A tûz kémiája

Nagy-Britanniában évente mintegy félmillió tüzet oltanak el, a tûz több száz ember életét követeli, és több ezer ember sebesül meg a balesetek során.

Mi a tûz?
A tûz lényegében "szabályozatlan égés", és rendszerint akkor keletkezik, amikor egy szerves polimer hõ fejlõdése közben reagál az oxigénnel. Minden tûzhöz szükség van tüzelõanyagra, oxidálószerre ez általában a levegõ oxigénje és "gyújtás"-ra. A gyulladáskor és az égéskor bonyolult kémiai és fizikai folyamatok játszódnak le.

Kémiai folyamatok
A polimerek hevítésekor, 200300 oC fölött a kémiai kötések feléhasadnak, és illékony, kis molekulatömegû vegyületek elsõdleges termékek keletkeznek. Magasabb hõmérsékleten a polimertõl függõen mérgezõ termékek, például hidorgén-cianid, nitrilek, poliaromás szénhidrogének szabadulhatnak fel. Ezek elkeverednek az oxigénnel a tüzelõanyag felszínén és elégnek. Az elsõdleges termékek egy része elbomlik a lángban: például többféle szén- és nitrogén-oxid, víz keletkezhet. A lángból az anyagok az égési folyamat bejezése elõtt is kijuthatnak: a veszélyes szén-monoxid például a nem tökéletes égéskor keletkezik elsõsorban.

A füstképzõdést is összetett kémiai folyamatok elõzik meg. Ahol kevés a levegõ-utánpótlás, rendszerint több füst képzik, mint a jól szellõzõ épületekben. A füst azért veszélyes, mert megnehezíti a látást.

A tûzben keletkezõ anyagokat biológiai hatásuk szerint két csoportba sorolják. A központi idegrendszerre ható anyagok, például a szén-monoxid és a hidrogén-cianid, megakadályozzák, hogy a vér oxigént vegyen fel, és gátolják a sejtek oxigénfelhasználását. A biológiai hatású anyagok másik csoportjába az érzék- és légzõszerveket irritáló anyagok (például aldehediek, szervetlen vegyületek) tartoznak.

A felsorolt anyagok megnehezítik, hogy az emberek elmeneküljenek. A halálos baleseteknek több mint a felét a mérgezõ gázok okozzák.

Növekvõ lángok
Amikor a tûz vízszintes felülethez ér, például mennyezethez vagy tetõhöz, a felület mentén kénytelen terjedni. De levegõt csak alulról kap, ezért a lángok akár az ötszörösükre is megnõhetnek. A lefelé sugárzó hõ és a lefelé áramló forró részecskék ugyancsak az égést segítik elõ. Azok a kis tüzek, amelyek veszélytelennek és szabályozhatónak tûnnek, másodperceken belül életveszélyessé válhatnak, ha a lángok a mennyezet alatt terjednek és új anyagokat gyújtanak meg.

Tûzoltás
Kétszáz éve még a víz volt a legfontosabb tûzoltó anyag. Ma már különbözõ vegyszereket, például nedvesítõszereket, habokat, halogénezett szénhidrogéneket (halonokat), hidrogén-karbonátokat és inert gázokat is használnak.

Az égõ felületeket ma is vízzel hûtik le. De a tûz fölfelé terjed, a víz pedig a gravitáció hatására lefelé igyekszik. A nedvesítõszerekkel a víz haladását segítik elõ, a habokkal a víz útját próbálják szabályozni. A polimerek bomlásakor nagyon reakcióképes szabad gyökök keletkezhetnek, amelyek katalizálják a reakciókat és meggyorsítják az égést. A halonok "felitatják" ezeket a gyököket, és visszaszorítják a lángokat. Használatuk azonban károsítja a környezetet, ezért új anyagokat keresnek helyettük.

Az alkálifémek sói, fõként a hidrogén-karbonátok gyors bomlása során szén-dioxid keletkezik, amely takaróként vonja be a tüzelõanyagot, s így az oxigén nem férhet hozzá. A tüzelõanyag felületét máskor például habbal zárják el a külvilágtól, hogy csökkentsék a tüzelõanyag-gõzök kiáramlását, és megakadályozzák az oxigén behatolását. A lángokat tápláló levegõt idõnként közömbös gázzal hígítják.
 

Kathryn Roberts
InfoChem
Education in Chemistry

 
Vissza http://www.kfki.hu/chemonet/ 
http://www.ch.bme.hu/chemonet/