Вещества простые и сложные. Химические элементы Что такое веществоХимические превращенияФизические свойства веществХимические свойства веществХимический элемент

1. Теория химического строения

Теорию
химического строения выдвинул в 1861 г.
А.М. Бутлеров. Ее основные положения:


атомы в молекулах соединены в определенной
последовательности, изменение этой
последовательности
ведет к образованию нового вещества;


атомы в молекулах соединены в соответствии
с их валентностью;


свойства вещества зависят не только от
его состава, но и от порядка расположения
атомов в молекулах и их взаимодействия.

Эта
теория способствовала объяснению
свойств уже известных веществ и получению
множества новых. В химии стали широко
использоваться схемы молекул –
структурные формулы. В химии они играют
такую же роль, что и чертежи в машиностроении
и в строительстве. Теория химического
строения позволила, в частности, объяснить
явление изомерии – то есть наличия
веществ с одинаковым составом, но с
разными свойствами. Изомерия объясняется
тем, что при одинаковом составе возможно
различное строение молекул. Изомерия
очень широко распространена в органической
химии. Примеры: бутан и изобутан — два
разных вещества с одинаковым составом
С4Н10,
структурные формулы которых показаны
на рисунке 13.1.

Н Н Н

\ | /

Н
С Н

\
| /

Н – С
– С – С – Н

/
| \

Н
Н Н

изобутан

Н
Н Н Н

| | | |

Н – С
– С – С – С – Н

| | | |

Н
Н Н Н

бутан

Рисунок
13.1 – Структурные формулы бутана и
изобутана.

Этиловый
спирт

СН3
– СН2
– ОН и диметиловый эфир СН3
– О – СН3
также имеют одинаковый состав С2Н6О,
но разное строение и разные свойства.

Возможны
случаи, когда при одинаковом строении
и одинаковой последовательности
расположения атомов молекулы отличаются
пространственным расположением атомов.
В этом случае имеет место стереоизомерия.
Вещества-стереоизомеры зачастую
отличаются по их биологическим
проявлениям, то есть по функционированию
в живых организмах. Пример – два
стереоизомера молочной кислоты,
показанные на рисунке 13.2. На этих рисунках
связь центрального атома углерода с
группой СН3
направлена вверх, а связи с атомом Н и
группами ОН и СOOН
образуют пространственную фигуру,
похожую на пирамиду. Видно, что никакими
поворотами и перемещениями эти две
молекулы невозможно совместить, но
каждая из них является зеркальным
отражением другой (зеркальная
стереоизомерия).

Рисунок
13.2 – Два стереоизомера молочной кислоты.
С* — асимметричный атом углерода, то есть
атом, связанный с различными атомами
или группами атомов.

Классы опасности вредных веществ

В организм человека вредные химические вещества могут проникать через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт, кожные покровы. Основным же путем проникновения вредных веществ в организм являются органы дыхания.

Распределение вредных веществ в организме подчиняется определенным закономерностям. Сначала происходит распределение вещества в организме, затем основную роль начинает играть поглощающая способность тканей.

Вредное действие химических веществ на организм человека изучает специальная наука — токсикология.

Токсикология — это медицинская наука, изучающая свойства ядовитых веществ, механизм их действия на живой организм, сущность вызываемого ими патологического процесса (отравления), методы его лечения и предупреждения. Область токсикологии, изучающая действие химических веществ на человека в условиях производства, называется промышленной токсикологией.

Токсичность — это способность веществ оказывать вредное действие на живые организмы.

Основным критерием (показателем) токсичности вещества является ПДК (единицей измерения концентрации является мг/м3). Показатель токсичности вещества определяет его опасность. По степени опасности вредные вещества разделяют на четыре класса (табл. 1).

Таблица 1. Классы опасности веществ по ПДК в воздухе рабочей зоны (по ГОСТ 12.1.007-76)

Показатель токсичности

Класс опасности вещества и его название

1

чрезвычайно опасные

2

выоокоопасные

3

умеренно опасные

4

малоопасные

ПДК в воздухе рабочей зоны, мг/м3

Менее 0,1

0,1. ..1,0

1,0 … 10,0

Более 10,0

Кроме показателя ПДК, который определяет класс опасности по концентрации вещества в воздухе, используются и другие показатели.

Средняя смертельная концентрация в воздухе ЛК50 (мг/м3) — концентрация вещества, вызывающая гибель 50% животных при двух-четырехчасовом вдыхании.

Средняя смертельная доза при нанесении на кожу ЛД50 (мг/кг — миллиграмм вредного на кг массы животного) доза вещества, вызывающая гибель 50% животных при однократном нанесении на кожу.

Средняя смертельная доза ДЛ50 (мг/кг) — доза вещества, вызывающая гибель 50% животных при однократном введении в желудок.

При определении указанных средних смертельных концентраций и доз испытания проводят на мышах и крысах.

По указанным показателям класс опасности вещества определяют по следующим количественным значениям (табл. 2).

Таблица 2. Классы опасности веществ по значениям средних смертельных концентраций и доз (по ГОСТ 12.1.007-76)

Показатель токсичности

Класс опасности вещества и его название

1

чрезвычайно опасные

2

высокоопасные

3

умеренно опасные

4

малоопасные

ЛК50, мг/м3

Менее 500

500-5000

5001…50000

Более 50000

ЛД50. мгДг

Менее 100

100-500

501-2500

Более 2500

ДЛ50. мг/кг

Менее 15

15…150

151-5000

Более 5000

Безопасность жизнедеятельности

Физические явления. Физические свойства веществ.

Рассмотрим в качестве примера воду. Вода замерзает и превращается в лед при температуре 0°С, а закипает и превращается в пар при температуре +100°С.Свойства веществ, которые определяют измерениями или визуально при отсутствии превращения одних веществ в другие, называют физическимиИспарение спирта, как и испарение водыПосле проведения опыта можно убедиться, что спирт испаряется быстрее, чем вода – это физические свойства этих веществ.агрегатное состояние, цвет, запах, растворимость в воде, плотность, температура кипения, температура плавления, теплопроводность, электропроводность.Газообразный кислород бесцветный, а жидкий – голубоймедьИодВ большинстве случаев для определения вещества нужно рассматривать несколько его свойств.В качестве примера охарактеризуем физические свойства воды:

  • цвет – бесцветная (в небольшом объеме)
  • запах – без запаха
  • агрегатное состояние – при обычных условиях жидкость
  • плотность – 1 г/мл,
  • температура кипения – +100°С
  • температура плавления – 0°С
  • теплопроводность – низкая
  • электропроводность – чистая вода электричество не проводит

Вещество в химии

Основная статья: Химическое вещество

В химии веществом называется вид материи с определёнными химическими свойствами — способностью участвовать в химических реакциях определенным образом.

Все химические вещества состоят из частиц — атомов, ионов или молекул; при этом молекула может быть определена, как наименьшая частица химического вещества, обладающая всеми его химическими свойствами.
Фактически химические соединения могут быть представлены не только молекулами, но и другими частицами, которые могут менять свой состав.
Химические свойства веществ, в отличие от физических, не зависят от агрегатного состояния, таким образом лед и вода — одно и то же вещество с точки зрения химии.
Химическое вещество характеризуется своим составом и структурой, вещества с одним и тем же химическим составом, могут быть разными из-за разной структуры — например, белый фосфор и чёрный фосфор.

Особенности химической защиты населения

Химическая защита – это целый комплекс мероприятий, которые предназначены для того, чтобы исключить или хотя бы ослабить вредное воздействие АХОВ (аварийно химически опасных веществ) на население и рабочий персонал предприятия. Большая часть всех мероприятий должна выполняться заблаговременно, а также в срочном порядке в процессе устранения последствий аварии.

Мероприятия по химической защите населения, которые можно отнести к основным, следующие:

  1. Подтверждение факта аварии и оповещение о ней населения.
  2. Выяснение обстановки в зоне аварии.
  3. Соблюдение всех правил и норм химической безопасности на зараженной территории.
  4. Обеспечение населения и работников предприятия всеми средствами защиты.
  5. При необходимости надо эвакуировать людей из зоны возможного заражения.
  6. Укрытие населения в убежищах, которые способны защитить от опасных химических веществ.
  7. Экстренное использование антидотов и средств для обработки кожи.

Если возникает ЧС, в целях осуществления конкретных мероприятий выясняется обстановка в зоне аварии, проводится разведка на наличие опасных веществ. Также изучается характер и объем выброса, в каком направлении ветер разносит отравляющие вещества, насколько обширна территория, охваченная последствиями аварии.

Всем работникам предприятия в обязательном порядке выдаются средства индивидуальной защиты. Ликвидаторы последствий аварии должны быть одеты в костюм химзащиты и противогаз.

Свойства вещества

Все вещества могут расширяться, сжиматься, превращаться в газ, жидкость или твёрдое тело. Их можно смешивать, получая новые вещества.

Каждому веществу присущ набор специфических свойств — объективных характеристик, которые определяют индивидуальность конкретного вещества и тем самым позволяют отличить его от всех других веществ. К наиболее характерным физико-химическим свойствам относятся константы — плотность, температура плавления, температура кипения, термодинамические характеристики, параметры кристаллической структуры, химические свойства.

Агрегатные состояния

Основная статья: Агрегатное состояние

Почти все химические вещества в принципе могут существовать в трёх агрегатных состояниях — твёрдом, жидком и газообразном. Так, лёд, жидкая вода и водяной пар — это твёрдое, жидкое и газообразное состояния одного и того же химического вещества — воды H2O. Твёрдая, жидкая и газообразная формы не являются индивидуальными характеристиками химических веществ, а соответствуют лишь различным, зависящим от внешних физических условий состояниям существования химических веществ. Поэтому нельзя приписывать воде только признак жидкости, кислороду — признак газа, а хлориду натрия — признак твёрдого состояния. Каждое из этих (и всех других веществ) при изменении условий может перейти в любое другое из трёх агрегатных состояний.

При переходе от идеальных моделей твёрдого, жидкого и газообразного состояний к реальным состояниям вещества обнаруживается несколько пограничных промежуточных типов, общеизвестными из которых являются аморфное (стеклообразное) состояние, состояние жидкого кристалла и высокоэластичное (полимерное) состояние. В связи с этим часто пользуются более широким понятием «фаза».

В физике рассматривается четвёртое агрегатное состояние вещества — плазма, частично или полностью ионизованное вещество, в котором плотность положительных и отрицательных зарядов одинакова (плазма электронейтральна).

При некоторых условиях (обычно достаточно отличающихся от обычных) те или иные вещества могут переходить в такие особые состояния, как сверхтекучее и сверхпроводящее.

Причины аварии на химическом объекте

Среди основных причин, по вине которых происходят аварии, можно назвать следующие:

  1. Износ производственного оборудования или его ненадлежащий и некачественный ремонт и обслуживание.
  2. В процессе производства или переработки нарушены технологические процессы.
  3. Неправильная эксплуатация оборудования.
  4. Хранение опасных веществ осуществляется с нарушением норм и правил.
  5. Не работают системы обеспечения безопасности на предприятии.
  6. Ошибки, которые были допущены во время строительства и проектировки объектов.
  7. Нарушение дисциплины на рабочем месте.
  8. Превышены нормы хранения опасных веществ.
  9. Стихийные бедствия.
  10. Террористический акт.

Если проанализировать причины аварии, то можно сказать, что решающее значение играет человеческий фактор. Часто наша халатность приводит к опасным последствиям.

Независимо от типа аварии обеспечение химической защиты населения должно проводиться качественно и своевременно. А аварии можно классифицировать так:

  • Частная. Последствия охватывают только один цех или установку.
  • Объектовая авария. Охватывает только одно предприятие и за его пределы не выходит.
  • Местная. Последствия затрагивают целый город или район.
  • Региональная — распространяется на несколько регионов.
  • Глобальная авария захватывает не только регионы одной страны, но может выходить и за ее пределы.

Последствия

Ни одна авария на химически опасном предприятии не проходит бесследно. Поэтому так важна государственная система обеспечения безопасности населения. Последствия, которые бывают после чрезвычайных ситуаций, можно разделить на две категории: непосредственные (они проявляются сразу) и отдаленные.

Непосредственные последствия – это:

  • Поражение людей и животных со смертельным исходом.
  • Сильнейшие отравления.
  • Раны, ожоги.
  • Психические расстройства, которые проявляются после воздействия химических веществ.
  • Острые отравления продуктами горения.
  • Материальный ущерб, к которому приводит частичное или полное разрушение объектов.
  • Загрязнение окружающей среды, что грозит экологической катастрофой.

Последствия могут быть настолько серьезными, что от них не спасают даже средства защиты, например защитный костюм Л-1. Если его надеть уже после произошедшей аварии, то драгоценное время может быть упущено, и человек все равно получит порцию отравляющих веществ.

Химические аварии

Такой чрезвычайной ситуацией обычно называют нарушения технологических процессов на предприятиях, повреждение трубопроводов, хранилищ и емкостей для хранения, транспортных средств, перевозящих опасные вещества. Все это может привести к выбросу химикатов в атмосферу, что приведет к заражению людей и биосферы.

Если ситуация повлекла за собой человеческие жертвы, сильные разрушения объектов, большой ущерб природной среде, то уже можно констатировать не просто аварию, а настоящую промышленную катастрофу.

Любая ЧС на химическом предприятии чаще всего сопровождается взрывами и пожарами. В результате этих процессов нетоксичные вещества преобразуются в опасные и наносят вред здоровью человека.

Химически опасные объекты и их классификация

К
ХОО относятся предприятия химического
и нефтехимического комплекса, хладо -,
мясокомбинаты, молокозаводы, станции
водоочистки городов, газо-, нефте- и
аммиакопроводы, различные хранилища
ОВ и АХОВ. В основе классификации ХОО
лежит количественная оценка степени
опасности объекта с учетом следующих
характеристик:

  1. масштаба
    возможных последствий химической
    аварии для населения и прилегающих к
    объекту территорий;

  2. типа
    возможной ЧС при аварии на ХОО по
    наихудшему сценарию;

  3. степени
    опасности АХОВ, используемых на ХОО;

  4. риска
    возникновения аварии на ХОО.

По
масштабам возможных последствий
химической аварии ХОО делятся на четыре
степени химической опасности.

Таблица
1. Показатели опасности

Показатель
опасности ХОО

Кол-во
рабочих, служащих и населения,
находящихся в прогнозируемой зоне
химического заражения с поражающими
концентрациями

I
степень ХО

75
тыс. чел.

II
степень ХО

от
40 до 75 тыс. чел.

III
степень ХО

До
40 тыс. чел.

IV
степень ХО

Зона
поражения с поражающими концентрациями
не выходят за пределы территории
объекта

К
химически опасным объектам 1-й степени
относятся крупные предприятия химической
промышленности, водоочистные сооружения,
расположенные в непосредственной
близости или на территории крупнейших
и крупных городов.

К
объектам 2-й степени ХО относятся
предприятия химической, нефтехимической,
пищевой и перерабатывающей промышленности,
водоочистные сооружения коммунальных
служб больших и средних городов, крупные
железнодорожные узлы.

К
объектам 3-й степени ХО относятся
небольшие предприятия пищевой и
перерабатывающей промышленности
(хладокомбинаты, мясокомбинаты,
молокозаводы и др.) местного значения,
водоочистные сооружения и др. средних
и малых городов и сельских населенных
пунктов.

К
объектам 4-й степени ХО относятся
предприятия и объекты с относительно
малым количеством АХОВ (менее 0,1т).

Приведенные
данные позволяют сделать следующие
выводы:

опасность
заражения АХОВ существует реально;

необходимо
заблаговременно производить прогнозирование
и оценку химической обстановки;

необходимо
обучать всё население способам защиты
от АХОВ и правилам поведения людей в
условиях чрезвычайных ситуаций.

Ссылка на основную публикацию