ZÁKLADY CHEMIEZÁKLADY CHEMIE v požární ochraněv požární ochraně

nprap. Ing. Jan Kolářnprap. Ing. Jan KolářHZS Plzeňského kraje, ÚO KlatovyHZS Plzeňského kraje, ÚO Klatovy

Březen 2010Březen 2010

Základní pojmyZákladní pojmy

PrvekPrvek – je látka ze stejného druhu neutrálních atomů, – je látka ze stejného druhu neutrálních atomů, které mají shodné atomové číslokteré mají shodné atomové číslo

SloučeninaSloučenina – chemicky čistá látka, která je tvořena – chemicky čistá látka, která je tvořena jedním druhem molekul, které obsahují více než jeden jedním druhem molekul, které obsahují více než jeden druh atomůdruh atomů

SměsSměs – – smíchání chem. látek, tzn. prvků nebo smíchání chem. látek, tzn. prvků nebo sloučenin (mění se fyzikální vlastnosti, lze mech. oddělit)sloučenin (mění se fyzikální vlastnosti, lze mech. oddělit)

RoztokRoztok – homogenní směs jedné nebo více látek – homogenní směs jedné nebo více látek rozpuštěné v jiné látce (nerozpoznatelné jedn. látky)rozpuštěné v jiné látce (nerozpoznatelné jedn. látky)

HOŘLAVINYHOŘLAVINYa jejich dělenía jejich dělení

Hořlaviny a jejich děleníHořlaviny a jejich dělení

Hořlaviny jsou látky, které za podmínek Hořlaviny jsou látky, které za podmínek požáru reagují (hoří) a při této reakci požáru reagují (hoří) a při této reakci uvolňují světlo a teplo.uvolňují světlo a teplo.

PřírodníPřírodní (zemní plyn, ropa, uhlí, dřevovina, obilí atd.)(zemní plyn, ropa, uhlí, dřevovina, obilí atd.)

TechnickéTechnické (ropné produkty – benzín, petrolej, nafta(ropné produkty – benzín, petrolej, nafta;; dále rozpouštědla, ředidla, plasty atd.)dále rozpouštědla, ředidla, plasty atd.)

Hořlaviny a jejich děleníHořlaviny a jejich dělení

Hořlavé chemické prvky:Hořlavé chemické prvky:

NEKOVOVÉNEKOVOVÉ – vodík, uhlík, síra, fosfor (bílý) – vodík, uhlík, síra, fosfor (bílý)KOVOVÉKOVOVÉ – sodík, draslík, lithium, hořčík, hliník a v jemně – sodík, draslík, lithium, hořčík, hliník a v jemně rozptýleném stavu i železo, chrom, olovorozptýleném stavu i železo, chrom, olovo

Hořlavé chemické sloučeniny:Hořlavé chemické sloučeniny:

PLYNNÉPLYNNÉ – metan CH – metan CH44, etan C, etan C22HH66, propan C, propan C33HH88, butan , butan CC44HH1010, oxid uhelnatý CO …, oxid uhelnatý CO …KAPALNÉKAPALNÉ – metanol CH – metanol CH33OH, aceton CHOH, aceton CH33-CO-CH-CO-CH33, éter, , éter, benzen Cbenzen C66HH66, toluen C, toluen C66HH55CHCH3 3 ……PEVNÉPEVNÉ – naftalen, antracen, kyselina palmitová, kyselina – naftalen, antracen, kyselina palmitová, kyselina stearová …stearová …

Hořlaviny a jejich děleníHořlaviny a jejich dělení

Homogenní hořlavé směsi:Homogenní hořlavé směsi:

PLYNNÉ PLYNNÉ – zemní plyn– zemní plyn (98% metan (98% metan), vodní plyn z koksu (37), vodní plyn z koksu (37%% CO, CO, 5050%% H H22), koksárenský plyn), koksárenský plyn

KAPALNÉKAPALNÉ – produkty destilace ropy (benziny, petrolej, mazací oleje, – produkty destilace ropy (benziny, petrolej, mazací oleje, rozpouštědla…)rozpouštědla…)PEVNÉPEVNÉ – parafiny, asfalty, slitiny hořlavých kovů (např. elektron – parafiny, asfalty, slitiny hořlavých kovů (např. elektron 9090%%Mg, zbytek Al, Zn a Mn)…Mg, zbytek Al, Zn a Mn)…

Heterogenní hořlavé směsi:Heterogenní hořlavé směsi:

dřevo impregnované olejemdřevo impregnované olejemvlněná cupanina nasáklá rozpouštědlyvlněná cupanina nasáklá rozpouštědlyrozptýlené prachové hořlavinyrozptýlené prachové hořlaviny

Hořlaviny a jejich děleníHořlaviny a jejich dělení

Látky se podle hořlavosti dělí:Látky se podle hořlavosti dělí:

látky nehořlavélátky nehořlavé – působením ohně nebo vysoké teploty za normálního – působením ohně nebo vysoké teploty za normálního tlaku nehoří, nedoutnají ani neuhelnatí tlaku nehoří, nedoutnají ani neuhelnatí (písek, cihly, hlína, kámen, beton (písek, cihly, hlína, kámen, beton apod.)apod.)

látky nesnadno hořlavélátky nesnadno hořlavé – působením vysoké teploty jen nesnadno – působením vysoké teploty jen nesnadno hoří, doutnají nebo uhelnatí a po odstranění tepelného zdroje již dále hoří, doutnají nebo uhelnatí a po odstranění tepelného zdroje již dále nehoří ani nedoutnají (nehoří ani nedoutnají (např. některé plastické hmoty – PVC, bakelit, např. některé plastické hmoty – PVC, bakelit, heraklit atd.) heraklit atd.)

Může docházet k uvolňování nebezp. látek (kyanovodík, CO, fosgen !)Může docházet k uvolňování nebezp. látek (kyanovodík, CO, fosgen !)

látky hořlavélátky hořlavé – hoří a doutnají i po odstranění tepelného zdroje a dále – hoří a doutnají i po odstranění tepelného zdroje a dále nepřetržitě hoří nepřetržitě hoří (dřevo, sláma, papír, nafta, benzín apod.)(dřevo, sláma, papír, nafta, benzín apod.)

Hořlaviny a jejich děleníHořlaviny a jejich dělení

Dělení hořlavin do tříd dle ČSN EN 2:Dělení hořlavin do tříd dle ČSN EN 2:

TŘÍDA „A“ TŘÍDA „A“ – hořlavé látky v tuhém skupenství organického – hořlavé látky v tuhém skupenství organického původu původu (dřevo, papír, sláma, textil, uhlí)(dřevo, papír, sláma, textil, uhlí)

TŘÍDA „B“ TŘÍDA „B“ – hořlaviny v kapalném skupenství, hořící – hořlaviny v kapalném skupenství, hořící plamenem plamenem (benzín, petrolej, alkohol, éter, oleje, barvy, laky, tuky, (benzín, petrolej, alkohol, éter, oleje, barvy, laky, tuky, pryskyřice)pryskyřice)

TŘÍDA „C“TŘÍDA „C“ – hořlaviny v plynném skupenství – hořlaviny v plynném skupenství (vodík, acetylen, (vodík, acetylen, metan, propan-butan, oxid uhelnatý, zemní plyn)metan, propan-butan, oxid uhelnatý, zemní plyn)

TŘÍDA „D“TŘÍDA „D“ – hořlavé kovy – hořlavé kovy (hliník, hořčík, alkalické kovy, slitiny)(hliník, hořčík, alkalické kovy, slitiny)

TŘÍDA „F“TŘÍDA „F“ – rostlinné a živočišné tuky používané v kuchyni – rostlinné a živočišné tuky používané v kuchyni

PPožárně ožárně ttechnické echnické chcharakteristikyarakteristiky(PTCH)(PTCH)

Umožňují nám posoudit chování hořlavých Umožňují nám posoudit chování hořlavých látek v závislosti na jejich fyzikálních a látek v závislosti na jejich fyzikálních a chemických vlastnostech.chemických vlastnostech.

Na základě těchto stanovených veličin Na základě těchto stanovených veličin můžeme posuzovat jednotlivé hořlavé můžeme posuzovat jednotlivé hořlavé látky z hlediska preventivní tak zásahové látky z hlediska preventivní tak zásahové činnosti.činnosti.

Důležité PTCHDůležité PTCH

Teplota vzplanutíTeplota vzplanutí – nejnižší teplota hořlavé kapaliny, – nejnižší teplota hořlavé kapaliny, při které vnější zápalný zdroj vyvolá vzplanutí par nad při které vnější zápalný zdroj vyvolá vzplanutí par nad hladinou kapalinyhladinou kapaliny

Teplota hořeníTeplota hoření – nejnižší teplota hořlavé kapaliny, při – nejnižší teplota hořlavé kapaliny, při které vnější zápalný zdroj vyvolá hoření par nad hladinou které vnější zápalný zdroj vyvolá hoření par nad hladinou kapaliny po dobu nejméně 5 sekundkapaliny po dobu nejméně 5 sekund

Teplota vzníceníTeplota vznícení – nejnižší teplota horkého povrchu, – nejnižší teplota horkého povrchu, při níž se hořlavý plyn nebo pára ve směsi se vzduchem při níž se hořlavý plyn nebo pára ve směsi se vzduchem vznítí následkem styku s tímto horkým povrchemvznítí následkem styku s tímto horkým povrchem

Třídění hořlavých kapalinTřídění hořlavých kapalin dle ČSN 65 0201dle ČSN 65 0201

Teplotní třídyTeplotní třídy

Hranice výbušnostiHranice výbušnosti

Oblast koncentrací hořlavé látky ve směsi Oblast koncentrací hořlavé látky ve směsi se vzduchem nebo jiným oxidačním se vzduchem nebo jiným oxidačním prostředkem, ve které dochází po iniciaci prostředkem, ve které dochází po iniciaci ke vznícení explozivní směsi.ke vznícení explozivní směsi.

Tuto oblast ohraničují koncentrační Tuto oblast ohraničují koncentrační hranice (meze) výbušnosti (dolní a horní hranice (meze) výbušnosti (dolní a horní mez výbušnosti).mez výbušnosti).

Obj. %, g/m3Obj. %, g/m3

Dolní a horní mez výbušnostiDolní a horní mez výbušnosti

DMVDMV - Nejnižší koncentrace hořlaviny ve - Nejnižší koncentrace hořlaviny ve směsi se vzduchem, při které směsi se vzduchem, při které jižjiž dojde po dojde po iniciaci k výbuchu.iniciaci k výbuchu.

HMVHMV - Nejvyšší koncentrace hořlaviny ve - Nejvyšší koncentrace hořlaviny ve směsi se vzduchem, při které směsi se vzduchem, při které ještěještě dojde dojde po iniciaci k výbuchu.po iniciaci k výbuchu.

Za nebezpečnou se považuje již 50% hodnota dolní Za nebezpečnou se považuje již 50% hodnota dolní meze výbušnosti !meze výbušnosti !

Oblasti výbušnostiOblasti výbušnosti

Další PTCHDalší PTCH

Teplota samovzníceníTeplota samovzníceníTeplota žnutíTeplota žnutíVýhřevnost látkyVýhřevnost látkyMezní experimentální bezpečná spára (MEBS)Mezní experimentální bezpečná spára (MEBS)Minimální zápalný proud (MZP)Minimální zápalný proud (MZP)Minimální iniciační energie (MIE)Minimální iniciační energie (MIE)Kritický (limitní) obsah kyslíkuKritický (limitní) obsah kyslíkuVýbuchové charakteristiky (tlak, čas a brizance)Výbuchové charakteristiky (tlak, čas a brizance)Rychlost odhořívání (hmotnostní, lineární)Rychlost odhořívání (hmotnostní, lineární)Rychlost šíření plameneRychlost šíření plameneToxické působení HKToxické působení HK

Porovnání některých požárně Porovnání některých požárně technických charakteristik technických charakteristik

pohonných hmotpohonných hmot

HOŘENÍHOŘENÍ

HořeníHoření

Je oxidačně-redukční reakce, při kterém hořlavá látka reaguje vysokou rychlostí s oxidačním činidlem za vývoje tepla, světla a kouřových zplodin.

VýbuchVýbuch

Je velmi rychlá fyzikálně-chemická reakce provázená okamžitým uvolňování velkého množství energie.

Fyzikální výbuch

Chemický výbuch (deflagrace, detonace)

Jevy provázející hořeníJevy provázející hoření

teploteplo

světlosvětlo

kouřkouř

nespálené plynynespálené plyny

nespálený tuhý zbytek (popel)nespálený tuhý zbytek (popel)

Přenos teplaPřenos tepla

Při hoření se vždy uvolňuje teplo (jde o exotermní reakci). Teplo se nehromadí, ale odvádí se do okolí.

Vedením (kondukcí)

Sáláním (radiace)

Prouděním (konvekcí)

Plamen a kouřPlamen a kouř

PlamenPlamenPlamenné hoření nebo žhnutíPlamenné hoření nebo žhnutíNesvítivý, svítivý, čadivýNesvítivý, svítivý, čadivýKinetický, difúzníKinetický, difúzníStacionární, nestacionárníStacionární, nestacionárníLaminární, turbulentníLaminární, turbulentní

KouřKouř disperzní soustava – směs uhlíku, dehtu, prachu disperzní soustava – směs uhlíku, dehtu, prachu a hořlavých plynů a para hořlavých plynů a par

Fáze požáruFáze požáru

Fáze požáruFáze požáru

I. fázeI. fáze (VZNIK)(VZNIK) je určena časem od vzniku požáru do je určena časem od vzniku požáru do rozhoření prvních hořlavých předmětů. V praxi se rozhoření prvních hořlavých předmětů. V praxi se uvažuje čas 3 - 10 minut. Tato fáze je charakterizována uvažuje čas 3 - 10 minut. Tato fáze je charakterizována nízkými teplotami a malou výměnou plynů. Tuto fázi nízkými teplotami a malou výměnou plynů. Tuto fázi rovněž označujeme jako fázi rozhořívání.rovněž označujeme jako fázi rozhořívání.

II. fázeII. fáze (ROZVOJ)(ROZVOJ) je charakterizována prudkým nárůstem je charakterizována prudkým nárůstem teploty a plochy požáru, zejména v souvislosti s teploty a plochy požáru, zejména v souvislosti s

celkovým vzplanutímcelkovým vzplanutím

Fáze požáruFáze požáru

III. fázeIII. fáze (PLNÉ ROZVINUTÍ)(PLNÉ ROZVINUTÍ) je období, kdy požár je je období, kdy požár je stabilizován, probíhá intenzivní hoření a požárem jsou stabilizován, probíhá intenzivní hoření a požárem jsou

zachváceny všechny hořlavé předměty v prostoru.zachváceny všechny hořlavé předměty v prostoru.

IV. fáze IV. fáze (DOHOŘÍVÁNÍ)(DOHOŘÍVÁNÍ) je charakterizována nedostatkem je charakterizována nedostatkem hořlavého materiálu a postupným snižováním intenzity hořlavého materiálu a postupným snižováním intenzity hoření. hoření.

Optimální je provedení hasebního zásahu v první Optimální je provedení hasebního zásahu v první fázi, případně na začátku druhé fáze, kdy ještě fázi, případně na začátku druhé fáze, kdy ještě nedošlo k plnému rozvinutí požáru.nedošlo k plnému rozvinutí požáru.

Fáze požáruFáze požáru

Toxické zplodiny Toxické zplodiny hořeníhoření

Toxické zplodiny hořeníToxické zplodiny hoření

Hasiči se setkávají při řešení mimořádných událostí se spousty látek, které mohou způsobit jak škodu na zařízení tak i poškození zdraví nebo smrt organismu.

JE NUTNÉ SI TOTO UVĚDOMIT A POUŽÍVAT ADEKVÁTNÍ OCHRANU A UMĚT POSKYTNOU PRVNÍ POMOC PŘI INTOXIKACI !!!

Toxické plynyToxické plyny

Oxid uhelnatý COOxid uhelnatý COOxid uhličitý CO2Oxid uhličitý CO2Oxid siřičitý SO2Oxid siřičitý SO2Chlorovodík HClChlorovodík HClKyanovodík HCNKyanovodík HCNOxidy dusíku NOxOxidy dusíku NOxFosgen COCL2Fosgen COCL2UltrajedyUltrajedy

99% případů

Oxid uhelnatý COOxid uhelnatý CO

Vzniká při nedokonalým hořením (nedostatek O2)

Plyn, bez barvy a zápachu, lehčí než vzduch

Prudce toxický, hořlavý (výbušný)

Koncentrace CO ve vzduchu:

– 0,03% obj. - otrava po 2-3 hod.

– 0,4% obj. – smrtelná

– 0,79% obj. – smrt bez příznaků

- vzduch, kyslík, lékař

Indikace: čadivý kouř, zakouření oken, zakouření až k zemi, ležící lidi…

Oxid uhličitý COOxid uhličitý CO22

Vzniká při dokonalém hoření

Plyn, bez barvy a zápachu, těžší než vzduch, nehořlavý

Nedýchatelný

Koncentrace ve vzduchu:– 3–5% obj. – zrych. dýchání, bolesti hlavy

– 7–10% obj. – bezvědomí, smrt

- vzduch, kyslík

Oxid siřičitý SOOxid siřičitý SO22

Při hoření síry a sirných sloučenin

Bezbarvý plyn, ostrého štiplavého zápachu, těžší než vzduch, nehořlavý

Toxický

Velká akutní expozice – 0,05% obj. smrt

Neposkytujeme umělé dýchání !

- vzduch, inhalace jedlé sody (NaHCO3)

Chlorovodík HCLChlorovodík HCL

Vzniká při požáru plastů - PVC (obaly, krytiny, izolace kabelů)

Produkt všech látek obsahující chlor

Bezbarvý plyn, ostrého a štiplavého zápachu, těžší než vzduch, nehoří0,13-0,2% obj. – smrt

Menší expozice – otok horních cest dých.

- vzduch, inhalace roztoku jedlé sody, kyslíku, neposkytujeme umělé dýchání

Kyanovodík HCNKyanovodík HCN

Vzniká při hoření silonu, molitanu, umakartu, laku, vlny, peří apod.

Bezbarvý plyn, s hořkomandlovvým zápachem a chutí. Lehčí než vzduchPrudce toxický plyn (plíce i kůží).Smrtelná dávka od 0,0009% obj.

- vzduch, umělé dýchání a inhalace amylnitritu (kyslík). Vždy lékař !

Oxidy dusíku NOOxidy dusíku NOxx

Tzv. nitrózní plyny (No, NOTzv. nitrózní plyny (No, NO22))

Senážní věže, hoření umělých hnojiv, požáry Senážní věže, hoření umělých hnojiv, požáry některých plastůněkterých plastů

Toxický, žluto až červenohnědý plyn s Toxický, žluto až červenohnědý plyn s dráždivými účinky, dráždivými účinky, těžší než vzduchtěžší než vzduch..

- vzduch, inhalace sody či kyslíku, - vzduch, inhalace sody či kyslíku, neposkytujeme umělé dýchání, je latentní až 72 neposkytujeme umělé dýchání, je latentní až 72 hod po intoxikacihod po intoxikaci

Fosgen COClFosgen COCl22

Hoření chladících kapalin obsahujících freon, Hoření chladících kapalin obsahujících freon, molekuly obsahující Cl…molekuly obsahující Cl…

Bezbarvý plyn, bez chuti, zapáchající po shnilém Bezbarvý plyn, bez chuti, zapáchající po shnilém seněseně

Snadno reaguje s vodou – HClSnadno reaguje s vodou – HCl

Latentní. Ještě před zápachem dráždí oční Latentní. Ještě před zápachem dráždí oční sliznice a nutí ke kašlisliznice a nutí ke kašli

- vzduch, jedlá sůl či kyslík,- vzduch, jedlá sůl či kyslík,

UltrajedyUltrajedy

Chemické sloučeniny, které v μg Chemické sloučeniny, které v μg množstvích mohou vyvolat neléčitelné množstvích mohou vyvolat neléčitelné nemoci či smrtnemoci či smrt

Např.Např.

PCDBF (polychlordibenzfuran)PCDBF (polychlordibenzfuran)

TCDBO (polychlordibenzparadioxin)TCDBO (polychlordibenzparadioxin)

Požáry PVC a látek obsahující ClPožáry PVC a látek obsahující Cl

Děkuji za pozornost…Děkuji za pozornost…

Použité zdroje:

• Holopírek, M: Speciální chemie v požární ochraně a hasební látky. Praha 2003, OU PO Chomutov.

• prezentace „Základy chemie“, Rogowski J.