Что тяжелее кислород или хлор

Характеристика аварийно химически опасных веществ (АХОВ)

Ниже рассматриваются лишь некоторые вещества (аммиак, хлор, хлорпикрин, формальдегид), наиболее широко используемые в национальной экономике. В Республики Карелия функционирует более 300 объектов экономики, располагающих значительными запасами опасных химических веществ. По токсичным свойствам и широкому распространению сжиженные аммиак и хлор являются наиболее опасными АХОВ.

Физико химические свойства. Аммиак – бесцветный газ с резким запахом нашатырного спирта, в 1,7 раза легче воздуха, хорошо растворяется в воде. Растворимость его в воде больше, чем всех других газов: при 20°C в одном объеме воды растворяется 700 объемов аммиака.

Температура кипения сжиженного аммиака – 33,35°С, так что даже зимой аммиак находится в газообразном состоянии. При температуре минус 77,7°С аммиак затвердевает.

При выходе в атмосферу из сжиженного состояния дымит. Облако аммиака распространяется в верхние слои приземного слоя атмосферы. Нестойкое АХОВ.

Поражающее действие в атмосфере и на поверхности объектов сохраняется в течение одного часа.

Пожаро и взрывоопасность. Горючий газ. Горит при наличии постоянного источника огня (при пожаре). При горении выделяет азот и водяной пар. Газообразная смесь аммиака с воздухом (при концентрациях в пределах от 15 до 28 % по объему) взрывоопасна. Температура самовоспламенения 650°С

Действие на организм. По физиологическому действию на организм относится к группе веществ удушающего и нейротропного действия, способных при ингаляционном поражении вызвать токсический отёк лёгких и тяжёлое поражение нервной системы. Аммиак обладает как местным, так и резорбтивным действием. Пары аммиака сильно раздражают слизистые оболочки глаз и органов дыхания, а также кожные покровы. Вызывают при этом обильное слезотечение, боль в глазах, химический ожог конъюктивы и роговицы, потерю зрения, приступы кашля, покраснение и зуд кожи.

При соприкосновении сжиженного аммиака и его растворов с кожей возникает жжение, возможен химический ожог с пузырями, изъязвлениями. Кроме того, сжиженный аммиак при испарении охлаждается, и при соприкосновении с кожей возникает обморожение различной степени.

Запах аммиака ощущается при концентрации 37 мг/м3. Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны производственного помещения составляет 20 мг/м3. Следовательно, если чувствуется запах аммиака, то работать без средств защиты уже опасно. Раздражение зева проявляется при содержании аммиака в воздухе 280 мг/м3, глаз – 490 мг/м3. При действии в очень высоких концентрациях аммиак вызывает поражение кожи: 7–14 г/м3 – эритематозный, 21 г/м3 и более – буллёзный дерматит. Токсический отёк лёгких развивается при воздействии аммиака в течение часа с концентрацией 1,5 г/м3. Кратковременное воздействие аммиака в концентрации 3,5 г/м3 и более быстро приводит к развитию общетоксических эффектов.

Предельно допустимая концентрация аммиака в атмосферном воздухе населённых пунктов равна: среднесуточная 0,04 мг/м3; максимальная разовая 0,2 мг/м3.

Признаки поражения аммиаком: обильное слезотечение, боль в глазах, потеря зрения, приступообразный кашель; при поражении кожи химический ожог 1 й или 2 й степени.

Использование. Аммиак используется при производстве азотной и синильной кислот, мочевины, соды, азотсодержащих солей, удобрений, а также при крашении тканей и серебрении зеркал; как хладоагент в холодильниках; 10 % й водный раствор аммиака известен под названием «нашатырный спирт», 18–20 % й раствор аммиака называется аммиачной водой и используется в качестве удобрения.

Аммиак перевозится и часто хранится в сжиженном состоянии под давлением собственных паров (6–18 кгс/см2), а также может храниться в изотермических резервуарах при давлении, близком к атмосферному давлению. При выходе в атмосферу дымит, быстро поглощается влагой.

Поведение в атмосфере. При выбросе паров в воздух очень быстро формируется первичное облако с высокой концентрацией аммиака. Образуется оно очень быстро (в течение 1–3 мин). За это время в атмосферу переходит 18–20 % вещества.

Вторичное облако возникает при испарении аммиака с площади разлива. Характеризуется оно тем, что концентрация его паров на 2–3 порядка ниже, чем в первичном облаке. Однако их продолжительность действия и глубина распространения значительно больше. В таких случаях за внешнюю границу зоны заражения принимают линию, обозначающую среднюю пороговую токсодозу – 15 (мг мин)/л. Продолжительность действия вторичного облака определяется временем испарения разлившегося вещества, которое, в свою очередь, зависит от температуры кипения и летучести вещества, температуры окружающей среды, скорости ветра и характера разлива (свободно или в поддон).

Аммиак почти в 2 раза легче воздуха, а это существенно влияет на глубину его распространения. Так, по сравнению с хлором глубина распространения первичного и вторичного облака, а также площадь зоны заражения будут примерно в 25 раз меньше.Заражает водоёмы при попадании в них.

Хлор – первое отравляющее вещество, применённое в первую мировую войну. Германское командование использовало хлор для газовой атаки 22.04.1915 года. Из 6000 баллонов на фронте 6 км в течение 5 мин было выпущено 120 т хлора, который распространился на глубину 5–8 км. Потери составили 15000 человек. Хлор к настоящему времени утратил значение как ОВ, однако весьма широко используется в различных отраслях производства.

Физико химические свойства. Хлор – зеленовато желтый газ с резким удушающим запахом. Плохо растворяется в воде, хорошо – в некоторых органических растворителях. В практических условиях растворимость хлора в воде незначительна и составляет 3 кг на 1 т воды. При обычном давлении сжижается при температуре – 34°С, образуя маслянистую жидкость желтовато зелёного цвета, затвердевающую при минус 101°С. Твёрдый хлор это бледно жёлтые кристаллы.

Под давлением хлор сжижается уже при обычных температурах. Температура кипения сжиженного хлора –34,1°С, следовательно, даже зимой хлор находится в газообразном состоянии. При испарении образует с водяными парами белый туман. Один килограмм жидкого хлора дает 0,315 м3 газа. Хорошо адсорбируется активным углём. Химически очень активен.

Пожаро и взрывоопасность хлора. Негорюч, но пожароопасен, поддерживает горение многих органических веществ. В смеси с водородом взрывоопасен. При нагревании ёмкости взрывается.

Действие хлора на организм. По физиологическому действию на организм хлор относится к группе веществ удушающего действия. В момент контакта он оказывает сильное раздражающее действие на слизистую оболочку дыхательных путей и глаза. Признаки поражения наступают сразу после воздействия, поэтому хлор является быстродействующим АХОВ. Проникая в глубокие дыхательные пути, хлор разрушает лёгочную ткань, вызывая отёк лёгких.

В зависимости от концентрации (токсодозы) хлора степень тяжести отравления может быть различной.
При воздействии хлора уже в незначительных концентрациях наблюдается покраснение коньюктивы глаз, мягкого нёба и глотки, а также бронхит, лёгкая одышка, охриплость, чувство сдавливания в груди.

Пребывание в атмосфере, содержащей хлор в концентрациях 1,5–2 г/м3, сопровождается появлением болевых ощущений в верхних дыхательных путях, жжением и болью за грудиной (чувство сильного сдавливания в груди), жжением и резью в глазах, слезотечением, мучительным сухим кашлем. Через 2–4 ч появляются признаки отёка лёгких. Увеличивается одышка, учащается пульс, начинается отделение пенистой жёлтоватой или красноватой мокроты.

Предельно допустимая концентрация хлора в воздухе рабочей зоны производственного помещения составляет 1 мг/м3, однако человек начинает ощущать хлор в атмосферном воздухе при превышении концентрации 3 мг/м3. Следовательно, если чувствуется резкий удушливый запах хлора, то работать без средств защиты уже опасно. Раздражающее действие возникает при концентрации около 10 мг/м3. Воздействие 100–200 мг/м3 хлора в течение 30–60 минут опасно для жизни. Предельно допустимая концентрация хлора в атмосферном воздухе населённых пунктов равна: среднесуточная 0,03 мг/м3; максимальная разовая 0,1 мг/м3.

Признаки поражения хлором: сильное жжение, резь в глазах; слезотечение; учащённое дыхание; мучительный сухой кашель; сильное возбуждение; страх; в тяжёлых случаях остановка дыхания. При утечке или розливе хлора нельзя прикасаться к пролитому веществу, так как оставшийся в проливе хлор захолаживается до температуры минус 34°С.

Использование. Находит широкое применение для отбеливания тканей и бумажной массы, в производстве пластмасс, каучука, пестицидов, дихлорэтана, в цветной металлургии, а также в коммунально бытовом хозяйстве для обеззараживания воды.

;Хлор хранят и перевозят к местам потребления только в сжиженном состоянии. Наиболее распространённым способом хранения и транспортировки жидкого хлора является хранение под давлением, соответствующим давлению насыщенных паров хлора при температуре окружающей среды. Обычно он хранится в цилиндрических (10–250 м3) и шаровых (600–2000 м3) резервуарах в сжиженном состоянии под давлением собственных паров, величина которого зависит от температуры жидкого хлора. При температуре 25°С оно составляет 8 кгс/см2, а при температуре 60°С – 18 кгс/см2. Сжиженный хлор перевозят в железнодорожных цистернах, контейнерах и баллонах, которые одновременно могут являться временными хранилищами.

Поведение в атмосфере. При разрушении емкости происходит бурное (в зависимости от давления) испарение хлора. Доля мгновенно испарившегося хлора зависит от температуры хранящегося жидкого хлора. Чем выше его температура, тем большая доля хлора практически мгновенно испаряется при аварийном выбросе (20% при 20°С и 30% при 40°С). При этом образуется так называемое первичное облако с концентрациями, значительно превышающими смертельные концентрации. Продолжительность поражающего действия первичного облака хлора на небольших удалениях от места аварии будет составлять от нескольких десятков секунд до нескольких минут.

Вторичное облако, образующееся при испарении хлора с площади розлива, характеризуется концентрацией этого вещества в нем на 2–3 порядка ниже, чем в первичном облаке. Однако продолжительность действия в этом облаке хлора значительно больше и определяется временем испарения разливающейся жидкости. Испарение идет за счет тепла поддона или подстилающей поверхности, а также окружающего воздуха. Время испарения зависит от количества вещества, характера разлива: в поддон или свободно (в обваловку) и от метеорологических условий. Испарение может длиться несколько часов и даже суток.

Газообразный хлор в 2,5 раза тяжелее воздуха, поэтому облако хлора перемещается по направлению ветра близко к земле. Обладает хорошей проникающей способностью в негерметичные сооружения. Может скапливаться в низких участках местности, подвалах домов, колодцах, тоннелях и защитных сооружениях, не оборудованных в противохимическом отношении. За внешнюю границу зоны заражения принимается линия средней пороговой токсодозы, вызывающей начальные симптомы поражения. Она составляет 0,6 (мг.мин)/л.

Физико химические свойства. Хлорпикрин (ХП) – маслянистая жидкость бледно темного цвета, с очень резким раздражающим запахом картофельной ботвы, хорошо испаряющаяся даже зимой. Его пары в 5,7 раза тяжелее воздуха. Плохо растворим в воде, хорошо – в органических растворителях, горючих и смазочных материалах. Хорошо адсорбируется активным углём. Слабо гидролизуется даже при кипячении, не разлагается щелочами, кислотами. Температура кипения – 112,3°С.

Пожаро и взрывоопасность хлорпикрина. Взрывоопасен при нагревании. При нагревании до 400°С разлагается с образованием фосгена.

Действие хлорпикрина на организм человека. Поступает через органы дыхания. Является раздражающим веществом, обладает сильным слезоточивым действием. При концентрации 2 мг/м3 слезотечение начинается через несколько секунд. Непереносимая концентрация его паров составляет 80 мг/м3. В больших концентрациях ХП обладает удушающим действием, вызывая, как фосген, токсический отек легких. Концентрация паров ХП 0,8 г/м3 смертельна при 30 минутной экспозиции, а концентрация 8,0 г/м3 при 3 минутной экспозиции. В капельно жидком состоянии ХП вызывает слабые поражения кожи.

Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны – 0,7 мг/м3. Предельно допустимая концентрация хлорпикрина в атмосферном воздухе населённых пунктов: среднесуточная 0,007 мг/м3; максимальная разовая 0,007 мг/м3.

Признаки поражения хлорпикрином: отсутствие скрытого периода действия (быстрое развитие сильного раздражения слизистой оболочки глаз и органов дыхания); резь, жжение и боль в глазах, слезотечение, першение в горле, кашель, рвота; при попадании на кожу дерматит.

Использование хлорпикрина. Используется главным образом для борьбы с вредителями сельского хозяйства, а также в качестве учебного опасного химического вещества при технической проверке противогазов (для проверки подбора лицевой части и исправности противогаза).

Защита. От паров ХП надежно защищает общевойсковой противогаз, гражданские противогазы типа ГП5 и ГП7, а также промышленный противогаз с коробкой марки А (БКФ). При работе с большим количеством ХП необходимо использовать средства защиты кожи.

Физико химические свойства. Формальдегид – бесцветный газ с резким удушающим запахом, несколько тяжелее воздуха (относительная массовая плотность паров 1,03), хорошо растворяется в воде. Заражает водоёмы. Водный (35–40% й) раствор формальдегида называют формалином (технический продукт содержит до 20% метилового спирта). Температура кипения минус 19,0 °С, температура плавления минус 118°С.

Пожаро и взрывоопасность. Горючий газ. В смеси с воздухом и кислородом взрывоопасен, воспламеняется от огня (пределы воспламенения от 7 до 73% по объему).

Использование формальдегида. Формальдегид используется для получения фенолоформальдегидных смол, изопрена, красителей, взрывчатых веществ, лекарств, а также как дубящее, антисептическое и дезодорирующее средство.

Признаки поражения характерны для раздражающих веществ. Через несколько часов после воздействия формальдегида развиваются явления поражения глубоких отделов дыхательных путей: резкий кашель, давление в груди, одышка, тошнота рвота, двигательное возбуждение, нарушение сознания, судороги. В более поздний период отмечаются явления гепатита.

Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны 0,5 мг/м3. Защиту органов дыхания обеспечивают фильтрующие общевойсковые и гражданские противогазы, а также промышленные противогазы марки А, М, БКФ.

Источник

Поражение хлором: симптомы, последствия и первая помощь

14 декабря 2007 года в Чеховском районе Подмосковья в поселке Любучаны в институте иммунологии произошла утечка хлора.

Газообразный хлор и химические соединения, содержащие хлор в активной форме, опасны для здоровья человека (токсичны). При вдыхании этого газа возможно острое и хроническое отравления. Клинические формы зависят от концентрации хлора в воздухе и продолжительности экспозиции. Различают четыре формы острого отравления хлором: молниеносная, тяжелая, средней тяжести и легкая.

Для всех этих форм типична резкая первичная реакция на воздействие газа. Неспецифическое раздражение хлором рецепторов слизистой оболочки дыхательных путей вызывает рефлекторные защитные симптомы (кашель, першение в горле, слезотечение и др.). В результате взаимодействия хлора с влагой слизистой оболочки дыхательных путей образуется соляная кислота и активный кислород, которые и оказывают токсическое действие на организм.

При высоких концентрациях хлора пострадавший может погибнуть через несколько минут (молниеносная форма): возникает стойкий ларингоспазм (сужение голосовой щели, ведущее к остановке дыхания), потеря сознания, судороги, цианоз, вздутие вен на лице и шее, непроизвольное мочеиспускание и дефекация.

При отравлении хлором средней тяжести сознание у пострадавших сохраняется; рефлекторная остановка дыхания непродолжительна, но в течение первых двух часов могут повторяться приступы удушья. Отмечается жжение и резь в глазах, слезотечение, боль за грудиной, приступы мучительного сухого кашля, а через 2-4 часа развивается токсический отек легких. При легкой форме острого отравления хлором выражены только признаки раздражения верхних дыхательных путей, которые сохраняются в течение нескольких суток.

Отдаленные последствия перенесенного острого отравления хлором проявляются как хронический фарингит, ларингит, трахеит, трахеобронхит, пневмосклероз, эмфизема легких, бронхо-эктатическая болезнь, легочно-сердечная недостаточность. Такие же изменения в организме возникают при длительном пребывании в условиях, когда в воздухе постоянно содержится газообразный хлор в малых концентрациях (хроническое отравление хлором). Воздействие на незащищенную кожу хлорсодержащих соединений вызывает хлорные угри, дерматит, пиодермию.

Первая помощь пострадавшим включает в себя:

— промывание глаз, носа, рта 2% раствором питьевой соды;

— введение гидрокортизона 125 мг в/м, преднизолона 60 мг в/в или в/м.

Необходимо как можно более раннее лечение и госпитализация пострадавших.

Источник

Физические свойства хлора: плотность, теплоемкость, теплопроводность Cl2

Рассмотрены физические свойства хлора: плотность хлора, его теплопроводность, удельная теплоемкость и динамическая вязкость при различных температурах. Физические свойства Cl₂ представлены в виде таблиц для жидкого, твердого и газообразного состояния этого галогена.

Основные физические свойства хлора

Из-за своей высокой химической активности свободный хлор не встречается в природе, а существует только в форме соединений. Он содержится главным образом в минерале галите (хлорид натрия NaCl), также входит в состав таких минералов, как: сильвин (KCl), карналлит (KCl·MgCl₂·6H₂O) и сильвинит (KCl·NaCl). Содержание хлора в земной коре приближается к 0,02% от общего числа атомов земной коры, где он находится в виде двух изотопов 35 Cl и 37 Cl в процентном соотношении 75,77% 35 Cl и 24,23% 37 Cl.

Плотность хлора

Плотность газообразного хлора

Плотность газообразного хлора при различных температурах

t, °С	ρ, кг/м 3	t, °С	ρ, кг/м 3
-30	3,722	60	2,616
-20	3,502	70	2,538
-10	3,347	80	2,464
0	3,214	90	2,394
10	3,095	100	2,328
20	2,985	110	2,266
30	2,884	120	2,207
40	2,789	130	2,15
50	2,7	140	2,097

Плотность газообразного хлора при различных температурах и давлении от 0,26 до 1 атм.

↓ t, °С | P, кПа →	26,6	53,2	79,8	101,3
-40	0,9819	1,996	—	—
-30	0,9402	1,896	2,885	3,722
-20	0,9024	1,815	2,743	3,502
-10	0,8678	1,743	2,629	3,347
0	0,8358	1,678	2,528	3,214
10	0,8061	1,618	2,435	3,095
20	0,7783	1,563	2,35	2,985
30	0,7524	1,509	2,271	2,884
40	0,7282	1,46	2,197	2,789
50	0,7055	1,415	2,127	2,7
60	0,6842	1,371	2,062	2,616
70	0,6641	1,331	2	2,538
80	0,6451	1,292	1,942	2,464
90	0,6272	1,256	1,888	2,394
100	0,6103	1,222	1,836	2,328
110	0,5943	1,19	1,787	2,266
120	0,579	1,159	1,741	2,207
130	0,5646	1,13	1,697	2,15
140	0,5508	1,102	1,655	2,097

Плотность газообразного хлора при различных температурах и давлении от 1,31 до 2,1 атм.

↓ t, °С | P, кПа →	133	160	186	213
-20	4,695	5,768	—	—
-10	4,446	5,389	6,366	7,389
0	4,255	5,138	6,036	6,954
10	4,092	4,933	5,783	6,645
20	3,945	4,751	5,565	6,385
30	3,809	4,585	5,367	6,154
40	3,682	4,431	5,184	5,942
50	3,563	4,287	5,014	5,745
60	3,452	4,151	4,855	5,561
70	3,347	4,025	4,705	5,388
80	3,248	3,905	4,564	5,225
90	3,156	3,793	4,432	5,073
100	3,068	3,687	4,307	4,929
110	2,985	3,587	4,189	4,793
120	2,907	3,492	4,078	4,665
130	2,832	3,397	3,972	4,543
140	2,761	3,319	3,87	4,426

Плотность жидкого хлора

Плотность жидкого хлора при различных температурах

t, °С	ρ, кг/м 3	t, °С	ρ, кг/м 3
-100	1717	30	1377
-90	1694	40	1344
-80	1673	50	1310
-70	1646	60	1275
-60	1622	70	1240
-50	1598	80	1199
-40	1574	90	1156
-30	1550	100	1109
-20	1524	110	1059
-10	1496	120	998
0	1468	130	920
10	1438	140	750
20	1408	144	573

Удельная теплоемкость хлора

Удельная теплоемкость газообразного хлора C_p в размерности кДж/(кг·К) в интервале температуры от 0 до 1200°С и нормальном атмосферном давлении может быть рассчитана по формуле:

где T — абсолютная температура хлора в градусах Кельвина.

Следует отметить, что при нормальных условиях удельная теплоемкость хлора имеет значение 471 Дж/(кг·К) и при нагревании увеличивается. Рост теплоемкости при температурах выше 500°С становится незначительным, и при высоких температурах удельная теплоемкость хлора практически не изменяется.

В таблице приведены результаты расчета удельной теплоемкости хлора по указанной выше формуле (погрешность расчета составляет около 1%).

Удельная теплоемкость газообразного хлора в зависимости от температуры

t, °С	Cp, Дж/(кг·К)	t, °С	Cp, Дж/(кг·К)
0	471	250	506
10	474	300	508
20	477	350	510
30	480	400	511
40	482	450	512
50	485	500	513
60	487	550	514
70	488	600	514
80	490	650	515
90	492	700	515
100	493	750	515
110	494	800	516
120	496	850	516
130	497	900	516
140	498	950	516
150	499	1000	517
200	503	1100	517

При температуре близкой к абсолютному нулю хлор находится в твердом состоянии и имеет низкую величину удельной теплоемкости (19 Дж/(кг·К)). По мере увеличения температуры твердого Cl₂ его теплоемкость растет и достигает при минус 143°С величины 720 Дж/(кг·К).

Удельная теплоемкость твердого и жидкого хлора

Твердый хлор		Жидкий хлор
t, °С	Cp, Дж/(кг·К)	t, °С	Cp, Дж/(кг·К)
-273	19	-90	949
-269	209	-80	944
-243	315	-70	935
-193	595	-30	929
-143	720	0	918

Теплопроводность хлора

Коэффициент теплопроводности хлора при нормальных условиях составляет 0,0079 Вт/(м·град), что в 3 раза меньше чем у воздуха при тех же температуре и давлении. Нагревание хлора приводит к повышению его теплопроводности. Так, при температуре 100°С, значение этого физического свойства хлора увеличивается до 0,0114 Вт/(м·град).

Теплопроводность газообразного хлора

t, °С	λ, Вт/(м·град)	t, °С	λ, Вт/(м·град)
-70	0,0054	50	0,0096
-60	0,0058	60	0,01
-50	0,0062	70	0,0104
-40	0,0065	80	0,0107
-30	0,0068	90	0,0111
-20	0,0072	100	0,0114
-10	0,0076	150	0,0133
0	0,0079	200	0,0149
10	0,0082	250	0,0165
20	0,0086	300	0,018
30	0,009	350	0,0195
40	0,0093	400	0,0207

Вязкость хлора

Коэффициент динамической вязкости газообразного хлора в интервале температуры 20…500°С можно приближенно вычислить по формуле:

где η_T — коэффициент динамической вязкости хлора при заданной температуре T, К;
η_T0 — коэффициент динамической вязкости хлора при температуре T₀=273 К (при н. у.);
С — константа Сюзерленда (для хлора С=351).

Источник