تعرف على علم الكيمياء
الأحتراق Combustion أو الحريق Fire
– الاحتراق أو الحريق هو تفاعل كيميائي بين مادتين ينتج عنه حرارة وانبعاثات غازية ويصاحبه لهب.
– كما هو معلوم أن الاحتراق يتم بشكل أساسي عند توفر عوامله الرئيسية:
(1) المادة القابلة للاشتعال Flammable materials
(2) المادة المساعدة على الاشتعال (الأكسجين) Oxygen
(3) الحرارة اللازمة لبدء الاحتراق Heat
(4) سلسلة التفاعلات الكيميائية Chemical reactions
– الاحتراق عندما يبدأ يعطي كمية كبيرة من الحرارة تساعد على استمراريته وانتشاره وشموله للمواد الأخرى المجاورة.
– قد تكون بداية الاحتراق على شكل لهب أو سطح ساخن أو غازات أو سوائل ساخنة أو ارتفاع ضغط أو شرر كهربي أو احتكاك حاد أو غير ذلك من مولدات الحرارة.
– لإزالة احتمال نشوب الحرائق والانفجارات يجب التأكد من عدم توفر عوامل الاحتراق الرئيسية وأن المواد القابلة للاحتراق بعيدة كل البعد عن الحصول على الطاقة الحرارة اللازمة للاشتعال.
– ينصح دائماً باتباع مكافحة وإطفاء الحرائق الموجودة في المختبرات والمصانع مع ملاحظة أبواب الخروج ومنافذ الطوارئ قبل الشروع بإطفاء أي حريق مهما كان حجمه مع ضرورة إعطاء الإنذار اللازم للتنبيه على وقوع الحريق.
– يجب اتباع التعليمات المكتوبة على مطافئ الحريق واستعمالا بالطريقة السليمة.
– في حالة الانسحاب ينبغي التأكد من أن أجراس الإنذار وأبواب ومنافذ الطوارئ عاملة ولم تتعطل بواسطة النيران أو الأدخنة المتصاعدة.
تصنيف الحرائق Types of fires
(1) حرائق المجموعة (أ)
هي الحرائق الناشبة في المواد القابلة للاشتعال مثل الخشب والقماش والورق والمطاط والمواد البلاستيكية.
(2) حرائق المجموعة (ب)
الحرائق الناشبة في السوائل سريعة الاشتعال والسوائل القابلة للاشتعال والغازات البترولية والقطران والبترول والدهانات البترولية والمذيبات والورنيش والكحول والغازات سريعة الاشتعال.
(3) حرائق المجموعة (ج)
وهي الحرائق الناشبة في أجهزة نشطة كهربياً.
(4) حرائق المجموعة (د)
الحرائق الناشبة في المعادن القابلة للاشتعال مثل المغنسيوم والتيتانيوم والزركونيوم والصوديوم والليثيوم والبوتاسيوم.
(5)حرائق المجموعة (هـ)
الحرائق الناشبة في معدات المطابخ التي تحتوي على مواد طهي قابلة للاشتعال مثل الزيوت الحيوانية أو النباتية والدهون.
وسوف نتكلم الآن عن المكونات الكيميائية لطفايات الحريق وهي:
أولاً/ طفايات الماء لإطفاء الحريق Water Fire Extinguishers
(أ) المكونات الكيميائية لطفايات الماء
– تحتوي طفايات الماء على حمض الكبريتيك المركز ، ومحلول البيكربونات وينتج الماء مندفعاً عند التقاء الحمض بالمحلول.
– توجد بعض طفايات الماء والتي تعمل بدفع غاز ثاني أكسيد الكربون أو الهواء المضغوط.
(ب) لماذا يستخدم الماء في إطفاء الحريق؟
(1) ترجع قدرة الماء كعامل جيد لإطفاء الحرائق لارتفاع حرارته الكامنة للتبخير والتي تقدر بنحو 970 Btu ( Btu وحدة حرارية بريطانية) وبذلك يعمل على تبريد النيران ومن ثم إخمادها. ذلك أن الحرارة أحد العوامل الثلاثة الهامة لاستمرار الحريق.
ملحوظة: الحرارة الكامنة لتبخير الماء: هي كمية الحرارة اللازمة لتبخير واحد كيلو جرام من الماء.
(2) بخار الماء المتكون يساعد على استهلاك الأكسجين المحيط بمنطقة الاحتراق، وفي ذلك لاشك إيقاف أيضا للاحتراق. حيث يتكون من بخار الماء ما يزيد على 1650 ضعفاً من حجم الماء المستخدم.
(جـ) مخاطر استخدام الماء في إطفاء الحريق
(1) بعض المواد مثل الكلوريدات والكربيدات والقلويات والبروكسيدات ومعدن الصوديوم تتفاعل بشدة مع الماء لتولد غازات قابلة للاشتعال.
(2) يمنع استخدام الماء في مكافحة حرائق الأجهزة والمعدات الكهربائية من النوع (جـ) وذلك لأن الماء عند ارتفاع درجة حرارته ووجود التيار الكهربائي العادي يعمل كموصل كهربائي خاصة إذا كان محتوياً على نسبة عالية من الأملاح والمركبات الأخرى. ويسبب توصيل المياه للكهرباء انتقال الطاقة الكهربائية في سائر الأماكن التي يوجد فيها الماء، وقد يسهم بذلك في نشوب حرائق أخرى أو تصيب الأشخاص الموجودين بصدمات كهربائية.
ثانياً/ طفايات غاز ثاني أكسيد الكربون CO2 Fire Extinguishers
- أفضل ما يستعمل في حرائق السوائل وبعض المعدات الكهربائية
- لا يناسب حرائق المجموعة (أ) وبعض الأجهزة الإلكترونية الحساسة.
- لا ينصح استخدامه في حالة الحرائق التي تتفاعل معه مثل الهيدرات والمعادن أو المواد المحتوية على أكسجين كنترات السيلولوز.
(أ) المكونات الكيميائية لطفايات غاز ثاني أكسيد الكربون
– يستخدم غاز ثاني أكسيد الكربون في الحالة السائلة (مضغوطاً في أسطوانات خاصة).
– تقدر قيمة التبريد بنحو (60 – 110) Btuوحدة حرارية بريطانية لكل رطل حسب الضغط المستخدم وهي كمية تقل كثيراً عن الحرارة الكامنة لتبخير الماء (970 Btu).
(ب) لماذا يستخدم CO2 في إطفاء الحرائق؟
- يسهم غاز ثاني أكسيد الكربون بتربيد النيران وحجب الأكسجين الجوي عنها.
- سرعة انتشاره وعدم توصيله للكهرباء.
(جـ) مخاطر استخدام CO2 في إطفاء الحرائق
- كثرة غاز ثاني اكسيد الكربون تسبب في اختناق الأشخاص الموجودين.
- غاز خانق يسبب انعدام (أو خفض) في مجال الرؤية.
ثالثاً/ طفايات الكيماويات الجافة Dry Chemicals Fire Extinguishers
– تستخدم طفايات الكيماويات الجاف في إطفاء الحريق من النوع (ب) ، (جـ).
– تستخدم هذه الطفايات في حرائق المعدات الكهربائية نظراً لعدم توصيل كثير من المساحيق للكهرباء.
(أ) المكونات الكيميائية لطفايات الكيماويات الجافة
– يندفع البودرة الكيميائية تحت ضغط من الهواء أو غاز ثاني أكسيد الكربون لتحجب هذه البودرة (المسحوق) الأكسجين عن الحريق فيتم إطفاؤه.
– من المواد الكيميائية الجافة مثل بيكربونات الصوديوم ، بيكربونات البوتاسيوم، كلوريد البوتاسيوم، فوسفات الأمونيا الأحادية – تستخدم لإطفاء الحرائق من الأنواع (أ) ، (ب) ، (جـ) ولا يحبذ استخدامها مع حرائق الأجهزة الكهربائية لصعوبة تنظيفها بعد خمد النيران.
(ب) لماذا تستخدم طفايات الكيماويات الجافة في إطفاء الحريق؟
– تعمل الكيمياويات على وقف التفاعلات الكيميائية المتسلسلة نتيجة الاحتراق بتثبيط تكوين المشتقات الحرة free radicals.
– الاحتراق في الواقع ما هو إلا سلسلة معقدة متتابعة من التفاعلات الكيميائية والتي تنتشر بسرعة عن طريق تكوين المشتقات الحرة ذات الطاقة العالية والتي تنقل تلك الطاقة للجزئيات غير المشتعلة ليتم انتشار الحريق.
– وبذا فإن وقف نشاط هذه المشتقات الحرة هو في الواقع وقف وإخماد الحريق ولإنتشار النيران.
رابعاً/ طفايات المسحوق الجاف Dry powder Fire Extinguishers
المكونات الكيميائية لطفايات المساحيق الجافة
– هي نفس فكرة عمل طفايات الكيمياويات الجافة dry Chemicals ولكن هنا يتم حجب الحرارة عن أو حجب المادة القابلة للاشتعال عن الأكسجين وليس العكس كما في حالة طفايات الكيماويات الجافة.
– تستخدم بعض المساحيق الجافة لإطفاء حرائق المعادن، ومن هذه المساحيق :
(أ) مسحوق G-1
(ب) مسحوق MET-L-X والذي يحتوي أساساً على كلوريد الصوديوم يضاف إلية فوسفات ثلاثي الكالسيوم والبلاستيك الحراري.
(جـ) مسحوق تريموتوكس
(د) مسحوق بروركسين TBM
– من المعادن التي تستخدم المساحيق السابقة في إطفائها: الصوديوم – الماغنسيوم – البوتاسيوم – التيتانيوم – الليثيوم – الكالسيوم – الزركونيوم – الهافينيوم – الثوريوم – اليورانيوم – البلوتونيوم.
– تضاف هذه المساحيق الجافة مباشرة على أسطح المعادن المحترقة أما يدوياً أو عن طريق طفايات الحرائق الخاصة المحتوية على هذه المساحيق.
ملحوظة هامة: ينبغي أن نفرق بين الكيمياويات الجافة (Dry chemical) التي تستخدم مع معظم أنواع الحرائق وبين المساحيق الجافة (Dry powder)والتي تستخدم لإطفاء حرائق المعادن فقط.
خامساً/ طفايات الرغاوى Foams Fire Extinguishers
– تستخدم بعض الرغوي لإخماد حرائق النوع (ب) – حرائق السوائل القابلة للاشتعال- لسهولة إطفاء هذه المواد على سطوح السوائل.
– يحبذ عدم توجيه الرغوة إلى السطح المشتعل مباشرة بل تترك الرغاوى حتى تنساب على سطح السائل.
(أ) المكونات الكيميائية لطفايات المساحيق الجافة
– أهم أنواع الرغاوى المستخدمة هي رغوة الفلوروبروتين ، البتروسيل ، والكوسيل والتي يضاف إليها مواد لتقوية جدران الفقاعات الرغوية لتساعدها على تحمل الصدمات.
– يجب أن تتوفر الخصائص التالية في الرغوة حتى يبقى غطاء الفوم متماسكاً :
- خاصية الالتصاق : تلتصق على الجدران العمودية والأفقية بشكل جيد .
- مقاومة للحرارة قدر الإمكان: حتى لا تتكسر الفقاعات بفعل الحرارة .
- قوة تماسك الفقاعات: حتى لا تتكسر من الهواء أو الماء .
- خاصية الانزلاق : تنساب الرغوة فوق سطح السائل المشتعل بسيولة حتى تغطيه وتمنع وصول الهواء له.
- تتناسب مع البودرة الكيماوية الجافة : حتى لا تتكسر الفقاعات بفعل ذرات البودرة
- اللزوجة ومقدرة تماسك جزيئات المواد السائلة.
- الثقل النوعي 1,18 % أو أقل.
- خلوها من المواد السامة والضارة.
(ب) لماذا تستخدم طفايات الرغاوى في إطفاء الحريق؟
(جـ) التعليمات الواجب اتباعها عن استخدام الرغاوى في إطفاء الحريق
سادساً/ طفايات السوائل المتبخرة Clean agent Fire extinguisher
– تستخدم هذه الطفايات لحرائق المعدات الكهربائية – النوع (جـ) – ويمكن استخدامها مع حرائق السوائل المشتعلة البسيطة.
– لقد شاع استخدام المركبات الهالوجينية في عمليات الإطفاء (النظيف) حيث تصلح لإطفاء حرائق الأجهزة الإلكترونية الحساسة مثل أجهزة الاتصالات أو اجهزة الحاسب الآلي وغيرها.
(أ) المكونات الكيميائية لطفايات السوائل المتبخرة
– المركبات الهالوجينية هي عبارة عن هيدروكربونات تحتوي على ذرة أو أكثر من ذرات المواد الهالوجينية (الكلور ، البروم ، الفلور ، اليود).
– من أشهر المركبات الهالوجينية استعمالاً: رباعي كلوريد الكربون ، بروموكلورو ، فلوروميثان ، برومو ثلاثي فلوروميثان.
– المركبان الأخيران أزداد استخدامهما في الآونة الأخيرة وذلك لاحتوائهما على الفلور والذي يحد من تكون حمض الهيدروكلوريك ذي التأثير السيء على المعادن والأجهزة والمنشآت المختلفة.
(ب) مخاطر استخدام طفايات السوائل المتبخرة في إطفاء الحريق
ينبغي أخذ الحيطة والحذر عند استخدام المركبات الهالوجينية لإطفاء الحرائق ذلك أن الكثير منها سام ومضر للصحة إذا وصل بتركيزات عالية.
أقرأ أيضا هذه الموضوعات:
(6) مكافحة تسرب وحريق مادة فوق أكسيد الهيدروجين Fire Fighting of Hydrogen peroxide
المراجع:
– الكيمياء العامة والتطبيقية / محمد بن إبراهيم الحسن – إبراهيم بن صالح الممتاز/ جامعة الملك سعود / 1991 – 1412 / المملكة العربية السعودية.
