防火防爆第八讲.doc

长沙环境保护职业技术学院课时授课计划 编号：08授课章节目录：第一章 燃烧与爆炸的基本原理 第二节 爆炸的基本原理（2）授课时数：2目的要求：1、掌握燃烧三理论基本思想；2、了解三理论的基本原理。教材分析（重点）：燃烧三理论、爆炸的五种学说。教材分析（难点）：燃烧三理论的化学理论讲解。教具、挂图与参考书：1、康青春等主编.防火防爆技术.化工工业出版社.2008年8月；2、冀和平等编著防火防爆技术 化工工业出版社 2005年3、崔克清等编 安全工程和科学导论 化工工业出版社2004年。布置作业：1、预习。2、课后记要：、课前内容：复习前面内容。、内容讲述一、燃烧理论1、活化能理论为了使可燃物和助燃物两种气体分子间产生氧化反应，仅汉仅靠两种分子发生碰撞还不够，因在互相碰撞的分子间会产生一般的排斥力。在通常的条件下，这些分子没有足够的能量来发生氧化反应，只有当一定数量的分子获得足够的能量以后，才能在碰撞时引起分子的组成部分产生显著的振动，使分子中的原子或原子群之间的结合减弱。分子各部活化能示意图 的重排才有可能，亦即引起化学反应。这些具有足够能量的、在互相碰撞时会发生化学反应的分子，称为活性分子。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。使普通分子变为活性分子所必需的能量，称为活化能。图中的纵坐标表示所研究系统的分子能量，横坐标表示反应过程。若系统状态I转变为状态。由于状态工I的能量大于状态的能量，所以该过程是放热的，反应热效应等于QV，QV即等于状态I与状态的能级差。状态K的大小相当于使反应发生所必须的能量，所以状态K的能级与状态I的能级之差等于正向反应的活化能(E1)，状态K与状态的能级差等于逆向反应的活化能(E2)，E2与E1之差(E2一E1)等于反应热效应。要使反应物成I态变成k态，则需要一定的能量-E1，即火源使之活化。活化能理论指出了可燃物和助燃物两种气体分子发生氧化反应的可能性及其条件。l 提问：能量的概念？2、过氧化物理论l 提问：过氧化物的特点？-活化性。过氧化物理论认为，分子在各种能量(热能、辐射能、电能、化学反应能)的作用下可以被活化。比如在燃烧反应中，首先是氧分子(O=O)在热能作用下活化，被活化的氧分子的双键之一断开，形成过氧基OO，这种基能加合于被氧化物质的分子上面而形成过氧化物： A+O2 AO2在过氧化物的成分中有过氧基(OO)，这种基中的氧原子较游离氧分子中的氧原子更不稳定。因此，过氧化物是强烈的氧化剂，不仅能氧化形成过氧化物的物质A，而且也能氧化其分子氧很难氧化的其他物质B： A O2十A 2A O A O2+B AO+BO 例如，氢与氧的燃烧反应，通常直接表达为 2H2+O2 2H2O按照过氧化物理论则认为先是氢和氧生成过氧化氢，而后才是过氧化氢再与氢反应生成H2O。其反应式如下： H2+ O2 H2O2 H2 O2+ H2 2 H2 O有机过氧化物通常可看作过氧化氢HOOH的衍生物，在其中，有一个或两个氢原子被烃基所取代而成为HOOR或ROOR。所以，过氧化物是可燃物质被氧化时的最初产物，它们是不稳定的化合物，能够在受热、撞击、摩擦等情况下分解而产生自由基和原子，从而又促使新的可燃物质的氧化。过氧化物理论在一定程度上解释了为何物质在气态下有被氧化的可能性。它假定氧分子只进行单键的破坏，这比双键的破环要容易一些。因为破坏1mol氧的单键只需要29333kJ的能量。但是若考虑到，CH键也必须破坏，氧分子也必须加合于碳氢化合物之上而形成过氧化物，则氧化过程还是很困难的。因此，巴赫又提出了另一种说法，即易氧化的可燃物质具有足以破坏氧中单键所需的“自由能”，所以不是可燃物质本身而是它的自由基被氧化。3、连锁反应理论-惯性根据上述原理，一个活化分子(基)只能与一个分子起反应。但为什么在氯化氢的反应中，引入一个光子能生成十万个氯化氢分子，这就是由于连锁反应的结果。根据连锁反应理论气态分子间的作用，不是两个分子直接作用得到最后产物，而是活性分子自由基与另一分子起作用。作用结果产生新基，新基又迅速参与反应，如此延续下去而形成一系列的连锁反应。氯与氢的反应就是这样： Cl2+hv(光量子) C1+Cl 链的引发Cl+H2 HCl+HH+C12 HCl+C1 链的传递 Cl+H2 HCl+HH+Cl2 HCl+ClCl+Cl C12 依此类推 H+H H2 链的中断上列反应式表明，最初的游离基(或称活性中心、作用中心等)是在某种能源的作用下生成的，产生游离基的能源可以是受热分解或光照、氧化、还原、催化和射线照射等。游离基由于具有比普通分子平均动能更多的活化能，所以其活动能力非常强，在一般条件下是不稳定的，容易与其他物质分子进行反应而生成新的游离基，或者自行结合成稳定的分子。因此，利用某种能源设法使反应物产生少量的活性中心游离基时，这些最初的游离基即可引起连锁反应，因而使燃烧得以持续进行，直至反应物全部反应完毕。在连锁反应中，如果作用中心消失，就会使连锁反应中断，而使反应减弱直至燃烧停止。总的来说，连锁反应机理大致可分为三段：链引发，即游离基生成，使连锁反应开始；链传递，游离基作用于其他参与反应的化合物，产生新的游离基；链终止，即游离基的消耗，使连锁反应终止。造成游离基消耗的原因是多方面的，如游离基相互碰撞生成分子，与掺入混合物中的杂质起副反应，与非活性的同类分子或惰性分子互相碰撞而将能量分散，撞击器壁而被吸附等。二、爆炸理论1、连锁反应学说爆炸物质在热、冲击、摩擦等外力作用下，便有自由基生成，形成连锁反应中心，由此产生连锁反应，同时向外界环境释放大量能量。且表面：爆炸不是在达到着火的临界条件时就立即发生，而是经过链发展所必需的一定条件后才能发生。爆炸波学说用来解释可燃气体、蒸汽与空气或氧气等氧化物的混合物的爆炸。当外界的冲击作用于爆炸危险的混合物时，如冲击力足以