀態(tài)工I的能量大于狀態(tài)的能量，所以該過程是放熱的，反應熱效應等于QV，QV即等于狀態(tài)I與狀態(tài)的能級差。狀態(tài)K的大小相當于使反應發(fā)生所必須的能量，所以狀態(tài)K的能級與狀態(tài)I的能級之差等于正向反應的活化能(E1)，狀態(tài)K與狀態(tài)的能級差等于逆向反應的活化能(E2)，E2與E1之差(E2一E1)等于反應熱效應。要使反應物成I態(tài)變成k態(tài)，則需要一定的能量-E1，即火源使之活化?；罨芾碚撝赋隽丝扇嘉锖椭嘉飪煞N氣體分子發(fā)生氧化反應的可能性及其條件。l 提問：能量的概念？2、過氧化物理論l 提問：過氧化物的特點？-活化性。過氧化物理論認為，分子在各種能量(熱能、輻射能、電能、化學反應能)的作用下可以被活化。比如在燃燒反應中，首先是氧分子(O=O)在熱能作用下活化，被活化的氧分子的雙鍵之一斷開，形成過氧基OO，這種基能加合于被氧化物質(zhì)的分子上面而形成過氧化物： A+O2 AO2在過氧化物的成分中有過氧基(OO)，這種基中的氧原子較游離氧分子中的氧原子更不穩(wěn)定。因此，過氧化物是強烈的氧化劑，不僅能氧化形成過氧化物的物質(zhì)A，而且也能氧化其分子氧很難氧化的其他物質(zhì)B： A O2十A 2A O A O2+B AO+BO 例如，氫與氧的燃燒反應，通常直接表達為 2H2+O2 2H2O按照過氧化物理論則認為先是氫和氧生成過氧化氫，而后才是過氧化氫再與氫反應生成H2O。其反應式如下： H2+ O2 H2O2 H2 O2+ H2 2 H2 O有機過氧化物通常可看作過氧化氫HOOH的衍生物，在其中，有一個或兩個氫原子被烴基所取代而成為HOOR或ROOR。所以，過氧化物是可燃物質(zhì)被氧化時的最初產(chǎn)物，它們是不穩(wěn)定的化合物，能夠在受熱、撞擊、摩擦等情況下分解而產(chǎn)生自由基和原子，從而又促使新的可燃物質(zhì)的氧化。過氧化物理論在一定程度上解釋了為何物質(zhì)在氣態(tài)下有被氧化的可能性。它假定氧分子只進行單鍵的破壞，這比雙鍵的破環(huán)要容易一些。因為破壞1mol氧的單鍵只需要29333kJ的能量。但是若考慮到，CH鍵也必須破壞，氧分子也必須加合于碳氫化合物之上而形成過氧化物，則氧化過程還是很困難的。因此，巴赫又提出了另一種說法，即易氧化的可燃物質(zhì)具有足以破壞氧中單鍵所需的“自由能”，所以不是可燃物質(zhì)本身而是它的自由基被氧化。3、連鎖反應理論-慣性根據(jù)上述原理，一個活化分子(基)只能與一個分子起反應。但為什么在氯化氫的反應中，引入一個光子能生成十萬個氯化氫分子，這就是由于連鎖反應的結(jié)果。根據(jù)連鎖反應理論氣態(tài)分子間的作用，不是兩個分子直接作用得到最后產(chǎn)物，而是活性分子自由基與另一分子起作用。作用結(jié)果產(chǎn)生新基，新基又迅速參與反應，如此延續(xù)下去而形成一系列的連鎖反應。氯與氫的反應就是這樣： Cl2+hv(光量子) C1+Cl 鏈的引發(fā)Cl+H2 HCl+HH+C12 HCl+C1 鏈的傳遞 Cl+H2 HCl+HH+Cl2 HCl+ClCl+Cl C12 依此類推 H+H H2 鏈的中斷上列反應式表明，最初的游離基(或稱活性中心、作用中心等)是在某種能源的作用下生成的，產(chǎn)生游離基的能源可以是受熱分解或光照、氧化、還原、催化和射線照射等。游離基由于具有比普通分子平均動能更多的活化能，所以其活動能力非常強，在一般條件下是不穩(wěn)定的，容易與其他物質(zhì)分子進行反應而生成新的游離基，或者自行結(jié)合成穩(wěn)定的分子。因此，利用某種能源設法使反應物產(chǎn)生少量的活性中心游離基時，這些最初的游離基即可引起連鎖反應，因而使燃燒得以持續(xù)進行，直至反應物全部反應完畢。在連鎖反應中，如果作用中心消失，就會使連鎖反應中斷，而使反應減弱直至燃燒停止?？偟膩碚f，連鎖反應機理大致可分為三段：鏈引發(fā)，即游離基生成，使連鎖反應開始；鏈傳遞，游離基作用于其他參與反應的化合物，產(chǎn)生新的游離基；鏈終止，即游離基的消耗，使連鎖反應終止。造成游離基消耗的原因是多方面的，如游離基相互碰撞生成分子，與摻入混合物中的雜質(zhì)起副反應，與非活性的同類分子或惰性分子互相碰撞而將能量分散，撞擊器壁而被吸附等。二、爆炸理論1、連鎖反應學說爆炸物質(zhì)在熱、沖擊、摩擦等外力作用下，便有自由基生成，形成連鎖反應中心，由此產(chǎn)生連鎖反應，同時向外界環(huán)境釋放大量能量。且表面：爆炸不是在達到著火的臨界條件時就立即發(fā)生，而是經(jīng)過鏈發(fā)展所必需的一定條件后才能發(fā)生。爆炸波學說用來解釋可燃氣體、蒸汽與空氣或氧氣等氧化物的混合物的爆炸。當外界的沖擊作用于爆炸危險的混合物時，如沖擊力足以