燃燒化學(xué)簡介

論文集燃燒化學(xué)

第一節(jié)燃燒現(xiàn)象燃燒之簡單定義為帶有熱與光之氧化反應(yīng)，通常反應(yīng)速度在高速進(jìn)行時其反應(yīng)熱大且有發(fā)光現(xiàn)象時稱為燃燒。氧化反應(yīng)中雖然產(chǎn)生熱，但無發(fā)光時區(qū)分為緩慢燃燒。在常態(tài)下能被氧化之物可成為可燃物，但需要活化能大，氧化熱小之物因不易維持燃燒所以稱為難燃物，不過難燃物在適當(dāng)條件下如在高溫或氧氣中時燃燒變?yōu)榭焖?，此種條件下難燃物變成易燃物，可見所謂易燃，可燃或難燃指常態(tài)下之條件而言。燃燒常以瓦斯?fàn)钸M(jìn)行，如液態(tài)之重油、固態(tài)之木材、煤炭等在燃燒之前需經(jīng)過蒸發(fā)或受熱分解產(chǎn)生可燃性多種瓦斯，與空氣形成易燃性混合氣，有火源時則起火燃燒。能使某物質(zhì)起燃除了可燃物與氧氣外尚需供應(yīng)活化能始可。點(diǎn)火有多種方式，如加熱、火焰、電氣火花、磨擦熱、反應(yīng)熱及壓縮熱等。起燃時因有活化能，可燃物之分子被活化后開始與氧氣反應(yīng)。值得注意者只用點(diǎn)火手續(xù)燃燒仍無法進(jìn)行，因可燃物在局部被點(diǎn)燃時產(chǎn)生之燃燒熱以熱傳導(dǎo)方式傳熱至周圍之可燃物。受熱之部分溫度達(dá)到著火點(diǎn)時燃燒得以繼續(xù)或燃燒擴(kuò)大。但傳熱之熱量被奪去或被冷卻至原有熱量以下時燃燒將會停止。如前所述，某物質(zhì)在空氣中或氧氣中受激烈之氧化反應(yīng)產(chǎn)生熱與光之現(xiàn)象稱為燃燒。起燃時需有可燃物、充分之空氣及起燃所需之熱源。此等三要素則稱為燃燒三角(Firetriangle)。起燃后有熱之產(chǎn)生并進(jìn)行可燃物之熱分解(Pyrolysis)，因能繼續(xù)供應(yīng)易燃性瓦斯。所以燃燒得以維持不斷。維持燃燒尚需有自由基(Freeradicals)之存在，而構(gòu)成燃燒四面體(Firetetrahedron)?？扇嘉镏腥缁鸩瘛⒒鸺系缺旧砗醒鮼碓粗镌谥車鸁o空氣之條件下仍可燃燒或爆炸。

一、燃燒反應(yīng)如前所述燃燒屬于可燃性物質(zhì)與氧化合之氧化反應(yīng)。以碳?xì)浠衔餅槔紵蟾鞒蔀镃O2及H2O。CH4 2O2→CO2 2H2OC3H8 5O2→3CO2 4H2O2C4H10 13O2→8CO2 10H2OCmHn (m 0.25n)O2→mCO2 0.5nH2O上列各式僅有最初及最后產(chǎn)物，其實(shí)中間有極為復(fù)雜之反應(yīng)過程，通常燃燒反應(yīng)被認(rèn)為以連鎖反應(yīng)之形態(tài)進(jìn)行。以氫氣之燃燒為例其過程如下：2H2 O2→2H2O…………………..(1)上式極為簡單，實(shí)際上有H2→2H，O2→2O，H2O→OH H等各分子互相碰撞而解離為原子狀態(tài)并生成游離基(radical)。此物則為促進(jìn)連鎖反應(yīng)之媒介物。氫氣燃燒之第一階段為H2分子解離為H原子(H2→2H)，再與穩(wěn)定狀態(tài)之O2結(jié)合為HO2，因此物極不穩(wěn)定，易與未反應(yīng)之H2分子反應(yīng)而依次分解如下：H O2→HO2……………………….(2)HO2 H2→H2O2 H………………(3)HO2 H2→H2O OH…..…………(4)2H2O2→2H2O O2………………..(5)上式中之OH與未反應(yīng)之氫反應(yīng)產(chǎn)生H2O，同時游離出H以連鎖反應(yīng)之方式進(jìn)行。OH H2→H2O H………………..(6)氫在完全燃燒后所余者有穩(wěn)定之H2O、少量H2及O2，而無剩余之游離H及OH。H OH→H2O……………………(7)H H→H2………………………(8)依上述反應(yīng)過程可知燃燒中所謂游離基(radical)逐漸減少時連鎖反應(yīng)隨之終止。二、燃料能當(dāng)作熱源之物稱為燃料，對人類而言其重要性屬于文明生活之基本條件之一。人類使用燃料之歷史由來已久，經(jīng)長期之演變由古時唯一燃料之固體燃料木材開始，之后使用煤炭、再發(fā)現(xiàn)石油系液體燃料并發(fā)展至污染性較低之氣體燃料甚至應(yīng)用核能燃料。三、燃燒之形態(tài)可燃物之燃燒因固體、液體、氣體之不同燃燒之形態(tài)則有差異。固體燃料被加熱時，由熱分解生成易燃性瓦斯而與空氣形成混合氣。液體燃料則需產(chǎn)生蒸氣后與空氣形成混合氣、氣體燃料直接與空氣混合則可。

燃燒有多種方式，可分為下列燃燒形態(tài)：(1)擴(kuò)散燃燒可燃性瓦斯分子與空氣分子互相擴(kuò)散混合起燃之現(xiàn)象。如氫氣、甲烷、丙烷等可燃性瓦斯由噴嘴流出于空氣中被點(diǎn)燃時則屬之。(2)蒸發(fā)燃燒醇類、醚類等引火性液體由蒸發(fā)產(chǎn)生之蒸氣引火產(chǎn)生火焰，起燃后自液體表面繼續(xù)蒸發(fā)而維持燃燒之現(xiàn)象。(3)分解燃燒固體可燃物如木材、煤炭、纖維等在空氣中被加熱時先失去水分。再起熱分解而產(chǎn)生可燃性瓦斯，起燃后由火焰維持其燃燒。(4)表面燃燒如木炭、焦炭等物由熱分解之結(jié)果產(chǎn)生無定形炭化物，而在固體表面與空氣接觸之部分形成燃燒帶(Zone)。燃燒常維持在表面。鋁箔、鎂箔等燃燒可歸納在此類。表面燃燒通常不帶有明顯之火焰，有時因不完全燃燒之故或有產(chǎn)生一氧化碳形成火焰之可能。(5)自身燃燒(Selfburning)火炸藥在分子內(nèi)含有氧而不需由空氣中之氧維持其燃燒，此系之反應(yīng)速度快，燃燒速度迅速以致有爆炸性燃燒發(fā)生。四、引火點(diǎn)與發(fā)火點(diǎn)(FlashpointandAutoignitionpoint)接近于可燃性液體或固體之表面置一小火焰，將可燃性物緩慢加熱，此時自可燃性物產(chǎn)生之蒸氣(瓦斯)由小火焰能引燃之最低溫度稱為引火點(diǎn)。亦可認(rèn)為可燃性瓦斯之濃度達(dá)到燃燒下限時之溫度。引火點(diǎn)之測定ASTM，NFPA，JIS等均采用Pensky-Mertens，Cleveland(引火點(diǎn)80℃以上)及Tagliabue(引火點(diǎn)80℃以下)。此等裝置參考消防化學(xué)(II)。發(fā)火點(diǎn)指可燃物受熱時不藉火焰或電器火花引火也能自燃之溫度，如容器中置有可燃物用加熱包(Heatingmantle)緩慢加熱至被加熱物由本身起燃所需最低溫度。發(fā)火點(diǎn)與著火點(diǎn)屬同意語，以化學(xué)立場稱為發(fā)火，以機(jī)械觀點(diǎn)則用著火。瓦斯在燃燒時如氫氣或一氧化碳與氧氣之化學(xué)反應(yīng)屬于最簡單之反應(yīng)例。多種化合物之燃燒過程極為復(fù)雜，為進(jìn)行燃燒該物質(zhì)產(chǎn)生之可燃瓦斯需達(dá)到燃燒下限及在一定溫度下始可。一旦燃燒開始產(chǎn)生之熱將周圍之瓦斯及空氣加熱至能繼續(xù)維持反應(yīng)時才有火焰存在。液體及固體易與氧氣反應(yīng)者其發(fā)火溫度則低，對固體燃料而言受熱時不易產(chǎn)生易燃揮發(fā)性成分者只有表面燃燒、所以燃燒速度慢。表1為常見燃料之發(fā)火溫度。

燃燒名稱空氣中之發(fā)火點(diǎn)氧氣中之發(fā)火點(diǎn)氫氣609℃588℃苯580℃566℃無煙炭500℃甲烷572560二硫化碳120107焦炭420~620乙烷632556正-戍烷290258瀝青炭380~420乙烯472450甲苯552516木炭300丙烷49048592汽油430415丁烷510Cetan#60柴油247242乙炔490表1氣、液、固體燃料之發(fā)火溫度五、自然發(fā)火與混合發(fā)火(1)自然發(fā)火某種物質(zhì)在空氣中常溫常壓下由化學(xué)變化產(chǎn)生反應(yīng)熱經(jīng)蓄熱以致溫度上升至發(fā)火點(diǎn)而自燃之現(xiàn)象。在空氣中立刻發(fā)火或在水分、濕氣存在下緩慢或激烈發(fā)火者稱為準(zhǔn)自然發(fā)火性物。(2)影響自然發(fā)火之各因素在空氣中常溫常壓下且無火源而物質(zhì)本身能自燃時應(yīng)有必備之條件：1蓄熱：自然發(fā)火之起因來自于氧化、分解、聚合、吸附、發(fā)酵等產(chǎn)生之熱蓄積引起反應(yīng)系內(nèi)部溫度之上升，因此蓄熱則為重要因素之一。當(dāng)反應(yīng)系之熱平衡呈現(xiàn)散熱大于蓄熱時則可避免自然發(fā)火。a.熱傳導(dǎo)度：氣體、液體、固體中氣體之熱傳導(dǎo)度最小，依次為液體及非金屬固體、金屬則最大。依此觀點(diǎn)氣體最容易燃燒，金屬則較難。對物質(zhì)之構(gòu)造而言，粉狀物、纖維狀、多孔質(zhì)者在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生之氧化熱較難傳導(dǎo)至表面，類似保溫之效果所以內(nèi)部溫度容易上升。b.空氣之影響：通風(fēng)良好之處能自發(fā)熱體之外部加以冷卻，因?yàn)椴灰仔顭?，所以自然發(fā)火之可能性較低。2熱之產(chǎn)生速度：熱之產(chǎn)生速度與蓄熱相同對自然發(fā)火有重大關(guān)系。發(fā)熱量與反應(yīng)速度之乘積則為熱之產(chǎn)生速度，設(shè)單位量之發(fā)熱量為Q時反應(yīng)熱之產(chǎn)生速度為Q．Ae-E/RTA：頻度系數(shù)cm/s；E：活化能cal/mol.；R：氣體定數(shù)cal/mol.；T：絕對溫度。K由上式可知發(fā)熱量雖大，倘反應(yīng)速度小時此物質(zhì)之熱產(chǎn)生速度則小。3發(fā)熱量、表面積、溫度、水分等因素：發(fā)熱量大之物質(zhì)較易自然發(fā)火。發(fā)熱體屬于易傳熱者因容易散熱而不易蓄熱。當(dāng)溶劑類滲透在多孔質(zhì)或纖維等表面積大之物體時因有充分之氧氣供應(yīng)，且周圍有熱傳導(dǎo)不良之空氣所包圍，結(jié)果處于防止散熱之狀態(tài)。溫度與反應(yīng)速率有密切關(guān)系，溫度愈高，反應(yīng)愈快，危險性則增加。為緩和反應(yīng)之進(jìn)行采降溫措施則可。水分過多不易自燃，但微量水分之存在則對自然發(fā)火有催化作用。

自然發(fā)火案例：自然發(fā)火可分為分解熱、氧化熱、吸附熱、聚合熱及發(fā)酵熱。a.由分解熱起燃之物此系有硝化棉，塞璐珞等物。以硝化棉為例，在空氣中由水解及熱分解生成熱，由反應(yīng)熱之蓄積而起燃。起初硝化棉受微量水分引起水解產(chǎn)生硝酸，在此反應(yīng)中H 及OH-有促進(jìn)分解之功能。當(dāng)硝化棉之NO2斷裂為NO2→NO [O]時氧化繼續(xù)進(jìn)行以致起燃。b.由氧化熱起燃之物油脂類可分為干性油、半干性油及非干性油。如棉花、破布、木屑等表面積極大之物體上附著干性油時因與空氣之接觸面大所以易受氧化而由氧化熱之蓄積引起自燃。油脂類受氧化之難易可用碘價(Iodinevalue)表示，碘價指100g油脂能吸收之碘克數(shù)，油脂之碘價在100以下時稱為非干性油；100~130者為半干性油；130以上則屬干性油。日常生活中屬于干性油而與自然發(fā)火有關(guān)者有桐油，亞麻仁油，菜子油等。干性油之反應(yīng)過程可用下式表示：

動植物油在燃燒時煙少，燃燒速度慢，輻射熱小，有很多特異點(diǎn)。c.由吸附熱起燃之物活性碳于制造后粒子表面之活性大，在空氣中吸附各種成分而發(fā)熱，此時吸附之氧氣繼續(xù)促進(jìn)氧化，由吸附熱及氧化熱形成蓄熱條件，散熱不良時溫度則上升。d.由聚合熱起燃之物工業(yè)界常用醋酸乙烯CH2=CH(OCOCH3)，丙烯晴CH2=CH－CN，液態(tài)氫化氰H－CN，苯乙烯C6H5－CH=CH2等單體合成多種聚合物。在合成過程中聚合熱失控時會引起火災(zāi)或爆炸。

準(zhǔn)自然發(fā)火性物在空氣中發(fā)火點(diǎn)低或與空氣接觸時能自燃之物，因大部分與水接觸時能發(fā)火，有時亦稱為禁水性物。如鋰Li，鈉Na，鉀K，鈣Ca，鎂Mg等金屬外尚有40余種(參考消防化學(xué)II)

混合發(fā)火性物兩種以上之物質(zhì)經(jīng)混合或接觸后由化學(xué)反應(yīng)發(fā)熱而起燃之組合，依反應(yīng)狀態(tài)可分為：(1)混合后立刻燃燒或爆炸。(2)混合后立刻產(chǎn)生可燃性氣體或毒氣。(3)混合后經(jīng)過一段時間才開始反應(yīng)。需注意某些化合物單獨(dú)存在時為非燃性或穩(wěn)定性高之物，當(dāng)混合后則成為混合發(fā)火性物。通常一方系氧化性物而另一方屬于可燃性物。如第(3)項(xiàng)往往在無防備下發(fā)生。混合發(fā)火性物之組合眾多。可參考NFPAHazardousMaterials49,491M，表2為其中之一小部分。其它與化學(xué)火災(zāi)有關(guān)物質(zhì)之起火原因及氧化性物與還原性物之組合能起燃或爆炸之部分可參考表3及表4

表2混合后能發(fā)火或爆炸之組合物質(zhì)名稱避免混合之物質(zhì)鹵素(Cl、Br、I)氨氣、氫氣、紅磷、堿金屬、銅、鋅、鋁等金屬強(qiáng)酸類及酸無水物氨氣、不飽和油脂、可燃性有機(jī)物過氧化物(如Na2O2)鋁或鎂粉、碳化鈣、乙醚、硫黃，可燃性有機(jī)物氯酸鹽硫黃、金屬粉、氨氣、強(qiáng)酸過氯酸鹽硝酸銀、氯化錫漂白粉硝酸、乙炔

表3與化學(xué)火災(zāi)有關(guān)物質(zhì)及起火原因由氧化而易起燃之物黃磷活性碳賽璐珞涂料渣聚丙烯纖維聚乙烯氯聚合體環(huán)氧樹脂在空氣中受氧化而發(fā)熱由吸附熱而發(fā)熱,長時間在空氣中分解而發(fā)熱制造后尚有余熱而氧化反應(yīng)制造中之異常反應(yīng)而起火制造中之異常反應(yīng)而起火由濕氣或加水時起燃之物金屬鈉金屬粉硫化鈉磷化鋁磷化鈣高濃度漂白粉堿土類金屬過氧化物與水分接觸時起火與水分接觸時起火與水分接觸時發(fā)熱與水分接觸時發(fā)熱與水分接觸時發(fā)熱與水分接觸或加其它藥品時發(fā)熱與水分接觸或加其它藥品時發(fā)熱含油物質(zhì)油渣(含干性油)油布(含干性油)含油活性白土由油脂之氧化熱而起燃由油脂之氧化熱而起燃由油脂之氧化熱而起燃?xì)怏w氧氣乙炔泄漏或反復(fù)壓縮時起燃曳漏或反復(fù)壓縮時起燃具有氧化性之物質(zhì)硫酸、硝酸過氧化氫硝酸鈉、氯酸鈉亞氯酸鈉過氧化苯甲醯甲乙基酮過氧化物過氧化鈉高錳酸鉀溴酸鉀疊氮化合物紅磷加有機(jī)物或藥品時起燃加有機(jī)物或藥品時起燃加有機(jī)物或藥品時起燃由高溫或重?fù)魰r起燃重?fù)粝乱妆咏饘兕悘?qiáng)堿，氧化物時易爆炸與藥品接觸或加水時起燃加有機(jī)物或藥品時起燃加有機(jī)物或藥品時起燃由余熱而起燃由摩擦，重?fù)舳鹑?

表4由氧化性物與還原性物之組合能起燃或爆炸之組合氧化性物還原性物備注氯酸鹽、過氯酸鹽高錳酸鹽、硝酸鹽重鉻酸鹽及過氧化物硫黃、木碳、金屬類、磷、硫化銻、有機(jī)物由摩擦、重?fù)簟⒓訜釙r易發(fā)生危險過氧化氫(高濃度)水溶液金屬類、粉塵、金屬氧化物、有機(jī)物急速加入時放出大量氧氣濃硝酸磷化氫、硫化氫、或其它有機(jī)物苦味酸有機(jī)物無水鉻酸苯胺、辛那、丙酮、無水醋酸、乙醇、黃油起火或爆炸液態(tài)空氣氫氣、甲烷、乙炔、鈉金屬、金屬類爆炸液態(tài)氧氫氣、甲烷、乙炔、鈉金屬、金屬類爆炸氯氣黃磷、乙炔、氨氣起燃溴金屬類起燃六、理論空氣量維持繼續(xù)燃燒需不斷地供應(yīng)空氣，但空氣量過多時燃燒瓦斯之溫度降低熱效率則變低，當(dāng)空氣量過少則成為不完全燃燒。為保持完全燃燒所需最少空氣量稱為理論空氣量。(1)燃料之理論空氣量對碳為主之燃料而言，燃燒時有下列反應(yīng)C O2→CO2當(dāng)12g碳與22.4L氧反應(yīng)時生成22.4L二氧化碳，易燃物在空氣中燃燒時倘需計(jì)算理論空氣量時依下列方法則可?？諝庵醒跖c氮之比例為21:79，為燃燒lkg純碳時

依上式為燃燒1kg純炭時則需8.9m3空氣。再以甲烷及丙烷在燃燒時所需空氣以下式而得。

七、燃燒界限可燃性蒸氣或瓦斯在空氣中(氧氣中)其濃度在該物質(zhì)特有之范圍內(nèi)存在時始能起燃。濃度過低時因易燃性瓦斯之不足而無法燃燒，能點(diǎn)燃易燃性瓦斯所需最低濃度稱為燃燒下限(Lowerlimit)，但超出某一濃度時因氧氣之不足無法起燃，能被點(diǎn)燃之最高濃度稱為燃燒上限(UpperLimit)，燃燒下限與燃燒上限之間只要供應(yīng)適當(dāng)能量時則可起燃(或爆炸)，上下限之間稱為燃燒(或爆炸)范圍(F1ammab1eLimitorExplosionLimit)。燃燒上下限依各危險物品而異。以氫氣為例其燃燒下限為4%上限為75%。其它化合物之上下限則示于表5

氫氣之爆炸界限注：燃燒范圍燃燒界限通常對可燃性瓦斯或蒸氣之混合瓦斯之容量(%)表示，燃燒下限濃度L(Vol.%)與燃燒熱Q(Kcal/mol)之間有下式之關(guān)系L．Q=Const．(Burgess-Wheeler式)L與Q有反比之關(guān)系，碳?xì)浠衔飼r其平均值為L．Q=ll,000(Kcal/mol)八、混合瓦斯之燃燒界限計(jì)算例二種以上之可燃性瓦斯或蒸氣混合物之燃燒界限可用路．謝多列法則計(jì)算而得。依此法則可燃性瓦斯或蒸氣之種類為a、b、c…，單獨(dú)存在時之瓦斯燃燒界限各為La、Lb、Lc(%)時混合瓦斯之燃燒界限Ln(%)為Ln(%)=100…………………(1)(Pa/La) (Pb/Lb) (Pc/Lc)

Pa、Pb、Pc=a、b、c..........混合瓦斯之容量(%)Pa Pb Pc???=100

設(shè)有H230%，CO15%，CH455%之混合物以計(jì)算燃燒界限時H2、CO、CH4之燃燒上限各為75%，74%及15%，下限各為4.0%，12.5%及5%，所以上限=100=23.4(%)…………………(2)(30/75) (15/74) (55/15)

下限=100=5.2(%)…………………(3)(30/4.0) (15/12.5) (55/5.3)

當(dāng)可燃性混合瓦斯加入非燃性瓦斯如CO2時可依下列方式計(jì)算燃燒范圍。

可燃性混合氣體當(dāng)加入不活性氣體如CO2時燃燒范圍可自(1)式計(jì)算例：設(shè)有H230%，N230%，CO230%，CO10%之混合氣其燃燒范圍1/N230%及H215%之混合氣為aCO230%及H215%之混合氣為bCO10%之氣體為c此時a及b得a：上限75%，下限13%，b：上限67%下限13%。因CO之上限為74%。下限12.5%，混合瓦斯之燃燒界限為上限=100=71(%)(45/75) (45/67) (10/74)

下限=100=13(%)(45/13) (45/13) (10/12.5)

通常可燃性瓦斯在一定濃度下壓力上升時燃燒范圍變寬，理由為溫度上升反應(yīng)速度變大，產(chǎn)生熱則大；一方面散熱速度小，下限變低，上限升高．燃燒范圍變寬?？扇夹酝咚辜尤隢2、H2O(水蒸氣)、CO2等非燃性瓦斯時原有燃燒范圍變狹，再提高比例時，成為加入比熱大之不活性瓦斯愈能顯示混合氣之燃燒范圍變狹之效果。表5易燃物品之燃燒上下限注：*部分系政府有關(guān)部門所特別強(qiáng)調(diào)其危險性之化合物中文名稱英文名稱化學(xué)式下限LELVol.上限UELVol.比重水=1T.H.V.分子量二乙氧基乙烷AcetalCH3CH(OC2H5)21.610.40.8118.17乙醛acetaldehydeCH3CHO4.0600.8200PPM44.05*丙酮AcetoneCH3COCH32.612.80.81000PPM56.08乙炔acetyleneCH≡CH2.5310.61826.02*丙烯醛AcroleinCH2chchO2.8310.840.1PPM56.06丙烯睛AcrylonitrileCH2=CHCN3.0170.8020PPM53.06丙烯醇AllylalcoholCH2=CHCH2OH2.5180.852PPM58.083-丙烯胺AllylamineCH2=CHCH2NH22.2220.857.093-溴丙烯AllylbromideCH2=CHCH2Br4.47.30.4120.99*3-氯丙烯AllylchlorideCH2=CHCH2Cl2.911.10.91PPM76.53氨AmmoniaNH316250.7750PPM17.03戌醇AmylalcoholCH3(CH2)3CH2OH1.210.00.8100PPM38.15戌胺AmylamineC5H13N2.2220.887.16氯戌烷AmylchlorideCH3(CH2)3CH2Cl1.68.60.9106.6*苯BenzeneC6H61.37.10.910PPM78.11氯甲苯BenzylChlorideC6H5CH2Cl1.1126.59二環(huán)己烷Bicylohexyl(CH2(CH2)4CH)20.75.10.9166.10苯基苯Biphenyl(Diphenyl)(Phenylbenzene)C6H5C6H50.65.31.2154.20*丁二烯ButadieneCH2=CHCH=CH21000PPM54.09丁烷butaneCH3CH2CH2CH31.98.50.6(液態(tài))58.12乙酸丁酯(醋酸丁酯)ButylacetateCH3COOC4H91.77.60.9150PPM116.16丁醇Butylalcohol(1-Butanol)(Propylcarbinol)(Propylmethanol)CH3(CH2)2CH2OH1.411.20.874.12丁胺Butylamine(1-AminoButane)C4H9NH21.79.30.3150PPM73.14丁基苯ButylbenzeneC6H5C4H90.85.80.9134.21氧化丁烯Butyleneoxide(CH3)2COCH21.518.30.8372.02丁醛Butyraldehyde(Bytaldehyde)CH3(CH2)2CHO2.512.50.872.10二硫化碳CarbondisulphideCS21.350.01.320PPM76.14一氧化碳CarbonmonoxideCO12.57450PPM28.01CarbonOxysulfide(CarbonylSulfide)COS12292.160.0氯苯Chlorobenzene(Chlorobenzol)(Monochlorobenzene)(Phenylchloride)C6H5Cl1.37.11.175PPM112.562－氯丁二烯2-Chloro-1,3Butadiene(Chloobutadiene)(Chloroprene)CH2=CCl－CH=CH24.020.01.088.49氯ChlorineCl21PPM70.922－氯丙烯2-Chloropropylene(2-Chloropropene)CH3CCl=CH24.5160.9376.45三氟氯乙烯Chlorotrifluoro-ethyleneFCCL=CF28.438.7116.40環(huán)己烷Cyclohexane(Hexahydrobenzene)(Hexamethylene)C6H121.380.8300PPM84.16環(huán)己醇Cyclohexanol(Hexalin)(Hydralin)C6H11OH1.050PPM100.16環(huán)己酮Cyclohexanone(PimelicKetone)C6H10O1.18.10.950PPM98.15環(huán)丙烷Cyclopropane(Trimethylene)(CH2)32.410.40.7242.08

鄰二氯苯0-Dichlorbenzene(0-Dichlorobenzol)C6H4Cl22.29.21.350PPM147.011.2二氯乙烷1,2-DichloroethaneCH3CHCl250PPM98.921.2二氯乙烯1,2-DichloroethyleneClCH=CHCl9.712.81.3200PPM96.92二乙胺Diethylanine(C2H5)2NH1.810.10.725PPM73.14二氟氯乙烷Difluoro-ChlororethaneCF2ClCH36.217.91.12100.47二甲胺Dimethylamine(CH3)2NH2.814.40.6810PPM45.08*二甲基甲醯胺DinethylFormamideD.M.PHCON(CH3)22.215.20.910PPM73.09偏二甲胼1,1-Dimethyl-hydrazine(CH3)2NNH22950.81mg/m360.10二甲基硫DimethylSulfide(CH3)2S2.219.70.866.15二甲亞硫DimethylSulfoxide(CH3)2SO2.628.51.193.1二聚戊烯DipenteneC10H160.76.10.9136.23環(huán)氧-(1,2)-氨-(3)-丙烷EpichlorohydrinCH2CHOCH2Cl3.821.01.25PPM92.53乙烷EthaneC2H63.012.50.4530.07*乙醇胺EthanolamineNH2CH2CH2OH1.013PPM61.08*乙酸乙酯EthylacetateCH3COOC2H52.211.00.9400PPM38.10*丙烯酸乙酯EthylAcrylateCH2=CHCOOC2H51.30.925PPM100.11乙醇EthylAlcohol(Ethanol)C2H5OH3.3190.81000PPM46.07乙胺EthylamineC2H5NH23.514.00.845.08乙苯EthylbenzeneC2H5C6H51.06.70.9100PPM106.16溴乙烷EthylBromideC2H5Br6.711.31.4200PPM108.98乙基氯EthylChlorideC2H5Cl3.815.40.91000PPM64.52環(huán)乙基戊烷EthylcyclopentaneC2H5C5H91.16.70.898.07乙烯EthyleneH2C=CH22.736.00.5728.05二氯乙烷Ethylene-DichlorideEthuleneGlycolMonoacetateEthyleneGlycolMonoethylEtherCH2ClCH2Cl

CH2OHCH2OOCCH3

HOCH2CH2OC2H56.2

1.816

14.01.3

1.1

0.9

200PPM98.96

104.10

90.12*己烷HexaneCH3(CH2)4CH31.17.50.7500PPM86.17甲丁酮3-HexanoneC2H5COC3H71.180.82100.16*醯胼HydrazineH2NNH22.9981.01PPM32.05

氫氣HydrogenH24.0752.016氰化氫HydrogenCyanideHCN5.640.00.710PPM27.03硫化氫HydrogenSulfideH2S4.044.01.18520PPM34.08羥胺HydroxylamineNH2OH1.233.03*乙酸異戌醇IsoamylAcetateCH3COOCH2CH2CH(CH3)21.07.50.9100PPM130.19*異戌醇異丁烷IsoamylAlcoholIsobutane(CH3)2CHCH2OH(CH3)3CH1.21.89.08.40.8100PPM88.1558.04*乙酸異丁醇IsobutylAcetateCH3COOCH2CH(CH3)22.410.40.9150PPM116.16*異丁醇異丁苯IsobutylAlcoholIsobutylbenzene(CH3)2CHCH2OH(CH3)2CHCH2C6H51.20.8210.96.00.80.910PPM72.14134.21異丁基氨異丁基甲酸IsobutylChlorideIsobutylFormate(CH3)2CHCH2ClHCOOCH2CH(CH3)22.01.78.880.90.8892.53102.13*乙二酸甲醚環(huán)氧乙烯EthyleneGlycol

EthyleneOxideCH3OCH2CH2OHCH2OCH22.53.614.01001.00.925PPM50PPM76.0944.05乙醚乙基甲酸EthylEtherEthylFormateC2H5OC2H5HCO2C2H51.92.836.016.00.70.9400PPM100PPM74.1274.08乙硫醇EthylMercaptanC2H5SH2.818.00.80.5PPM62.03硝酸乙酯EthylNitrateCH3CH2ONO24.01.191.07亞硝酸乙酯EthylNitriteC2H5ONO3.0500.975.07丙酸乙酯EthylPropionateC2H5COOC2H51.9110.9102.13乙丙基醚EthylPropylEtherC2H5OC3H71.79.00.883.05*甲醛FormaldehydeHCHO7.0730.8155PPM30.03燃料油(煤油)Fueloilno.10.751-汽油GasolineC5H12到C9H201.36.00.3500PPM-庚烷HeptaneCH3(CH2)CH31.056.70.7500PPM100.20異丁醛異庚烷異己烷IsobutyraldehudeIsoheptaneIsohexane(CH3)2CHCHO(CH3)2CHC4H9(CH3)2CHC3H71.61.01.010.66.07.00.80.70.772.10異戌烷Isopentane(CH3)2CHCH2CH31.47.50.672.30*乙酸異丙酯IsopropylAcetate(CH3)2CHOOCCH35.880.9250PPM102.13*異丙醇IsopropylAlcohol(CH3)2CHOH2.0120.8400PPM60.09異氯丙烷IsopropylChloride(CH3)2CHCl2.810.70.578.54異丙醚IsopropylEther(CH3)2CHOCH(CH3)21.47.90.7102.17噴射燃料JetFuelJP-41.38.0-甲烷MethaneCH45.015.016.04*甲醇(木精)Methanol(MethylAlcohol)CH3OH6.7360.8200PPM32.04*乙酸甲酯MethylAcetateCH3COOCH33.1160.9200PPM116.12丙烯酸甲酯MethylAcrylateCH2=CHCOOCH32.8251.010PPM86.09甲胺MethylamineCH3NH24.920.731.06溴甲烷MethylBromide2-Methyl-2-Butane3-Methyl-1-ButeneCH3Br(CH3)2CHCH2CH3

(CH3)2CHCH3CH31.2

1.59.0

9.10.8

0.694.95*甲丁酮MethylButylKetoneClI3COC4H91.280.8100PPM100.16氯甲烷MethylChlorideCH3Cl10.717.40.9250.49二氯甲烷MethyleneChlorideCH2CL215.5661.3500PPM84.9二甲醚MethylEther(CH3)2O3.4270.6619PPM46.07苯乙烯StyreneC6H5．CH：CH21.28.9100PPM104.14四氯乙烯四氫化呋喃TetrachloroethyleneTetrahydrofuran(DiethyleneOxide)C2Cl4C4H8O211.80.9100PPM200PPM165.8572.10四氫化呋喃甲醇TetrahydrofurfurylAlcoholC4H7OCH2OH1.59.71.1102.13四氫荼TerahydronaphthaleneC6H2(CH3)2C2H40.85.01.0132.20甲苯TolueneC6H5CH31.17.10.9100PPM92.13

2,4二異氰酸Toluene-2,4-DiisocyanateCH3C6H3(NCO)20.99.51.20.02PPM174.15三氯乙烯TrichloroethyleneClHC：CCl212.5901.5100PPM131.40三乙胺三乙烯醇三氟氯乙烯TriethylamineTriethyleneGlycolTrifluorochloroethylene(C2H5)3NHOCH2(CH2OCH2)2CH2OHCF2：CFCl1.20.9

24.08.09.2

40.30.71.1

1.3125PPM

101.19150.17

116.47醋酸乙烯VinylAcetateCH2：CHOOCCH32.613.40.936.09醋酸乙炔VinylAcetyleneCH2：CHC：CH211000.6952.04甲乙醚MethylEthylEtherCH3OC2H52.010.10.761.07*丁酮MethylEthylKetoneC2H5COCH31.8100.8200PPM72.12甲酸甲酯MethylformateCH3OOCH5.0231.0100PPM50.05甲胼MethylhydrazineCH3HNNH24.00.90.2PPM46.07*甲基異丁酮MethylIsobutylKetoneCH3COCH2CH(CH3)21.47.50.8100PPM100.16乳酸甲酯MethyLactateCH3CHOHCOOCH32.21.1104.10甲硫醇MethylMercaptanCH3SH3.921.80.90.5PPM48.102-甲基丙烷2-MethylpropaneMethylpropionateCH3CH2COOCH31.02.09.61.30.988.10戌酮MethylpropylKetoneCH3COC3H71.58.20.8200PPM86.13*石腦油Napahtha0.96.0200PPM-*硝基苯NitrobenzeneC6H5NO21.24.3123.11戌烷PentaneCH3(CH2)3CH31.57.80.61000PPM72.15戌醇3-PentanolCH3CH2CH(OH)CH2CH31.29.00.898.15順戌烯1-Pentene-cisCH3(CH2)2CH：CH21.58.70.770.13石油醚PetroleumEther-1.15.30.6-丙醛Propanal(Propionaldehyde)CH3CH2CHO2.917.00.858.08丙烷PropaneCH3CH2CH32.29.50.581000PPM44.09*乙酸丙酯PropylAcetateC3H7OOCCH32.080.9102.13丙醇PopylAlcoholCH3CH2CH2OH2.113.50.8200PPM60.09丙胺PropylamineCH3(CH2)2NH22.010.40.759.11丙苯PropylbenzeneC3H7C6H50.86.40.9120.19氯丙烷丙烯1,2二氯丙烷PropylChloridePropylenePropyleneDichlorideC3H7ClCH2CHCH3CH3CHClCH2Cl2.62.03.411.111.114.50.90.511.278.4842.08113.931,2丙二醇PropyleneGlycolCH3CHOHCH2OH2.612.51.076.091,2環(huán)氧丙烷PropyleneOxideOCH2CHCH32.837.00.9100PPM58.08丙炔Propyne(Allylene)CH3C：CH1.740.03氯化乙烯VinylChlorideCH3CHCl3.6330.9500PPM62.50*丙烯睛及其它丙烯睛類化合物VinylCyanide(Acrylonitrite)VinylEthylAlcloholVinylEthylEtherVinylideneChlorideVinylideneFluorideCH2：CHCNCH2：CH(CH2)2OHCH2：CHOC2H5CH2：CCl2CH2：CF23.0

4.7

1.77.35.5

17

34

281621.3

0.8

0.84

0.81.3

20PPM

25PPM

53.06

72.02

72.0496.9564.02

*二甲苯XyleneC6H4(CH3)21.17.00.9100PPM106.16

九、蒸氣密度與引火性之難易自然界中大多數(shù)之蒸氣密度大于空氣。于是易沉降蓄積在低洼處。蒸氣較空氣輕者穿透空氣向上漂浮，相反者往下沉。以低分子之碳?xì)浠衔餅槔?，天然氣以甲?CH4)為主成分，漏泄時在天花板附近之濃度最高，接近于地上之濃度最低，其中間帶成為爆炸范圍。再以液化石油氣(C3H8及C4H10)為例，漏泄時其蒸氣密度比空氣重，所以其蒸氣往下沉，倘有排水溝而能流出場外。此時上面之蒸氣密度稀薄而下面濃度高，中間帶則成為燃燒范圍。事前能預(yù)知易燃性瓦斯究竟比空氣重或輕則可利用為防災(zāi)及爆炸后之鑒析參考?；衔镆哉魵饣蛲咚?fàn)顟B(tài)存在時其相關(guān)密度可自產(chǎn)生蒸氣之化合物之分子量與相關(guān)空氣之分子量(約為29)依下式求出：瓦斯之蒸氣密度=瓦斯之分子量空氣之分子量以CH4為例，CH4之V.D.(VaporDensity)=16/29=0.55(注：C=12，H=1.0)再以C3H8為例，C3H8之V.D.=44/29=1.52由此案例。天然氣漏泄時其V.D.為0.55所以往上漂，液化石油氣系丙烷、丁烷等之混合物。丙烷本身之V.D.為1.52因此往下沉。爆炸案件發(fā)生時倘有此種基本常識或?qū)Ρㄖ耙蚝蠊袛嘤兴鶐椭?。至于能揮發(fā)之易燃液體可產(chǎn)生多少量之蒸氣則參考消防化學(xué)(II)。

十、熱化學(xué)方程式化學(xué)方程式中除了表示反應(yīng)產(chǎn)物外尚有反應(yīng)熱者稱為熱化學(xué)方程式，而發(fā)熱以 ，吸熱以－表示。H2(gas) 1/2O2(gas)→H2O(gas) 57.6Kca1H2(gas) 1/2O2(gas)→H20(1iq) 68.4Kca1在上式中68.4－57.6=10.8KCal屬1mol水之蒸發(fā)潛熱。含氫燃料于燃燒后產(chǎn)生水蒸氣，所以發(fā)熱量有二，通常采水蒸氣變?yōu)樗畷r之較大數(shù)值(高發(fā)熱量)為多。例：1g原子之碳與1mol氧生成1molCO2時C O2→CO2 97.0Kcal在高溫下部分CO2會轉(zhuǎn)為CO，此時則屬吸熱反應(yīng)C O2→2CO－38.2Kca1實(shí)用上與反應(yīng)有關(guān)之物質(zhì)，氣體時用m3，固體時用kg表示。H2 1/2O2→H2O(液體) 3050Kca1/m3H2C O2→CO2 8080Kca1/kg上式各表示1m3氫燃燒時得3050Kcal之熱及1kg碳燃燒時得8080Kcal之意。

第二節(jié)物質(zhì)之化學(xué)反應(yīng)一、反應(yīng)熱(Heatofreaction)反應(yīng)熱指發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時產(chǎn)生或吸收之熱量而言，化學(xué)反應(yīng)約可分為數(shù)項(xiàng):A B→AB………………化合AB→A B………………分解AB C→AC B…………置換AB CD→AC BE………復(fù)分解A×n→An…………………聚合設(shè)物質(zhì)A，B………各有n1，n2…………莫耳反應(yīng)時n1A n2B ……n1'C n2'D … Q(cal)Q為反應(yīng)熱，以純碳為例在空氣中燃燒時C(s) O2(g)→CO2(g) 94,400cal上式表示純碳12克與1莫耳氧反應(yīng)產(chǎn)生1莫耳二氧化碳22.4公升及94,400cal熱量。二、生成熱(Heatofformation)某物質(zhì)由構(gòu)成元素直接產(chǎn)生時其反應(yīng)熱則為生成熱?；瘜W(xué)反應(yīng)之反應(yīng)熱系生成物質(zhì)之生成熱之和減去反應(yīng)物質(zhì)生成熱之和，以CO為例：CO(g) H2O(g)→CO2(g) H2(g)此時之生成熱為QCO2=94,380，QCO=26,700，QH2O=57,900所以反應(yīng)熱為94,380－57,900－26,700=9,780cal生成熱也能自燃燒熱計(jì)算，生成物之生成熱之和減去化合物之燃燒熱則可。以乙醛為例：CH3CHO O2→2CO2(g) 2H2O(l)因?yàn)樯蔁釣椋篊O2=94.38Kcal，H2O=68.38Kcal而CH3CHO之燃燒為279.0Kcal?！?×(94.38) 2×(68.38)－279.0=46.52Kcal/mol對乙炔而言C2H2 5×1/2O2→2CO2 H2O∴2×(94.38) 68.38－312=-54.86Kcal/mol碳?xì)浠衔镏蔁醽碜訡及H之生成熱加H2O之生成熱再減去碳?xì)浠衔镏紵裏幔篞F=94.38×(n) 68.38(m/2)－QC注：碳?xì)浠衔?CnHm)，QC：碳?xì)浠衔镏紵裏?cal/mole)三、燃燒熱物質(zhì)由氧氣完全燃燒時產(chǎn)生之熱，通常以1莫耳之熱量表示。燃燒熱有定容燃燒熱與定壓燃燒熱之分，使用熱量計(jì)(calorimeter)測定時屬于定容燃燒熱Qv，至于Qp由下式而得：Qp=Qv－nrt物質(zhì)之生成熱可自燃燒熱計(jì)算，有機(jī)物中難以直接計(jì)算生成熱者用燃燒熱計(jì)算。以苯為例其生成熱為：C6H6(l) 15/2O2=6CO2 3H2O(l) 782,700C6H6(l)=C6H6(g)－7,5006C(石墨) 3H2(g)=C6H6(g) QpQp=6×(94,300) 3×(68,300)－(782,700 7,500)=-19,500實(shí)用上1公斤物質(zhì)之燃燒熱稱為發(fā)熱量而以Kcal/kg表示。

表6物質(zhì)之生成熱(kcal/mol)(3,7,11)名稱生成熱名稱生成熱名稱生成熱CH417.7C8H105.9HCl(dil)39.46C2H620.2C7H8-2.9HNO3(dil)49.80C3H824.8C6H6-11.8HO2(l)63.38C4H1029.7C2H4-12.5SO2(g)69.30C5H1234.9C2H2-54.7CO2(g)94.38C6H1237.2H2SO4(dil)207.5

表7物質(zhì)之燃僥熱(kcal/mol)(2,12)名稱燃燒熱名稱燃燒熱名稱燃燒熱CO68.1CH4212.8C3H8530.5H268.3CS2265.6C4H10687.9S69.3C2N2271.4C6H6789.0NH375.7PH3277.5C6H5CH3943C(石墨)94.0C2H2312.4C6H141,003H2S132.9C2H5OH336.7C6H4(CF3)21,088CH3OH182.5C2H4337.2C10H81,220CH3COOH202.0C2H6372.8C14H101,685

瓦斯之燃燒熱應(yīng)在一定溫度及一定壓力下在干燥狀態(tài)以Kcal/m3表示，欲換算在前后不同溫度、壓力、濕度之燃燒瓦斯之燃燒熱時將舊條件下之燃燒熱除以新條件下之容積則可：H1/H2=V1/V2Hi：舊瓦斯之燃燒熱，Vi：新條件下之瓦斯容積四、連鎖反應(yīng)(Chainreaction)燃燒則屬于連鎖反應(yīng)之一，多種化學(xué)反應(yīng)并非單一種反應(yīng)而是連續(xù)性之化學(xué)反應(yīng)，在連續(xù)反應(yīng)過程中反應(yīng)生成物不斷地產(chǎn)生而成為下一反應(yīng)之反應(yīng)物，因此一旦反應(yīng)開始則成一連串之連鎖反應(yīng)。氯氣與氫氣之反應(yīng)為例H2 Cl2→2HCl屬于連鎖反應(yīng)，此反應(yīng)在黑暗中無法進(jìn)行，但在日光下易起反應(yīng)，Cl原子與H2分子反應(yīng)生成HCl，同時產(chǎn)生活化氫原子并與氯分子反應(yīng)產(chǎn)生HCl及Cl原子?；馂?zāi)時有復(fù)雜且有連續(xù)性之化學(xué)反應(yīng)，因反應(yīng)物之種類多，在極為復(fù)雜之反應(yīng)過程中速度有快慢之別。連鎖反應(yīng)(Chainreaction)為續(xù)發(fā)反應(yīng)之一種，反應(yīng)生成物依次成為下一段反應(yīng)并無限繼續(xù)。如H2與Cl2反應(yīng)時依下列方式進(jìn)行：H2 Cl2→2HClCl2→2ClCl H2→HCl HH Cl2→HCl Cl只要有足夠反應(yīng)物之存在反應(yīng)則可繼續(xù)進(jìn)行。在上列反應(yīng)中活化狀態(tài)之H與Cl以連鎖反應(yīng)之煤介方式存在面稱為Carrier(擔(dān)體)。此反應(yīng)在黑暗中殆不起作用，惟最初之擔(dān)體可由照光產(chǎn)生。Cl原子與H2分子反應(yīng)產(chǎn)生HCl，同時生成活化H與Cl2分子反應(yīng)成為HCl與Cl原子，HCl與Cl雖然被活化，但有不活性分子如HCl或H與Cl互相碰撞時則失去活性，當(dāng)擔(dān)體減少時等于反應(yīng)之結(jié)束。連鎖反應(yīng)中產(chǎn)生不只一個連鎖擔(dān)體，生成二個擔(dān)體時反應(yīng)速度增加，生成更多則接近爆炸現(xiàn)象。此現(xiàn)象稱為chainbranching(連鎖分支)。對氫氧混合瓦斯而言Freeradical(自由基)為OH及游離原子之O、H。此反應(yīng)可藉點(diǎn)火步驟可產(chǎn)生最初之OHOH H2→H2O HH O2→OH OO H2→OH H上式中第一段為連鎖反應(yīng)之開始，第二及第三段屬于分支反應(yīng)，被消耗一個擔(dān)體時如上式所示比原來多出一個擔(dān)體，所以反應(yīng)仍可急速進(jìn)行。2100433B

遇水或受潮能分解產(chǎn)生可燃?xì)怏w，并放出熱量，進(jìn)而引起燃燒或爆炸的物質(zhì)，稱為遇水燃燒物質(zhì)。

按遇水或受潮后發(fā)生反應(yīng)的劇烈程度和危險性大小的不同，遇水燃燒物質(zhì)共分為一級遇水燃燒物質(zhì)、二級遇水燃燒物質(zhì)兩級。

（1）一級遇水燃燒物質(zhì)

一級遇水燃燒物質(zhì)遇水后發(fā)生劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生大量易燃、易爆氣體，放出大量的熱能，容易引起自燃或爆炸。

一級遇水燃燒物質(zhì)主要有：鋰、鈉、鉀、銣等金屬及其氫化物等。

（2）二級遇水燃燒物質(zhì)

二級遇水燃燒物質(zhì)遇水發(fā)生反應(yīng)比較緩慢，放出的熱量也較少，產(chǎn)生的可燃?xì)怏w一般需要有火源才能發(fā)生燃燒或爆炸。二級遇水燃燒物質(zhì)主要有：石灰石、電石、保險粉、金屬鈣、鋅粉、氫化鋁等。2100433B

煤氣燃燒是一種化學(xué)變化。在燃燒充分的情況下，煤氣燃燒后會生成二氧化碳和水（以蒸汽形式出現(xiàn)），在燃燒不充分的情況下，則會生成一氧化碳，二氧化碳，水（以蒸汽形式出現(xiàn)）。