Пропан и кислород: стехиометрическое соотношение окислителя к горючему

Содержание

стехиометрическое соотношение окислителя к горючему

При проектировании и эксплуатации газопламенного оборудования часто возникает вопрос об определении оптимального соотношения количества горючего и окислителя, обеспечивающего их полное сгорание с выделением максимального количества тепловой энергии.

Рассмотрим методику определения оптимального соотношения количества горючего и окислителя на примере: горючий газ – метан (Ch5), окислитель – кислород (O2).

Реакция окисления (горения) метан/кислород:

CH₄+2xO₂→CO₂+2xh3O (1)

Молярная масса одной молекулы: водорода (Н) – 1 г/моль, углерода (C) составляет 12 г/моль, кислород (O) – 16 г/моль. Тогда, молярная масса молекулы метана (CH₄) составляет 16 г/моль, а молярная масса молекулы кислорода (O₂) составляет 32 г/моль. Как следует из формулы (1), для полного окисления одной молекулы метана (CH₄) требуется две молекулы кислорода (O₂).

Введем понятие стехиометрического отношения [1] окислителя к горючему (по массе):

где m – масса газа;
ν — количество вещества, моль [2];
M – молярная масса газа;
индекс «ок» — окислитель;
индекс «гг» – горючий газ.

Количество вещества определяется в молях и характеризует число структурных единиц (ими могут быть атомы или молекулы) определяемого вещества, отнесенного к числу структурных единиц (атомов) в 0,012 кг (12 гр) изотопа углерода C¹². Из этого следует, что в 0,012 кг (12 гр) изотопа углерода C12 содержится один моль количества вещества. Само число структурных единиц, содержащихся в одном моле вещества, называется числом Авогадро и равно N

A = 6,023×10²³ моль^-1 = 6,023×10²⁶ кмоль^-1 [2].

В таком случае количество вещества определяется соотношением:

где N — число структурных единиц (молекул) веществ, участвующих в реакции окисления.

Как указывалось выше, в одном моле любого вещества содержится N_A число структурных единиц, при этом у каждого вещества структурная единица обладает своей массой (масса атома, масса молекулы). Следовательно, массой обладает и один моль вещества, эта масса называется молярной массой. В таком случае, если вещество (в частности газ) имеет массу

m, а число структурных единиц этого вещества таково, что количества вещества составляет ν, то:

Тогда, в частном случае, при сгорании метана в кислороде, можно записать:

индекс «O₂» — кислород;
индекс «CH₄» – метан.

На практике измерять массу газа неудобно и используется измерение объемов газа. Для того, что бы определить потребный объем кислорода для полного сгорания 1 м3 метана, запишем уравнение состояния [2] для каждого из газов:

где p – давление газа;
V – объем газа;
R – универсальная газовая постоянная;
T – температура газа.

Следует заметить, что в момент реакции давление и температура газов будут одинаковыми.

Решим соотношения (5а) и (5б) относительно объемов соответствующих газов и определим стехиометрическое отношение кислорода к метану (по объему):

Т.к. стехиометрическое соотношение кислорода к метану для полного сгорания определено в (4), то определим следующие значения для соотношения (6):

В таком случае отношение объема кислорода к объему метана равно 2, т.е. для сжигания 1 м³ метана потребуется 2 м³ кислорода.

Соотношение (6) можно записать более универсально:

Очень часто в газопламенном оборудовании в качестве окислителя используется воздух, а именно содержащийся в воздухе кислород. По данным, приведенным в [1], процентное содержание кислорода в воздухе (по массе) составляет 23,2%. Запишем соотношение:

где индекс «вз» — воздух;
Если в соотношение (8) числитель (масса кислорода) и знаменатель (масса воздуха) помножить на массу горючего газа, который необходимо сжечь (окислить), то можно перейти к стехиометрическим соотношениям (по массе):

Для исследования процесса горения метана в воздухе необходимо в соотношение (9б) подставить значение

тогда получим

т. е. для полного сжигания 1 кг метана требуется 17,24 кг воздуха.

Для определения объема воздуха, необходимого для сжигания 1м³ метана, воспользуемся соотношением (7):

где М_ВЗ = 29 г/моль [1].

В общем виде соотношение (10а) примет вид:

Подставив значения в соотношение (10б), получим, что для сжигания 1 м

3 метана потребуется
9,512 м³ воздуха.

Так же в качестве горючих газов часто используются пропан (C₃H₈) и бутан (C₄H₁₀).

Реакция окисления (горения) пропан/кислород и бутан/кислород:

C₃H₈ + 5xO₂ → 3xCO₂ + 4xH₂O (11)

2xC₄H₁₀ + 13xO₂ → 8xCO₂+10xH₂O (12)

Молярные массы: пропана – M_C₃H₈ = 44 г/моль; бутана – M_C₄H₁₀ = 58 г/моль.

Используя выводы, сделанные для реакции окисления метана и кислорода, получаем, что требуемая масса кислорода (O₂) для сжигания 1 кг пропана (C₃H₈) – 3,636 кг кислорода (O₂), а для сжигания 1 кг бутана (C₄H₁₀) – 3,586 кг кислорода (O₂).

Тогда можем записать:

Учитывая соотношение (9б), определяем, что

т.е. для сжигания 1 кг пропана необходимо 15,672 кг воздуха, а для сжигания 1 кг бутана – 15,457 кг воздуха.

Используя соотношение (7) или (10б), определяем объем кислорода (O

2) и воздуха, которые соответственно необходимы для сжигания 1 м³ пропана и 1 м³ бутана, что показано в таблице 1.

Таблица 1. Расход окислителя на 1 кг (1 м3) горючего газа

Окислитель \| Горючий газ	Метан (CH₄)	Пропан (C₃H₈)	Бутан (C₄H₁₀)
Кислород (O₂)	4 кг (2 м³)	3,636 кг (5 м³)	3,586 кг (6,5 м³)
Воздух	17,24 кг (9,512 м³)	15,672 кг (23,779 м³)	15,457 кг (30,914 м³)

Пропан (C₃H₈) и бутан (C₄H₁₀) чаще всего используются не по отдельности, а как смесь горючих газов. Поэтому требуемое количество окислителя для полного сгорания пропанобутановой смеси будет зависеть от процентного соотношения каждого из компонентов.

Пусть γ — доля (по массе) содержания пропана в смеси, а β — доля (по массе) содержания бутана в смеси. γ и β подчинены следующему соотношению:

γ + β=1 (13)

Т.к. пропан и бутан не вступают в химические реакции, то стехиометрическое отношение для каждого из газов не будет меняться, а стехиометрическое отношение для пропанобутановой смеси в зависимости от окислителя будет определяться соотношением:

индекс «C₃H₈ – C₄H₁₀» – пропанобутановая смесь.
Значения стехиометрических соотношений в зависимости от процентного содержания пропана и бутана в смеси представлены в таблице 2.

Таблица 2. Стехиометрические отношения (по массе) для пропанобутановых смесей

Окислитель \| Пропанобутановая смесь	γ = 0,7; β = 0,3	γ = 0,6; β = 0,4	γ = 0,5; β = 0,5
Кислород (O₂)	3,621	3,616	3,611
Воздух	15,607	15,586	15,565

Для того, чтобы определить отношение объема окислителя к объему пропанобутановой смеси, обеспечивающее полное сгорание, согласно соотношению (7) необходимо определить молярную массу пропанобутановой смеси —

M_{C₃H₈-C₄H₁₀}.

Для этого воспользуемся законом Дальтона [1]:

Надо учитывать, что в законе Дальтона как температура каждого из газов и их смеси, так и объем, занимаемый как отдельным газом, так и их смесью, одинаковы.

Выразив давление для пропана, бутана, а так же их смеси через уравнение состояния, аналогично (5а) и (5б), можем перейти к следующему соотношению:

Учитывая, что

соотношение (16) можно переписать:

Значения молярных масс пропанобутановых смесей для наиболее используемых соотношений γ и β, приведены в таблице 3.

Таблица 3. Молярные массы пропанобутановых смесей

Молярная масса \| Пропанобутановая смесь	γ = 0,7; β = 0,3	γ = 0,6; β = 0,4	γ = 0,5; β = 0,5
M_{C₃H₈-C₄H₁₀}	47,435	48,702	50,039

Тогда в соответствии с соотношением (7) или (10б) можно рассчитать стехиометрические соотношения (по объему) для различных пропанобутановых смесей, что и приведено в таблице 4.

Таблица 4. Стехиометрические отношения (по объему) для пропанобутановых смесей

Окислитель \| Пропанобутановая смесь	γ = 0,7; β = 0,3	γ = 0,6; β = 0,4	γ = 0,5; β = 0,5
Кислород (O₂)	5,368	5,503	5,647
Воздух	25,529	26,175	26,857

Следует заметить, что полученные значения расхода окислителя (как по массе, так и по объему) на единицу горючего газа, следует увеличить на 2-5%, т.к. в воздухе и техническом кислороде присутствуют другие компоненты, которые под действием высоких температур горения сами вступают в реакцию окисления и тем самым снижают долю окислителя, приходящуюся на горючий газ.

Так же согласно [1] и [2] закон Дальтона и уравнение состояния соблюдаются в диапазоне низких давлений. Тем не менее, большинство газопламенного оборудования используется при давлениях
до 5 МПа, что позволяет применять как полученные соотношения, так и приведенные значения.

Газопламенное оборудование, спроектированное ООО «Машпроект» (сайт: машпроект.рф
E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript ), обеспечивает оптимальное сгорание горючих газов, как в кислороде, так и в воздухе. Поэтому наша продукция обладает высокой топливной эффективностью и, как следствие, низкими эксплуатационными затратами.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Глинка Н.Л. Общая химия – Л.: Химия, 1979. – 720 с.

2. Савельев И.В. Общий курс физики. Т. 1 – М.: Наука, 1977 – 416 с.

Разница между Ацетиленом и Пропаном

Основное различие между Ацетиленом и Пропаном заключается в том, что Ацетилен имеет тройную связь между двумя атомами углерода, тогда как Пропан не имеет двойных или тройных связей между атомами углерода, кроме одинарных связей.

Ацетилен — обозначается как C₂H₂, тогда как его химическое название — Этин. Кроме того, это углеводород и самый простой алкин, который существует в виде бесцветного газа. Пропан обозначается как C₃H₈, и это простой алкан, который не имеет ненасыщенности (без двойных или тройных связей). Он также существует в виде газа. Тем не менее, его часто превращают в жидкое состояние.

Ацетилен является газом для промышленных методов резки, всех процессов промышленной термической резки, но когда на рынок был представлен пропан (СУГ), весь процесс термической резки изменился, и началась битва между пропаном (СУГ) и ацетиленом.

Содержание

Обзор и основные отличия
Что такое Ацетилен
Что такое Пропан
В чем разница между Ацетиленом и Пропаном
Заключение

Что такое Ацетилен?

Ацетилен является самым простым алкином, имеющим химическую формулу C₂H₂. Химическое название этого соединения — Этин. Кроме того, это бесцветный газ при комнатной температуре и обычном давлении.

Ацетилен в баллонах

Его можно классифицировать как углеводород, так как он содержит только атомы углерода и водорода со связями между атомами углерода. Газ ацетилен широко используют для сварки, резки, в качестве топлива и строительного материала для синтеза различных химических соединений.

Химическая структура Ацетилена

Существует тройная связь между двумя атомами углерода этой молекулы. Более того, валентность одного атома углерода равна 4. Следовательно, каждый атом углерода связывается с атомом водорода через одинарную связь. Молекула имеет линейную геометрию, и это плоская структура. Каждый атом углерода ацетилена sp-гибридизован.

Что такое Пропан?

Пропан представляет собой простой алкан, имеющий химическую формулу C₃H₈. Это бесцветный газ при комнатной температуре, и в чистом виде этот газ не имеет запаха. Его молярная масса составляет 44,10 г/моль.

Баллон с Пропаном

Чтобы облегчить обнаружение пропана в случае утечки или разлива, производители добавляют различные химические соединения, чтобы придать ему характерный запах.

Это соединение широко используется для сварки, резки и в качестве топлива. СУГ (сжиженный углеводородный газ) имеет в своём составе сжиженный газ пропан.

Химическая структура Пропана

Тем не менее, есть некоторые другие газы, которые используют в качестве СУГ. Пример: бутан, пропилен, и д.р. Этот газ образуется как побочный продукт двух процессов, переработки природного газа и нефтепереработки.

В чем разница между Ацетиленом и Пропаном?

Ацетилен является самым простым алкином, имеющим химическую формулу C₂H₂. Молярная масса его составляет 26,04 г/моль. Это ненасыщенное соединение, так как оно имеет тройную связь между двумя атомами углерода. Пропан представляет собой простой алкан, имеющий химическую формулу C₃H₈. Молярная масса составляет 44,01 г/моль. Это насыщенное соединение, так как оно имеет только одинарные связи между атомами, здесь нет двойных или тройных связей.

Разница в температурах горения в кислороде:

Температура пламени при сжигании пропана в кислороде составляет 2800 градусов Цельсия.
Температура пламени при сжигании ацетилена в кислороде составляет 3100 градусов Цельсия.

Ацетиленом и Пропаном для сварки

Во-первых: пропан нельзя использовать для газовой сварки. Когда ацетилен горит в кислороде, он создает зону восстановления, которая очищает поверхность стали. Пропан не имеет восстановительной зоны, такой как у ацетилена, и поэтому не может быть использован для газовой сварки.

Ацетиленом и Пропаном для пайки

Пропан и ацетилен может быть использован для пайки. Для капиллярной пайки (серебряной пайки) получается равный по качеству результат. Для «сварки» припоя (толстоплавких сплавов для пайки) ацетилен будет преимуществом

Ацетилен и Пропан для резки

Как Пропан, так и ацетилен может использоваться для резки. Если вы режете ацетиленом, вы обычно кладете кончик внутреннего конуса пламени на металл (1 мм от поверхности пластины). Если вы сделаете то же самое с пропаном, вы будете долго ждать. Если вы поднимете горелку так, чтобы использовался внешний конус пламени, процесс предварительного нагрева начнется быстрее. Пропан выделяет лишь небольшую часть тепла во внутреннем конусе пламени (менее 10%), поэтому большая часть тепла в пламени находится во внешнем конусе. Ацетилен выделяет почти 40% своего тепла во внутреннем конусе пламени.

Следовательно, ацетилен лучше для резки, чем пропан. Хотя температура ацетилена выше, чем у пропана, факт заключается в том, что люди используют пропан неправильно для резки. Ошибка, которую они совершают, состоит в том, что они режут пропаном, как они режут ацетиленом. Там, где тепло в пропане, пламя подогрева не там, где оно с ацетиленом. Короче говоря, для пропана требуется другая техника, и, как правило, ацетилен нагревается быстрее. На верфях для демонтажа и сноса судов и на свалке часто используют пропан для резки, поскольку качество резки не имеет значения.

Ацетилен и Пропан для обогрева

Сказать, что пропан выделяет меньше тепла, это неправильно. Ацетилен более горячий, но выделяет меньше тепла. Большая часть предварительного нагрева осуществляется с помощью кислорода/пропана. Это факт. Доступное тепло от пропана выше.

Оборудование для резки Ацетиленом и Пропаном

Для резки требуются различные режущие насадки и режущие сопла

Сопло для резки Пропаном и Ацетиленом

Экономика при резке Ацетиленом и Пропаном

Пропан имеет более высокие стехиометрические потребности в кислороде, чем ацетилен. Для максимальной температуры пламени в кислороде отношение объема кислорода к топливному газу составляет 1,2: 1 для ацетилена и 4,3: 1 для пропана. Таким образом, при использовании пропана расходуется гораздо больше кислорода. Несмотря на то, что пропан дешевле, чем ацетилен, этому препятствует более высокое потребление кислорода.

Разница в расходе кислорода

Безопасность Ацетилена и Пропана

Самый главный недостаток использования пропана — это, аспект безопасности.

Удельный вес ацетилена составляет 0,9, поэтому он легче воздуха (у воздуха 1). Если газ просачивается, он поднимется. Удельный вес пропана составляет 1,6 и он тяжелее воздуха (то же самое для других углеводородных газов, таких как бутан и МАПП газ (модифицированный газ пропан). Любая утечка пропана в замкнутом пространстве будет опускаться и концентрироваться на нижнем уровне и там накапливаться.

Чтобы пропан эффективно горел, кислородно-газовая смесь должна находиться в определенном диапазоне. Для идеальных условий должно быть четыре части пропана на 96 частей кислорода. Когда газ горит вне этих параметров, результатом является неполное сгорание, это производит к чрезмерному количеству окиси углерода. Это может быть очень опасно, если в помещении отсутствует надлежащая вентиляция. Отравление угарным газом может привести к смерти, так как токсичный газ замещает кислород в крови.

Основная информация — Ацетилен против Пропана

Ацетилен и Пропан являются углеводородными соединениями и являются газообразными при комнатной температуре. Они применяются для сварки, резки и в качестве топлива. Разница между Ацетиленом и Пропаном заключается в том, что Ацетилен имеет тройную связь между двумя атомами углерода, тогда как Пропан не имеет двойных или тройных связей между атомами углерода, а имеет только одинарные связи.

Хранение баллонов с кислородом и пропаном: правила и особенности

Газ – вещество, которое при нарушении условий хранения может привести к взрыву. Чтобы транспортировать пропан, его закачивают в баллоны. Располагают баллоны в складах, в которых есть устройства, препятствующие самовольному перемещению тары.

По ГОСТу существуют определенные правила хранения баллонов с пропаном, вплоть до разновидности отделки, из которой сооружено помещение, где находятся баллоны. То же самое касается резервуаров с кислородом.

Читайте также: Срок годности куриного фарша в холодильнике и морозилке

Что происходит при нарушении условий хранения баллонов

Последствия, с которыми сталкивается человек при нарушении условий хранения баллонов, заполненных кислородом и пропаном, самые тяжелые:

Могут быть повреждены или полностью уничтожены предметы, если тара взорвется.
Утечка пропана чревата воспламенением.
Если газом наполнилось закрытое помещение, в котором находятся люди или животное, кислорода становится слишком мало, это провоцирует удушье и смерть.

Читайте также: Сколько составляет срок хранения счетов-фактур в 2018 году

Особенности упаковки газа и кислорода

Емкости, в которые наполняют различные виды газов и воздух, могут быть сделаны из разных устойчивых к их воздействию материалов:

Сталь углеродистого типа.
Медь.
Тара из толстого стекла.

Для точного определения вещества, которое находится в таре, по ГОСТу баллоны окрашивают в определенный цвет:

Если внутри кислород, емкость окрашена в черный цвет, присутствует надпись «Сжатый воздух». Нанесена она краской белого цвета. Вентиль сооружен из латуни, резьба в правом направлении.
Пропан закачивают в резервуар красного цвета. Сбоку с помощью краски белого цвета сделана надпись «Пропан». Резьба латунного вентиля с ребристостью в левом направлении.

Приобретая баллоны с воздухом и газом, обратите внимание на наличие паспорта для каждой единицы емкости. Паспорт имеет вид металлической таблички. На ней изображена подробная информация:

кто изготовил баллон;
номер емкости;
дата производства и дата, когда необходимо в будущем произвести освидетельствование безопасности применение тары с содержимым;
какое количество вещества находится в е единице, в литрах.

Также на баллоне с пропаном зафиксирован класс опасности газа.

Правила хранения баллонов с пропаном на предприятиях

Отличие хранения баллонов с пропаном на предприятиях и в быту одно – в первом случае емкости больше объемом в 2 раза. На территории предприятия тару содержат с учетом таких правил:

На близком расстоянии друг от друга могут располагаться всего 2 баллона – рабочий, используемый по назначению сегодня, и резерв. Их хранят в 1 м от отопительного оборудования и в 5 м от источников открытого пламени.
Не разрешается, чтобы на тару попадали прямые солнечные лучи. Это может привести к воспламенению и взрыву.
Если вещество применяется в течение 1 рабочего дня, оставлять емкость нельзя на путях эвакуации, движения грузов разного формата, проезда автотранспорта.

Как хранить газовые баллоны на строительной площадке

Работать с пропаном на строительной площадке разрешается только тем сотрудникам, которые прошли специальное обучение с учетом программы ПТМ. Нюансы, которые следует предусмотреть при хранении емкостей с пропаном и кислородом на стройплощадке:

Если планируется осуществить работы по сварке или резке с использованием газа или воздуха, тару подвозят к нужному участку на носилках или санках, тележках, оснащенных фиксаторами-хомутами, ремнями.
Рабочий должен следить за тем, чтобы при транспортировке баллоны не ударялись о предметы, отсутствовали резкие толчки.
Во время транспортировки и хранения важно наличие на баллонах навинченных предохранительных колпаков.

Перед тем как транспортировать резервуары на стройплощадку, важно очистить ее от мусора и хлама, а также выровнять поверхность. Это и называется соблюдением техники безопасности. Уделите особое внимание безопасной разгрузке, переноске со складского помещения к месту использования.

Как транспортировать емкости с кислородом и пропаном

Теперь вы знаете, как осуществляется хранение баллонов с кислородом и пропаном. Однако не менее важно знать правила их транспортировки:

Перевозят тару, погрузив на соответственно оборудованные автомобили, где присутствует предупреждающая других участников движения маркировка.
Нельзя одновременно перевозить пропан с другими видами веществ, неизвестно, чем закончится такое сочетание. То же самое касается транспортировки пустых емкостей с полными.
Если внутрь закачен пропан, баллон располагают стоя, контейнеры не нужны. Между емкостями вставляют прокладки. Вокруг должно быть ограничение.

Погружая баллоны на автотранспорт и выгружая их, нельзя:

Работать самому. Грузчиков должно быть двое, а то и больше.
Емкость нужно брать руками, одетыми в рукавицы, без присутствия на них следов растительных масел.
Перекатывать тару нельзя, как и носить на плечах, сбрасывать на землю.
Передавать тару с кислородом и пропаном можно, разместив запорную арматуру кверху.
Погрузку осуществляют без колпаков для защиты.

Если резервуары переносят в здании, их размещают на носилках или тележке, оснащенной резиновыми шинами.

Химические свойства алканов | CHEMEGE.RU

Алканы – это предельные углеводороды, содержащие только одинарные связи между атомами С–С в молекуле, т. е. содержащие максимальное количество водорода.

Строение алканов

Гомологический ряд

Получение алканов

Химические свойства алканов

Алканы – предельные углеводороды, поэтому они не могут вступать в реакции присоединения.

Для предельных углеводородов характерны реакции:

разложения,
замещения,
окисления.

Разрыв слабо-полярных связей С – Н протекает только по гомолитическому механизму с образованием свободных радикалов.

Поэтому для алканов характерны только радикальные реакции.

Алканы устойчивы к действию сильных окислителей (KMnO₄, K₂Cr₂O₇ и др.), не реагируют с концентрированными кислотами, щелочами, бромной водой.

1. Реакции замещения.

В молекулах алканов связи С–Н более доступны для атаки другими частицами, чем менее прочные связи С–С.

1.1. Галогенирование.

Алканы реагируют с хлором и бромом на свету или при нагревании.

При хлорировании метана сначала образуется хлорметан:

Хлорметан может взаимодействовать с хлором и дальше с образованием дихлорметана, трихлорметана и тетрахлорметана:

Химическая активность хлора выше, чем активность брома, поэтому хлорирование протекает быстро и неизбирательно.

При хлорировании алканов с углеродным скелетом, содержащим более 3 атомов углерода, образуется смесь хлорпроизводных.

Например, при хлорировании пропана образуются 1-хлорпропан и 2-хлопропан:

Бромирование протекает более медленно и избирательно.

Избирательность бромирования: сначала замещается атом водорода у третичного атома углерода, затем атом водорода у вторичного атома углерода, и только затем первичный атом.

С третичный–Н > С вторичный–Н > С первичный–Н

Например, при бромировании 2-метилпропана преимущественно образуется 2-бром-2-метилпропан:

Реакции замещения в алканах протекают по свободнорадикальному механизму.

Свободные радикалы R∙ – это атомы или группы связанных между собой атомов, которые содержат неспаренный электрон.

Первая стадия. Инициирование цепи.

Под действием кванта света или при нагревании молекула галогена разрывается на два радикала:

Свободные радикалы – очень активные частицы, которые стремятся образовать связь с каким-либо другим атомом.

Вторая стадия. Развитие цепи.

Радикал галогена взаимодействует с молекулой алкана и отрывает от него водород.

При этом образуется промежуточная частица – алкильный радикал, который в свою очередь взаимодействует с новой нераспавшейся молекулой хлора:

Третья стадия. Обрыв цепи.

При протекании цепного процесса рано или поздно радикалы сталкиваются с радикалами, образуя молекулы, радикальный процесс обрывается.

Могут столкнуться как одинаковые, так и разные радикалы, в том числе два метильных радикала:

1.2. Нитрование алканов.

Алканы взаимодействуют с разбавленной азотной кислотой по радикальному механизму, при нагревании до 140^оС и под давлением. Атом водорода в алкане замещается на нитрогруппу NO₂.

При этом процесс протекает также избирательно.

С третичный–Н > С вторичный–Н > С первичный–Н

Например. При нитровании пропана образуется преимущественно 2-нитропропан:

2. Реакции разложения.

2.1. Дегидрирование и дегидроциклизация.

Дегидрирование – это реакция отщепления атомов водорода.

В качестве катализаторов дегидрирования используют никель Ni, платину Pt, палладий Pd, оксиды хрома (III), железа (III), цинка и др.

Уравнение дегидрирования алканов в общем виде:

C_nH₂_n₊₂ → C_nH₂_n_-х + (х+1)H₂

При дегидрировании алканов, содержащих от 2 до 4 атомов углерода в молекуле, разрываются связи С–Н у соседних атомов углерода и образуются двойные и тройные связи.

Например, при дегидрировании этана образуются этилен или ацетилен:

При дегидрировании бутана под действием металлических катализаторов образуется смесь продуктов. Преимущественно образуется бутен-2:

Если бутан нагревать в присутствии оксида хрома (III), преимущественно образуется бутадиен-1,3:

Алканы с более длинным углеродным скелетом, содержащие 5 и более атомов углерода в главной цепи, при дегидрировании образуют циклические соединения.

При этом протекает дегидроциклизация – процесс отщепления водорода с образованием замкнутого цикла.

Пентан и его гомологи, содержащие пять атомов углерода в главной цепи, при нагревании над платиновым катализатором образуют циклопентан и его гомологи:

Алканы с углеродной цепью, содержащей 6 и более атомов углерода в главной цепи, при дегидрировании образуют устойчивые шестиатомные циклы, т. е. циклогексан и его гомологи, которые далее превращаются в ароматические углеводороды.

Гексан при нагревании в присутствии оксида хрома (III) в зависимости от условий может образовать циклогексан и потом бензол:

Гептан при дегидрировании в присутствии катализатора образует метилциклогексан и далее толуол:

2.2. Пиролиз (дегидрирование) метана.

При медленном и длительном нагревании до 1500^оС метан разлагается до простых веществ:

Если процесс нагревания метана проводить очень быстро (примерно 0,01 с), то происходит межмолекулярное дегидрирование и образуется ацетилен:

Пиролиз метана – промышленный способ получения ацетилена.

2.3. Крекинг.

Крекинг – это реакция разложения алкана с длинной углеродной цепью на алканы и алкены с более короткой углеродной цепью.

Крекинг бывает термический и каталитический.

Термический крекинг протекает при сильном нагревании без доступа воздуха.

При этом получается смесь алканов и алкенов с различной длиной углеродной цепи и различной молекулярной массой.

Например, при крекинге н-пентана образуется смесь, в состав которой входят этилен, пропан, метан, бутилен, пропилен, этан и другие углеводороды.

Каталитический крекинг проводят при более низкой температуре в присутствии катализаторов. Процесс сопровождается реакциями изомеризации и дегидрирования. Катализаторы каталитического крекинга – цеолиты (алюмосиликаты кальция, натрия).

3. Реакции окисления алканов.

Алканы – малополярные соединения, поэтому при обычных условиях они не окисляются даже сильными окислителями (перманганат калия, хромат или дихромат калия и др.).

3.1. Полное окисление – горение.

Алканы горят с образованием углекислого газа и воды. Реакция горения алканов сопровождается выделением большого количества теплоты.

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O + Q

Уравнение сгорания алканов в общем виде:

C_nH_2n+2 + (3n+1)/2O₂ → nCO₂ + (n+1)H₂O + Q

При горении алканов в недостатке кислорода может образоваться угарный газ СО или сажа С.

Например, горение пропана в недостатке кислорода:

2C₃H₈ + 7O₂ → 6CO + 8H₂O

Промышленное значение имеет реакция окисления метана кислородом до простого вещества – углерода:

CH₄ + O₂ → C + 2H₂O

Эта реакция используется для получения сажи.

3.2. Каталитическое окисление.

Каталитическое окисление бутана – промышленный способ получения уксусной кислоты:

При каталитическом окислении метана кислородом возможно образование различных продуктов в зависимости от условий проведения процесса и катализатора. Возможно образование метанола, муравьиного альдегида или муравьиной кислоты:

Важное значение в промышленности имеет паровая конверсия метана: окисление метана водяным паром при высокой температуре.

Продукт реакции – так называемый «синтез-газ».

4. Изомеризация алканов.

Под действием катализатора и при нагревании неразветвленные алканы, содержащие не менее четырех атомов углерода в основной цепи, могут превращаться в более разветвленные алканы.

Например, н-бутан под действием катализатора хлорида алюминия и при нагревании превращается в изобутан:

Сварочная тележка своими руками для баллонов газовых: кислородных, пропановых, углекислотных

Тем, кто варит полуавтоматом или газом, не нужно доказывать необходимость сварочной тележки для углекислоты, пропана или кислорода. С баллонами приходится не только работать, но и заряжать газом по необходимости. Оценим варианты передвижных стоек для сварки и выберем подходящий для изготовления своими руками.

Разновидности тележек для углекислоты, кислорода и пропана
Баллоны для разных газов и целей заметно различаются по размерам, вот и тележки для них требуются разные. Как видим, делают конструкции и для пары кислород плюс пропан.
Наиболее популярны конструкции для одного баллона. При этом колеса могут размещаться внизу, либо по центру тяжести баллона. Во втором случае груз находится довольно высоко, и конструкция неустойчива, зато нагрузка на человека в этом случае наименьшая.
В ряде случаев удобно пользоваться комбинированной сварочной тележкой для газа и полуавтомата. Тогда необходимо добавить еще два небольших колеса под столиком для сварки.
Еще один вариант – мобильное приспособление для передвижения баллонов. Такую тележку можно перекатывать в пределах помещения, переносить вручную вдвоем или закатить на колесиках в багажник автомобиля. Именно это устройство мы и рассмотрим, в первую очередь.
Делаем своими руками тачку для перевозки газовых баллонов
Вертикальная часть каркаса сварена из профильной трубы сечением 20х20 мм, исходя из размеров углекислотного баллона. Основание можно изготовить из профиля 20х40 мм.
Для того, чтобы баллон на подставке можно было легко закатить в багажник, используются четыре колеса. Опоры приварены к тележке попарно сверху и снизу. Проверка показывает, что каркас будет давить на бампер при погрузке. Высота тележки и размещение колес должны соответствовать размерам погрузочной платформы Вашего авто.
Теперь можно снять колеса, зачистить места сварки, обезжирить и покрасить каркас. На основание тележки крепится с помощью заклепок металлическая пластина. Фигурные поперечины обмотаны тканевой лентой, чтобы конструкция не шумела при движении автомобиля. Сверху и снизу на стойках приварены кронштейны для крепления резиновых ремней от ВАЗ-2101.
Устанавливаем газовый баллон на тележку и размещаем в автомобиле. Снова каркас задевает бампер, но для авто «по хозяйству» это отнюдь не страшно. Вентиль баллона размещается между сидениями.
Тележка фиксируется к штатным точкам крепления груза с помощью цепей и стяжек. В продольном направлении груз закреплен недостаточно, и планируется установить шплинты в опорах, чтобы колеса не вращались.
Еще одна конструкция с той же идеей представлена на фото. На ее изготовление потребовалось 6 м профильной трубы сечением 20х20 мм. Верхние колеса имеют диаметр 75 мм, нижние – 100 мм.
На эскизе представлены все элементы тележки. Деталь №5 представлена в двух видах, так как срезана под углом в обеих плоскостях.
Готовое изделие окрашено в черный цвет, но о вкусах не спорят. В автомобиле такое изделие будет легко кататься вдоль его движения, если не предусмотреть дополнительных мер. Можно посмотреть видео сборки этого изделия.
<noscript><img src='/800/600/https/prom-78.ru/upload/iblock/19c/19c030a65f6e8bee3ae30cf594967098.jpg' /></noscript> youtube.com/embed/xmJaMlnt7ls» frameborder=»0″ allowfullscreen=»allowfullscreen»/>
Есть мнение, что китайские колеса и подшипники в них долго не живут. Если Вы думаете так же, надежные колеса вместе со ступицами можно изготовить самому. Потребуется токарный станок, чтобы выточить ступицы из отрезка подходящей по диаметру трубы. Обод колеса согнут на гибочном станке.
Его сварка выполнена с помощью кондуктора из саморезов, закрученных в фанеру. Между двумя подшипниками ступицы размещается распорная втулка из отрезка трубы. Ось для колес также изготовлена на токарном станке. На ее концах нарезана резьба для фиксации колес. Сначала на ось надеваются стопорные кольца, затем колеса, далее шайбы и закручиваются гайки.
Каркас тележки сварен из трубы 20х40. Это изделие окрашено серой краской, значит, оно никогда не испачкается в условиях мастерской. Еще один пример простейшей тележки ля баллона в следующем видео.
Чертежи самодельных тележек для сварки
Любой уважающий себя мастер обязательно что-то сделает по-своему. У тех, кто работает сваркой, имеется опыт самодельных конструкций, однако чертежи стандартных конструкций облегчат работу.
На данном эскизе представлены основные размеры простейшей тележки для перевозки газового баллона. Конечно, его можно корректировать при необходимости.
Эта конструкция чуть посложнее, и чертеж более полный. Над размером 305 стоит звездочка, то есть размер для справки.
В данном случае баллон надежно закреплен и защищен. Можно считать такую тележку профессиональным вариантом.
Бывает, что необходима перевозка одновременно двух баллонов, обычно кислородного и пропанового. Третье колесо имеет небольшой размер и работает в качестве упора в стационарном положении тележки, которую можно при этом передвигать.
Надеюсь, представленного материала достаточно, чтобы изготовить своими руками удобный в работе вариант сварочной тележки.

Реакция пропана с кислородом!
ОКАЗАНИЕ СЛОВА:
C ₃ H ₈ + O ₂ → CO ₂ + H ₂ O + тепло
СБАЛАНСИРОВАННОЕ ХИМИЧЕСКОЕ УРАВНЕНИЕ:
C ₃ H ₈ + 5 O ₂ → 3 CO ₂ + 4 H ₂ O + тепло
пропан + кислород → углекислый газ + вода + тепло
ВИЗУАЛЬНОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ СБАЛАНСИРОВАННОГО ХИМИЧЕСКОГО УРАВНЕНИЯ:

ОПИСАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РЕАКТИВОВ:
ПРОПАН :
(нетоксичный) трехуглеродный алкановый газ
Можно сжимать до транспортабельной жидкости
Бесцветный газ
Температура плавления = — 187.7 Температура кипения = — 42,1 C
Молярная масса = 44,1 г
Пропан в смеси с бутаном в основном используется в качестве автомобильного топлива
Произведено как побочный продукт двух других процессов — переработки природного газа и нефтепереработки
Тяжелее воздуха
Плотность энергии = 46,44 МДж / кг
<- барбекю пропановое
Области применения: обогреватели бассейнов и спа / джакузи, обогреватели патио, печи, топливо для барбекю, топливо для воздушных шаров, камины, генераторы

КИСЛОРОД:
газ бесцветный
Температура плавления = -218. Температура кипения = -182,95 ° C
<–атом кислорода
Атомный номер 8 с символом O
Группа халькогенов в периодической таблице элементов
Неметаллический элемент с высокой реакционной способностью, который легко образует соединения почти со всеми другими элементами
3 ^rd самая распространенная масса во Вселенной (гелий и водород)
Все основные структурные молекулы живых организмов (жиры, углеводы, белки) содержат кислород
Кислород необходим для выживания живых организмов
Он также используется для: медицинских целей (кислородная терапия), жизнеобеспечения и рекреационных целей (подводное плавание, кислородный бар, генераторы, подводные лодки, кислородные маски и т. Д.), В промышленности (выплавка железной руды в сталь)
КАК ПОЛУЧАЮТСЯ РЕАКТИВЫ:
КИСЛОРОД получают для промышленного использования путем фракционной перегонки жидкого воздуха, электролиза воды или нагревания оксида марганца (IV) с хлоратом калия. В лаборатории его получают действием катализатора оксида марганца (IV) на перекись водорода. Простой лабораторный тест на кислород состоит в том, что он зажигает светящуюся жидкость. Кислород необходим для горения и используется с этином (ацетиленом) в высокотемпературных кислородно-ацетиленовых сварочных горелках.
ПРОПАН — это богатый энергией газ, связанный с нефтью и природным газом. Пропан обычно находится под землей в смеси с месторождениями природного газа и нефти.Пропан называют ископаемым топливом, потому что он образовался миллионы лет назад из останков крошечных морских животных и растений. Пропан поступает из газовых и нефтяных скважин. Примерно половина пропана, используемого в Соединенных Штатах, поступает из сырого природного газа. Сырой природный газ на 90 процентов состоит из метана, на пять процентов из пропана и на пять процентов из других газов. Пропан отделяется от других газов на заводе по переработке природного газа. Другая половина наших поставок пропана поступает с нефтеперерабатывающих заводов или импортируется. Многие газы отделяются от нефти на нефтеперерабатывающих заводах, и пропан является наиболее важным из них. Поскольку США импортируют две трети нефти, которую мы используем, большая часть пропана отделяется от этой импортируемой нефти.
УСЛОВИЯ РЕАКЦИИ НА ПРОИЗВОДСТВО:
Реакция проана и кислорода происходит под высоким давлением пропана и кислорода. Селективное образование акролеина и акрилонитрила также требует высокой температуры реакции около 500 ° C. Окисление пропана до акролеина и аммоксидафиона до акрилонитрила молекулярным кислородом протекает на сложных металлооксидных катализаторах.
ТИП РЕАКЦИИ:
Одноместный.
ОПИСАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПРОДУКТА:
ДИОКСИД УГЛЕРОДА:
состоит из двух атомов кислорода, ковалентно связанных с одним атомом углерода
CO ₂ — следовые газы, содержащие 0,039% атмосферы
газ без цвета и запаха
Точка плавления = -78 ° C Точка кипения = -57 ° C
может быть получен путем воздушной перегонки.
Область применения: пищевая промышленность, нефтяная промышленность и химическая промышленность, отдых (пневматическое оружие, пейнтбольное оружие и т. Д.), Виноделие, пневматические системы, огнетушители,
ВОДА:
Его молекула содержит один атом кислорода и два атома водорода, связанных ковалентными связями
это может быть жидкость, твердое тело или газ (пар или водяной пар), а также в жидкокристаллическом состоянии рядом с гидрофильными поверхностями
необходим для всех форм жизни
прозрачная, без вкуса и запаха
Все основные компоненты клеток растворены в воде
молекула воды нелинейна, и атом кислорода имеет более высокую электроотрицательность, чем атомы водорода
Точка кипения = 100 ° C Точка плавления = 0 ° C
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОДУКТОВ РЕАКЦИИ:
Пропан используется в качестве топлива в печах для обогрева, при приготовлении пищи, в качестве источника энергии для водонагревателей, сушилок для стирки, барбекю и переносных плит. Его низкая температура кипения (-42 ° C) делает пропан популярным для приготовления барбекю и переносных печей. Пропан используется для обогревателей патио, обогревателей для джакузи, печей и т. Д. Тепло, выделяемое пропаном и кислородом, также используется для изготовления воздушных шаров. Пропан заменяет древесину другими традиционными источниками топлива во всем мире.
ЗНАЧЕНИЕ РЕАКЦИИ ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННОСТИ:
Обладая многими из тех же экологически чистых и экономических преимуществ природного газа, пропан используется более чем 14 миллионами семей в качестве топлива для своих печей, водонагревателей, кондиционеров, уличных грилей, каминов, сушилок и кухонных плит.Пропан легко транспортировать и его можно использовать за пределами магистрального газопровода. Пропановая промышленность состоит из почти 4000 компаний по всей стране, в которых работает 96000 человек, которые поставляют пропан домовладельцам, строителям, фермерам, менеджерам автопарков и вилочных погрузчиков и другим клиентов. Пропан обычно хранится и транспортируется в стальных баллонах в виде жидкости с паровым пространством над жидкостью. Давление пара в цилиндре зависит от температуры.
<–пропановый камин <- пропановый обогреватель
ИСТОРИЯ:
Пропан был впервые идентифицирован как летучий компонент в бензине доктором.Уолтер О. Снеллинг из Горного бюро США в 1910 году. С тех пор этот газ был очищен, и ученые создали способы сжижения сжиженного нефтяного газа во время очистки природного бензина. Так была основана компания American Gasol Co., первая компания, занимающаяся продажей пропана. К 1967 году 67% жителей США имели дома пропан или природный газ для приготовления пищи. К 1958 году продажи пропана в США достигли 7 миллионов галлонов в год. Пропан с тех пор вырос, и поэтому его используют.
** Пропан вступает в реакции горения аналогично другим алканам.В присутствии избытка кислорода пропан горит с образованием воды и углекислого газа. **

Ссылки: http://www. science.uwaterloo.ca/~cchieh/cact/c120/reaction.html
http://answers.yahoo.com/question/index?qid=20070816205130AAqRbQo
http://www.need.org/needpdf/infobook_activities/SecInfo/PropaneS.pdf
http: // en.wikipedia.org/wiki (кислород, углекислый газ, пропан и вода)
http://scollege.cengage.com/nextbook/vining/vining_owlbook_prototype/ebook/ch4/Sect3-3-b.html
http://mac122.icu.ac.jp/biobk/BioBookCHEM1.html
http://sfscience.wordpress.com/2010/04/10/hydrocarbon-explosions/
http: // www.sciencephoto.com/images/download_lo_res.html?id=721300486
Как это:
Нравится Загрузка …
Оксигенация пропаном — Большая химическая энциклопедия
Конверсия пропана и кислорода определяется как количество молей прореагировавшего пропана / кислорода на моль подаваемого пропана / кислорода. Выход продуктов C3 был рассчитан как моль соединения, образованного на моль пропана … [Pg.395]
Таблица 1. Продукты и теплота реакции C3-частиц из пропана, кислорода и воды…
ТАБЛИЦА 1.4 Равновесный состав продуктов сгорания пропан-кислород … [Pg.30]
Уровень дерона сильно зависит от соотношения горючего вещества и окислителя в газовой смеси — чем ближе соотношение к стехиометрической смеси, тем выше скорость. На рис. 4.14 на стр. 145 ссылки 5 показана зависимость скорости от состава для пропан-кислородных смесей. Как видно из рисунка 1, детонация прекращается, если процентное содержание C Hg падает ниже 3.1 или превышает 37 … [Pg.664]
Зоны реакции. Давление-температура (Рисунок 4) для смеси пропан-кислород 1: 1 или кривые давление-концентрация (Рисунок 5) при 429 ° C. показаны три области как для низкотемпературного, так и для высокотемпературного горения. [Pg.116]
Рис. 4. Области возгорания, холодное пламя, медленное окисление с рисунком и без него в эквимолярной смеси пропан-кислород. Полоски на границах обозначают экспериментальные точки, а числа на этих кривых обозначают продолжительность периодов индукции (в секундах).Нумерованные области определены в тексте …
Предварительная обработка реактора из нержавеющей стали. Поскольку кварц не подходит для изготовления промышленного реактора, мы протестировали реакторы из нержавеющей стали (SUS 27). Один из них обрабатывали 30% -ным раствором фосфорной кислоты в течение 12 часов при комнатной температуре, а затем тщательно промывали (реактор VII), а другой не подвергался обработке и старению (реактор VI). Окисление проводили при 430 ° C.с мольным отношением пропан / кислород, равным 3, и при различных расходах. [Pg.329]
Рис. 4. Конверсия кислорода в зависимости от -J g [02] [Hs02 1 / 2dt Пропан / кислород = 3 …
Был сделан вывод, что оптимальным условием для образования пероксида водорода является мольное отношение пропан / кислород 3, температура 430-450 ° C и время пребывания 6-10 секунд. [Pg.344]
Рис. 6. Скорость горения как функция эквивалентного отношения и концентрации кислорода для смесей пропан-кислород-азот при 311 ° K., измеренные методом шлирена общей площади горелки (79) …
То, что верно для реакции пропан-кислород, верно и для большинства других реакций. Разница между AEf и AE обычно невелика, поэтому эти две величины почти равны. Химики обычно измеряют АГ и говорят об этом, потому что большинство реакций проводится при постоянном атмосферном давлении в неплотно закрытых сосудах.[Стр.306]
Влияние давления. Повышение давления уменьшает количество энергии, необходимое для воспламенения. В смеси пропана, кислорода и азота удвоение давления снижает минимальную энергию, необходимую для воспламенения, примерно в 5. [Pg.112]
Пламенные процессы широко используются для синтеза наноразмерных порошков оксидных материалов. Химические предшественники испаряются, а затем окисляются в процессе сгорания с использованием смеси топливо / окислитель, такой как пропан / кислород или метан / воздух [190].Они сочетают быстрое термическое разложение потока газа-прекурсора / носителя в среде пониженного давления с термофоретически управляемым осаждением -… [Pg.638]
РИСУНОК B.2. Измеренная зависимость предела взрываемости пропан-кислородной смеси от давления и температуры в данном сосуде (адаптировано из информации, приведенной в [8]). [Pg.575]
Пропен VIV по отношению к эквимолярным смесям пропан + кислород сокращает период индукции холодного пламени примерно на 1 раз. 18% при 300 ° C. Как и в предыдущей работе, эти результаты показали важность сопряженного алкена в автокаталитическом окислении пропана.Однако при 247 ° C выход циклогексена непосредственно перед холодным пламенем был общим продуктом. Напротив, при температурах выше 300 ° C он становится основным продуктом и образуется примерно в равных количествах с пероксидом водорода до стабилизации холодного пламени [52]. Типпер пришел к выводу, что при температуре выше 300 ° C реакция (2) протекает в значительной степени до тех пор, пока не пройдет начальная стадия окисления, поскольку дифференциальный выход алкена (d [C h3] / d [C Hj 2]) превышает 25%. минимум четверть реакции.[Pg.264]
Рис. 16. Диаграмма давление-температура воспламенения смесей пропан-кислород при мольном соотношении 1 1. Цилиндрический реакционный сосуд из кремнезема, объем = 30 см. (1), (4) медленная реакция (2), (5) медленная реакция с рисунком (3) нормальное пламя (6) холодное пламя. (Из исх. 147.) …
Рис. 17. Диаграмма воспламенения смеси пропан-кислород при температуре 429 ° C.(Из ссылки 147.) … [Стр.306]
Lucquin et al. [184–188], протестировали несколько моделей, которые учитывают расход топлива и включают вырожденное разветвление. Поэтому их модели более реалистичны и хорошо отражают действие промоторов и ингибиторов. Однако до сих пор они не определили конкретные химические реакции в моделях, но они пытаются использовать их для описания наблюдаемой кинетики и морфологии смесей пропан-кислород. [Pg.344]
Фиг.32. Диаграмма воспламенения температура-давление, полученная из модели для смесей пропан + кислород в мольном соотношении 2 1. (Из ссылки 195) …
Рис. 33. Пропан-кислород. Молярное соотношение 1 1 цилиндрический реакционный сосуд из пирекса, объем 150 см. (Из исх. 119.) …
PPT — Пропановый гриль — это место химической реакции. Реагенты — пропан и кислород, а презентация p PowerPoint | бесплатно для просмотра

Название: Пропановый гриль — место химической реакции.Реагентами являются пропан и кислород, а также пропановая решетка
, где протекает химическая реакция. Реагентами являются пропан и кислород,
, а продуктами являются диоксид углерода и вода.
Однако описание этой реакции
неполное, если не учитывать выделяемое
тепло и свет.
2
Химические связи и энергия
Что происходит с химическими связями во время химической реакции
?

Химические реакции включают разрыв
химических связей в реагентах и образование
химических связей в продуктах.
3
Химические связи и энергия
Тепло, выделяемое пропановым грилем, представляет собой форму
энергии.
Когда вы пишете химическое уравнение для
горения пропана, вы можете включить тепло в
в правой части уравнения.
C3H8 5O2? 3CO2 4h3O Heat

4
Химические связи и энергия
Химическая энергия — это энергия, хранящаяся в
химических связях вещества.
Молекула пропана имеет десять одинарных ковалентных связей.
Химическая энергия молекулы пропана — это энергия
, хранящаяся в этих связях.
Молекулы кислорода, углекислого газа и воды
также хранят энергию в своих химических связях.

5
Химические связи и энергия
Энергетические изменения в химических реакциях
определяются изменениями, которые происходят в химических
связях.
При сгорании пропана связи в молекулах пропана и кислорода
разрываются, а связи в молекулах углекислого газа и воды
образуются
.

6
Химические связи и энергия
Разрыв связей
Чтобы произошло горение пропана,
все химические связи в реагентах (пропан
и кислород) должны быть разорваны. Таким образом, образование
химических связей в продуктах завершает реакцию
.
Для разрыва химических связей требуется энергия. Искра
обеспечивает достаточно энергии, чтобы разорвать связи реагирующих молекул
и запустить реакцию.

7
Химические связи и энергия
8
Химические связи и энергия
Формирование связей
Для каждой сожженной молекулы пропана образуются три
молекулы диоксида углерода и четыре молекулы
воды.
Образуется шесть двойных связей CO и восемь одинарных связей OH
.
При образовании химических связей высвобождается энергия.
Тепло и свет, выделяемые
в результате образования новых химических связей.

9
Как мы узнаем, что тепло идет в правой части
уравнения?
1-Мы знаем, что эта реакция высвобождает энергию.
2-Следовательно, это экзотермично
3-Больше энергии выделяется при создании
новых связей, чем при разрыве исходных
связей.

10
Энергия связи
Знание значений энергии связи помогает нам
предсказать, будет ли реакция экзотермической или
эндотермической.Например, если связи в молекулах продукта
сильнее, чем связи между молекулами
реагента, то продукты на
более стабильны и имеют более низкую энергию, чем реагенты
, и реакция является экзотермической. Если верно обратное значение
, то для того, чтобы реакция произошла, должна быть поглощена энергия (тепло)
, что делает реакцию эндотермической. В этом случае
продукты имеют более высокую энергию, чем
реагенты. Энергии связи можно использовать для расчета
изменения энтальпии DH для реакции по
с применением закона Гесса.DH может быть получен из энергии связи
только тогда, когда все реагенты и продукты
являются газами.

11
Энергия одинарной связи
12
Экзотермические и эндотермические реакции
Что происходит с энергией во время химической реакции
?

Во время химической реакции энергия
выделяется или поглощается.
13
Экзотермические и эндотермические реакции
Экзотермические реакции
Химическая реакция, при которой выделяется энергия в окружающую среду,
называется экзотермической реакцией.
В экзотермических реакциях энергия
, выделяемая при образовании продуктов, превышает энергию
, необходимую для разрыва связей в реагентах.

14
Экзотермические и эндотермические реакции
Горение — это чрезвычайно экзотермическая реакция.
Когда 1 моль пропана реагирует с 5 молями кислорода
, выделяется 2220 кДж (килоджоулей) тепла.
C3H8 5O2? 3CO2 4h3O 2220 кДж

15
Горение не обязательно должно быть взрывоопасным.
Например, костер барбекю или пропановая печь
.
Это примеры непрерывного невзрывоопасного горения
.
Не всегда должен быть взрыв, как в фейерверке
.

16
Экзотермические и эндотермические реакции
В экзотермической реакции химическая энергия
реагентов больше, чем химическая энергия
продуктов.

17
Экзотермические и эндотермические реакции
В экзотермической реакции химическая энергия
реагентов больше, чем химическая энергия
продуктов.

18
Экзотермические и эндотермические реакции
В химической реакции химическая энергия
достигает пика до того, как реагенты превращаются в
продукты.
Этот пик представляет собой количество энергии
, необходимое для разрыва химических связей
реагентов.
Частицы должны столкнуться с достаточной энергией,
разорвать эти связи, или
реакция не произойдет.

19
Экзотермические и эндотермические реакции
Эндотермические реакции
Химическая реакция,
поглощающая энергию из окружающей среды, называется эндотермической реакцией.
При эндотермической реакции для разрыва связей в реагентах на
требуется больше энергии, чем на
выделяется при образовании продуктов.

20
Экзотермические и эндотермические реакции
При эндотермической реакции энергия продуктов
больше, чем энергия реагентов
.

21
Экзотермические и эндотермические реакции
При эндотермической реакции энергия продуктов
больше, чем энергия реагентов
.

22
Экзотермические и эндотермические реакции
Примерно при 450 ° C оксид ртути (II) разлагается на
газообразный кислород и жидкую ртуть. Разложение
оксида ртути (II) является эндотермической реакцией.
2HgO 181,7 кДж? 2Hg O2

23
Экзотермические и эндотермические реакции
Оранжево-красный порошок на дне пробирки
представляет собой оксид ртути (II). Когда порошок
разлагается, кислород улетучивается из пробирки.
Ртуть собирается в виде капель на стенках трубки
.

24
Примеры эндотермических реакций
Реакция кристаллов октагидрата гидроксида бария
с сухим хлоридом аммония
растворение хлорида аммония в воде
Реакция тионилхлорида (SOCl2) с
гептагидратом сульфата кобальта (II)
смешивание воды и нитрата аммония
смешивание воды с хлоридом калия
реакция этановой кислоты с карбонатом натрия
фотосинтез (хлорофилл используется для реакции
диоксида углерода плюс вода плюс энергия для получения
глюкозы и кислорода)

25
Сохранение энергии
В экзотермической реакции химическая энергия
реагентов преобразуется в тепло плюс
химическая энергия продуктов.В эндотермической реакции
тепло плюс химическая энергия
реагентов преобразуется в химическую энергию
продуктов.
В обоих случаях полная энергия до и после
реакции одинакова. Этот принцип известен
как закон сохранения энергии.

26
Требования к горению
1- Топливо
2- Кислород
3- Источник воспламенения (тепло или искра) (энергия активации
)

27
Типы огнетушителей
28
Сухие химические огнетушители
Средство на порошковой основе, тушащее
разделением четырех частей тетраэдра
огня.Он предотвращает химическую реакцию
между теплом, топливом
и кислородом и останавливает образование огня
, поддерживая «свободные радикалы», тем самым тушив
огонь.
Моноаммонийфосфат, также известный как ABC Dry
Chemical, используется при пожарах классов A, B и C. Он
получил свой класс A по способности агентов
плавиться и течь при температуре 177 C (350 F) до
тушить огонь. Более коррозионный, чем другие сухие химические вещества
. Желтого цвета.
Бикарбонат натрия, «обычный» или «обычный»
, используемый при пожарах классов B и C, был первым из разработанных сухих химических веществ
. Он прерывает химическую реакцию пламени
и был очень распространен в
коммерческих кухнях до появления влажных химических агентов
, но теперь теряет популярность
, поскольку он гораздо менее эффективен, чем влажные химические вещества
для пожаров класса K, менее эффективен
, чем Purple-K для пожаров класса B, и
неэффективен при пожарах класса A.Белый или синий цвета
.
Бикарбонат калия (также известный как Purple-K), используемый при пожарах
класса B и C. Примерно в два раза эффективнее
при пожарах класса B, чем бикарбонат натрия.
— предпочтительный сухой химический реагент для нефтяной и газовой промышленности
. Единственный сухой химический агент, сертифицированный NFPA
для использования в AR-FF. Фиолетовый цвет.
(также известный как Monnex), используется при пожарах классов B и C. Более эффективен, чем все другие порошки, из-за его способности
декрепитировать (когда порошок разрушает
на более мелкие частицы) в зоне пламени
, создавая большую площадь поверхности для ингибирования свободных радикалов
.
Хлорид калия, или сухой химикат Super-K, был разработан
с целью создания высокоэффективного сухого химиката, совместимого с белковой пеной.
Разработанный в 60-х годах, до Purple-K, он не был так популярен, как другие агенты, поскольку, будучи солью
, он был довольно агрессивным. Для пожаров B и C —
белого цвета.
, который представляет собой сухой химикат
на основе бикарбоната натрия (BC), был разработан для использования с пенами на основе протеина
для тушения пожаров класса B.Большинство сухих химикатов
содержат стеараты металлов для обеспечения водонепроницаемости
, но они будут иметь тенденцию разрушать пенное одеяло
, созданное пенами на белковой (животной) основе. Тип
, совместимый с пеной, использует силикон в качестве гидроизоляционного агента
, который не повреждает пену.
Эффективность идентична обычному сухому химическому веществу
, имеет светло-зеленый цвет (некоторые составы марки
Ansul имеют синий цвет). Этот агент
обычно больше не используется, поскольку большинство современных сухих химикатов
считаются совместимыми с синтетическими пенами
, такими как AFFF.
— это специальный вариант бикарбоната натрия
для тушения пожаров пирофорной жидкости (воспламеняется при контакте
с воздухом). Помимо бикарбоната натрия
, он также содержит частицы силикагеля
. Бикарбонат натрия прерывает цепную реакцию
топлива, а кремнезем впитывает все
несгоревшее топливо, предотвращая контакт с воздухом. Он эффективен также на других видах топлива класса B.
Синий / красный цвет.

29
Пенные средства пожаротушения
Применяются для разжигания пожаров в виде без наддува
(смешанная с воздухом в патрубке) или
без наддува
с образованием пенистого покрова или уплотнения
над топливом , предотвращая попадание кислорода.
В отличие от порошка
, пену можно использовать для постепенного тушения огня
без обратного воспламенения.
AFFF (водная пленкообразующая пена), используется при пожарах A и B
и для подавления паров. Самый распространенный тип
в переносных огнетушителях. Он содержит
фтортензидов 4, которые могут накапливаться в организме человека
. Долгосрочные последствия этого для
человеческого тела и окружающей среды в настоящее время
неясны.
AR-AFFF (спиртоустойчивая водная пленка, образующая
пену), используется при горении топлива, содержащем спирт.
Образует мембрану между топливом и пеной
, не позволяя спирту разрушать пенопласт
.
FFFP (пленкообразующий фторопротеин) содержит
встречающихся в природе белков из побочных продуктов животного происхождения
и синтетических пленкообразующих агентов, чтобы
создать пенное одеяло, более термостойкое
, чем строго синтетические пены AFFF. FFFP
хорошо работает с жидкостями на спиртовой основе и широко используется
в автоспорте.
CAFS (система подачи пены сжатым воздухом) Любой огнетушитель типа APW
, заправленный раствором пены
и сжатым воздухом под давлением.Обычно
используется для расширения водоснабжения в дикой местности
операций. Используется при пожарах класса A и с очень сухой пеной
по классу B для подавления паров.
Arctic Fire — жидкое средство пожаротушения
, которое эмульгирует и охлаждает нагретые материалы
быстрее, чем вода или обычная пена.
широко используется в сталелитейной промышленности. Действует на
классов A, B и D.
, пенообразователь, который эмульгирует горящие жидкости
и делает их негорючими.Он может охлаждать
нагретый материал и поверхности, аналогично
CAFS. Используется на A и B (считается эффективным для
некоторых опасностей класса D, хотя не рекомендуется
из-за того, что fireade все еще содержит
количество воды, которая вступит в реакцию с некоторыми металлическими пожарами
).

30
Водные и влажные огнетушащие вещества
Вода
Охлаждает горящий материал.
APW (вода под давлением) охлаждает горящий материал
за счет поглощения тепла от горящего материала.
Эффективен при пожарах класса A,
является недорогим, безвредным и относительно легким в очистке
. В США устройства APW
содержат 2,5 галлона воды в высоком хромированном цилиндре
. В Европе они обычно красного цвета
и содержат 6-9 литров (1,75-2,5
галлона) воды.
Water Mist использует форсунку для тонкого туманообразования, чтобы разбить
поток деионизированной воды до такой степени, что
не проводит электричество обратно к оператору.
Класс A и C. Он широко используется в
больницах по той причине, что, в отличие от других
средств подавления чистоты, он безвреден и
не загрязняет окружающую среду. Эти огнетушители выпускаются в упаковке 1,75
и 2,5 галлона, окрашены в белый цвет в США
и в красный цвет в Европе.
Влажные химикаты и добавки для воды
Влажные химикаты (ацетат, карбонат калия или цитрат
) тушат огонь, образуя мыльный слой пены
над горящим маслом
(омыление) и охлаждая масло ниже температуры воспламенения
.Обычно только для классов A и K (F
в Европе), хотя более новые модели
оснащены форсунками для запотевания, как те, которые используются на установках водяного тумана
, чтобы обеспечить пожаротушение этих огнетушителей
классов B и C.
Смачивающие вещества Добавки на основе моющих средств, используемые для
, снижают поверхностное натяжение воды и улучшают проникновение
при пожарах класса А.
Антифриз Химические вещества добавлены в воду, чтобы снизить температуру замерзания
примерно до -40 градусов по Фаренгейту.
Не оказывает заметного влияния на пожаротушение.
.

31
Чистые средства пожаротушения
Чистящие средства и диоксид углерода
Средство вытесняет кислород (CO2 или инертные газы),
отводит тепло из зоны горения
(Halotron, FE-36) или подавляет химическую цепочку
реакция (Галоны). Они помечены как чистые средства
, потому что они не оставляют следов
после разряда, что идеально подходит для чувствительной электроники и документов
.
Галон (включая галон 1211 и галон 1301), газообразный агент
, подавляющий химическую реакцию
пожара. Классы BC для огнетушителей с меньшим весом
(2,3 кг до 9 фунтов) и ABC
для более тяжелых огнетушителей (4,1-7,7 кг, 9-17 фунтов).
Запрещено новое производство, за исключением использования
в военных целях, с 1 января 1994 года, поскольку его свойства
способствуют истощению озонового слоя и долгому сроку службы
в атмосфере, обычно 400 лет. Галон
был полностью запрещен в Европе, в результате чего
запасы были отправлены в Соединенные Штаты для повторного использования
.Хотя производство было запрещено, повторное использование
все еще разрешено. Галоны 1301 и 1211 заменяются
новыми галонами, которые не обладают свойствами истощения озонового слоя
и имеют низкий срок службы
в атмосфере, но менее эффективны. В настоящее время
Halotron I, Halotron II, FE-36 Cleanguard и
FM-200 предназначены для замены
, значительно снижающего озоноразрушающую способность.
CO2, чистый газообразный агент, вытесняющий
кислород. Наивысшая оценка для 7.7 кг (20 фунтов)
переносных огнетушителей CO2 — 10BC.
не предназначен для пожаров класса А. CO2 не подходит для использования при пожаре
, содержащем собственный источник кислорода, металлы,
или средства для приготовления пищи, однако он является одним из лучших средств
для горящего человека.
Смеси инертных газов, включая инерген и
аргонит.

32
Огнетушащие вещества класса D
Доступно несколько огнетушителей класса D
, одни подходят для нескольких типов
металлов, другие нет.
Хлорид натрия (Super-D, Met-L-X или
METAL.FIRE.XTNGSHR) — содержит соль хлорида натрия
и термопластичную добавку. Пластик плавится, образуя
исключающую кислород корку на металле, а соль
рассеивает тепло. Подходит для большинства металлов,
магния, титана, алюминия, натрия,
калия и циркония.
На основе меди (Copper Powder Navy125S) — разработан
ВМС США в 70-х годах для трудноуправляемого пожара
лития и литиевых сплавов.Порошок
душит и действует как теплоотвод для рассеивания тепла, но
также образует медно-литиевый сплав на поверхности
, который негорючий и перекрывает подачу кислорода
. Будет цепляться за вертикальную поверхность — только литий
.
На основе графита (G-Plus, G-1, Lith-X, Pyromet или
METAL.FIRE.XTNGSHR) — содержит сухой графит,
подавляющий горящие металлы. Разработанный первый тип,
для магния, работает на других металлах как
. В отличие от порошковых огнетушителей
на основе хлорида натрия, порошковые графитовые огнетушители
могут использоваться для тушения очень горячих горящих металлов
, таких как литиевый, но в отличие от медных порошковых огнетушителей
не прилипают и
тушат проточные или вертикальные литиевые пожары.
Подобно медным огнетушителям, графитовый порошок
действует как теплоотвод, а также подавляет пожар металла
.
На основе карбоната натрия (Na-X) — используется там, где трубы и оборудование из нержавеющей стали
могут быть повреждены реагентами на основе хлорида натрия
для борьбы с пожарами из сплава натрия, калия и натрия-калия
. Ограниченное использование для других металлов.
Удушает и образует корку.
Новые водные огнетушители класса A / B / D / K / F
появились в последние годы.Примеры
включают средство подавления огня марки Fire Blockade.
Они доступны в форме небольших аэрозольных баллончиков
для домашнего использования, в дополнение к объемным дозаторам
объемом до 250 галлонов для тушения
крупных пожаров 5. Средство тушения представляет собой водорастворимую формулу
на основе сои. 6
Большинство огнетушителей класса D будут иметь специальную
низкоскоростную форсунку или выпускную трубку для аккуратного
нанесения средства в больших объемах, чтобы
не повредил мелко измельченные горящие материалы.
Агенты также доступны в больших количествах, и
можно наносить с помощью совка или лопаты.

33
Как не потушить масляный пожар
YouTube — Kitchen Oil Fire от Хайдара Аззуза

Вода и масло не смешиваются, и вода
плотнее, чем масло. Когда кто-то наливает воду в горящую кастрюлю с маслом
, он хочет опуститься на дно. Когда это происходит,
соприкасается с очень горячей сковородой
(и маслом) и мгновенно испаряется в пар.Мгновенное изменение фазы
из жидкого в газообразное состояние
сопровождается огромным расширением на
. Поскольку вода (теперь пар) находится ниже
масла, она быстро расширяется вверх, стремительно вытесняя горящее масло на
. Он распыляет масло
в процессе, насыщая его кислородом и эффективно
создавая вулканический паяльный фонарь. На графике
этот эффект можно увидеть справа.
Не нужно много воды, чтобы вызвать катастрофический результат
.