SZKOLENIE Z RATOWNICTWA

CHEMICZNEGO I EKOLOGICZNEGO

REALIZOWANEGO PRZEZ KSRG

W ZAKRESIE PODSTAWOWYM

ZAGROŻENIE POWODOWANE

PRZEZ MATERIAŁY

NIEBEZPIECZNE

PODSTAWOWE POJĘCIA

Z CHEMII OGÓLNEJ

STANY SKUPIENIA

Stan skupienia materii – podstawowa forma,

w jakiej występuje substancja, określająca jej

podstawowe właściwości fizyczne. Właściwości

substancji wynikają z układu oraz zachowania

cząsteczek tworzących daną substancję. Bardziej

precyzyjnym określeniem form występowania

substancji jest faza materii.

Podział ten wynika z podstawowych właściwości

substancji w danym stanie:

stały – objętość i kształt są w zasadzie zachowane

ciekły – trudno zmienić objętość, a kształt łatwo;

w otwartym naczyniu w polu grawitacyjnym tworzy

się powierzchnia swobodna

gazowy – substancja przyjmuje objętość

i kształt naczynia, zajmuje całą dostępną przestrzeń,

czyli nie tworzy powierzchni swobodnej

ZMIANY STANÓW SKUPIENIA

Krzepnięcie – proces przechodzenia ciała ze stanu ciekłego w stan stały. Krzepnięcie wielu substancji zachodzi w określonej temperaturze zwanej temperaturą krzepnięcia (dla wody 0 °C). W miejscu styku substancji w stanie stałym i stanie ciekłym w cieczy i w ciele stałym podczas krzepnięcia i topnienia jest taka sama temperatura zwana temperaturą topnienia. Temperatura topnienia jest podawana jako wielkość charakterystyczna dla wielu substancji. Temperatura topnienia (krzepnięcia) zależy nieznacznie od ciśnienia. Krzepnięciu towarzyszy wydzielanie ciepła co jest równoważne temu, że krzepnięcie przy stałym ciśnieniu wymaga odprowadzenia ciepła z krzepnącej substancji.

Parowanie – proces zmiany stanu skupienia, przechodzenia z fazy ciekłej danej substancji w fazę gazową (parę) zachodzący z reguły na powierzchni cieczy. Może odbywać się w całym zakresie ciśnień i temperatur, w których mogą współistnieć z sobą obie fazy. Szybkość procesu parowania zależy od temperatury oraz ciśnienia parcjalnego pary nad cieczą. Gdy ciśnienie pary jest równe ciśnieniu pary nasyconej w danej temperaturze, to parowanie nie zachodzi. Stan też określa się jako równowagę między parowaniem a skraplaniem. Obniżenie ciśnienia oraz napływ gazu o mniejszym stężeniu pary, zwiększa szybkość parowania. Gdy ciśnienie pary nasyconej zrówna się z ciśnieniem otoczenia, wówczas proces parowania –zwany wówczas wrzeniem – zaczyna zachodzić również w całej objętości cieczy.

Wrzenie – zjawisko przemiany cieczy w gaz (parę),

podczas którego powstają i rosną pęcherzyki pary

nasyconej w objętości. Wrzenie jest więc

gwałtownym parowaniem nie tylko na powierzchni,

ale także w całej objętości. Wrzenie wymaga

dostarczania energii do wrzącego ciała, dlatego jest

przejściem fazowym pierwszego rodzaju.

Sublimacja –

przemiana fazowa

bezpośredniego

przejścia ze stanu

stałego w stan gazowy

z pominięciem stanu

ciekłego. Zjawisko

odwrotne do sublimacji

to resublimacja.

Rozpuszczalność – zdolność substancji chemicznych w postaci stałej, ciekłej i gazowej (substancji rozpuszczonej) do rozpuszczania się w stałej, ciekłej lub gazowej fazie dyspergującej (rozpuszczalniku) tworząc mieszaninę homogeniczną (roztwór). Rozpuszczalność danej substancji jest wyrażana najczęściej jako maksymalna ilość substancji w (gramach lub molach), którą można rozpuścić w konkretnej objętości rozpuszczalnika (zwykle w 100 cm3) w ściśle określonych warunkach ciśnienia i temperatury. Mówiąc inaczej, rozpuszczalność określa, jak dużo danego składnika można rozpuścić w danym rozpuszczalniku w sprecyzowanych warunkach aby uzyskać roztwór nasycony.

JEDNOSTKI MIAR I PRZELICZANIE

WIELKOŚĆ JEDNOSTKA SIINNE DOPUSZCZONE

JEDNOSTKI

ZALEŻNOŚCI MIĘDZY

JEDNOSTKAMI

długość m (metr)

masa g (gram)kg (kilogram)

t (tona)

1 g =10-3 kg

1 t =103 kg

objętośćm3 (metr

sześcienny)l (litr) 1l = 10-3 m3

temperatura K (Kelwin)o C (stopień

Cejsjusza)0 o C = 273,15 K

ciśnienie Pa (Pascal) bar 1 bar = 105 Pa

Stężenie

Stężenie procentowe to udział substancji

chemicznych w mieszaninach i roztworach

wyrażony w procentach.

Pojęcie to oznacza najczęściej zawartość substancji

rozproszonej lub rozpuszczonej w stosunku do

całości mieszaniny lub roztworu, jednak czasami

określa się w ten sposób również udział procentowy

roztworu nienasyconego w stosunku do roztworu

nasyconego (w tych samych warunkach

termodynamicznych)

Stężenie molowe (M, Cm) roztworu- liczbamoli danej substancji chemicznej jaką zawiera 1 dm3 roztworu.

Stężenie molowe jest równe stosunkowi liczby moli n substancji rozpuszczonej do objętości roztworu. Jednostką stężenia molowego w układzie SI jest mol×m–3, jednak w literaturze chemicznej powszechnie stosuje się mol×dm–3 = mol/dm3 = mol/l, zapisywane także jako "M". Do wyrażania niskich stężeń stosuje się też jednostki mM, uM, nM itp. Określenie roztworu jako n-molowy oznacza, że jego stężenie molowe wynosi n mol/dm3.

STĘŻENIE GAZÓW

ppm (ang. parts per million) – sposób wyrażania stężenia bardzo rozcieńczonych roztworów związków chemicznych. Stężenie to jest pochodną ułamka molowego i określa ile cząsteczek związku chemicznego przypada na 1 milion cząsteczek roztworu.

W przypadku mieszanin gazów stężenie wyrażone w ppm może być łatwo przeliczone ze stężenia molowego poprzez pomnożenie tego ostatniego przez milion. W przypadku roztworów ciekłych sytuacja się komplikuje, gdyż trzeba jeszcze wziąć pod uwagę gęstość i masę cząsteczkową rozpuszczalnika.

PODSTAWOWE DEFINICJE

Pierwiastek chemiczny – podstawowe pojęcie

chemiczne posiadające dwa znaczenia:

zbiór wszystkich atomów posiadających jednakową

liczbę protonów w jądrze

taka substancja chemiczna, która składa się

wyłącznie z atomów posiadających jednakową

liczbę protonów w jądrze.

Związek chemiczny – jednorodne połączenie co najmniej dwóch różnych pierwiastków chemicznych za pomocą dowolnego wiązania. Podstawową jednostką związku chemicznego jest cząsteczka. Cząsteczki powstają i rozpadają się w wyniku tworzenia i zrywania wiązań chemicznych między atomami. Procesy tworzenia i zrywania wiązań nazywa się reakcjami chemicznymi.

Mieszanina – układ dwóch lub więcej pierwiastków lub związków chemicznych zmieszanych z sobą w dowolnym stosunku i wykazujących swoje indywidualne właściwości.

Wyróżnia się dwa rodzaje mieszanin:

mieszaniny jednorodne, homogeniczne, czyli roztwory, na przykład stopy metali (brąz, mosiądz itp.),benzyna, solanka, ocet, roztwory wodne soków, powietrze. Wzrokowe określenie składu mieszaniny jednorodnej jest zazwyczaj niemożliwe.

mieszaniny niejednorodne, heterogeniczne, na przykład opiłki metalu zmieszane z cukrem, piasek z wodą, zaprawa murarska, kawa mielona z wodą, groch z fasolą. Składniki mieszanin niejednorodnych można często określić bez pomocy aparatury analitycznej

Wzory sumaryczne proste - w których podaje się prostą listę atomów wchodzących w skład danego związku wraz z ich krotnościami (np. H2SO4, zapis Hilla).

Wzory sumaryczne rozbudowane -uwzględniające elementy faktycznej struktury związku, które mogą mniej lub bardziej dokładnie "rozpisywać" strukturę związku np. CH3CH2OH = C2H5OH .

Wzory strukturalne - które przyjmują formę rysunku, gdzie zwykle pokazuje się jak i jakimi wiązaniami są połączone wszystkie atomy w cząsteczce; podobnie jak wzory sumaryczne –spotyka się wzory strukturalne pełne (ze wszystkimi atomami i wiązaniami), oraz wzory strukturalne mniej lub bardziej "skompresowane", w których pewne grupy atomów zastępuje się ich skrótami; ponadto wzory te można rysować tak, aby dobrze oddawały faktyczny układ przestrzenny atomów i kąty wiązań chemicznych lub rysować je "płasko", ignorując faktyczny układ atomów w przestrzeni.

MECHANIZMY TRANSPORTU CIEPŁA

Wymiana ciepła zachodzi na jeden z trzech sposobów:

przewodzenie ciepła polega na przekazywaniu energii przez bezładny ruch cząsteczek i ich zderzenia,

konwekcja (unoszenie ciepła) na skutek przemieszczania się masy płynu (cieczy lub gazu):

-naturalna (swobodna) – samoczynny ruch płynu wskutek różnicy gęstości wynikającej z różnicy temperatury

-wymuszona – ruch płynu wywołany jest czynnikami zewnętrznymi (pompa, wentylator itp.)

promieniowanie cieplne polega na przenoszeniu energii przez promieniowanie elektromagnetyczne emitowane w wyniku cieplnego ruchu cząsteczek. Wymiana ciepła przez promieniowanie nie wymaga obecności ośrodka pomiędzy ciałami, między którymi ciepło jest wymieniane, czyli może zachodzić przez próżnię.

PRZEMIANY

Przemiana izobaryczna −

proces termodynamiczny,

podczas którego ciśnienie

układu nie ulega zmianie,

natomiast pozostałe

parametry

termodynamiczne czynnika

mogą się zmieniać. Procesy

izobaryczne mogą

zachodzić zarówno

w sposób odwracalny, jak

i nieodwracalny

Przemiana

izotermiczna –

w termodynamice

przemiana, zachodząca

przy określonej, stałej

temperaturze. Krzywa

opisująca przemianę

izotermiczną nazywana

jest izotermą.

Przemiana

izochoryczna – proces

termodynamiczny

zachodzący przy stałej

objętości (V = const).

Oprócz objętości

wszystkie pozostałe

parametry

termodynamiczne

mogą się zmieniać.

Gęstość (masa

właściwa) – stosunek

masy pewnej ilości

substancji do

zajmowanej przez nią

objętości.

Ciężar właściwy γ – stosunek ciężaru ciała do jego

objętości:

Z definicji wynika zależność ciężaru właściwego od

gęstości danego ciała:

gdzie:

Q – ciężar (w niutonach),

m – masa ciała (w kilogramach),

– gęstość ciała (w kg/m³),

g – przyspieszenie ziemskie (w m/s²),

V – objętość (w m³).

Gęstość względem powietrza- to stosunek

masy molowej związku do masy molowej powietrza,

Gęstość względem powietrza

Określenie Przykłady

dp > 0,8 gazy unoszące się do góry wodór, metan, amoniak, gaz miejski, gaz wodny,

0,8 < dp < 1,1 gazy palne rozchodzące się we wszystkich kierunkach

acetylen, tlenek węgla, etan, etylen, cyjanowodór

1,1 < dp gazy palne i pary cieczy łatwo zapalnych opadające i pełzające

gazy o masie cząsteczkowej pow. 32 i pary wszystkich cieczy

informacja ta jest szczególnie istotna do oceny rozmiarów i sposobu rozprzestrzeniania się strefy zagrożenia, gdy substancja wydostanie się z opakowania do atmosfery

Lotność (aktywność ciśnieniowa,

fugatywność) – termodynamicznie efektywne

ciśnienie (lub ciśnienie cząstkowe) gazu. Gaz

rzeczywisty wykazuje inne ciśnienie, niż

wynikające z praw gazu doskonałego (dla

którego lotność jest równa ciśnieniu).

Stosunek lotności i ciśnienia to współczynnik

lotności (współczynnik aktywności

ciśnieniowej).

Lepkość – właściwość płynów i plastycznych ciał

stałych charakteryzująca ich tarcie wewnętrzne

wynikające z przesuwania się względem siebie

warstw płynu podczas przepływu (nie jest to

natomiast opór przeciw płynięciu powstający na

granicy płynu i ścianek naczynia). Lepkość jest

jedną z najważniejszych cech płynów (cieczy

i gazów). Inne znaczenie słowa "lepkość" odnosi się

do "czepności" – terminu stosowanego w dziedzinie

klejów.

GAZY

Temperatura krytyczna oznacza temperaturę,

powyżej której materiał nie może występować w stanie

ciekłym

Ciśnienie krytyczne – graniczne ciśnienie, poniżej

którego nie jest możliwe przeprowadzenie gazu w stan

ciekły w temperaturze krytycznej. Jest jednym

z parametrów punktu krytycznego. Po przekroczeniu

ciśnienia, jak i temperatury krytycznej, substancja

przechodzi w stan nadkrytyczny.

Ciecze kriogeniczne

• ciekły azot

• ciekły tlen

• ciekły wodór

• ciekły hel

Ciecze kriogeniczne są najprostszym środkiem do

uzyskania niskich temperatur.

Wszystkie metody chłodzenia poniżej 10 K

wykorzystują ciekły hel

Metan (CNG, LNG)

najprostszy węglowodór. W temperaturze pokojowej jest bezwonnym i bezbarwnym gazem. Powstaje on w przyrodzie w wyniku beztlenowego rozkładu szczątków roślinnych (np. na bagnach). Stanowi główny składnik gazu ziemnego (zwykle ≥90%). Mieszanina metanu z powietrzem w stężeniu objętościowym 4,5–15% ma właściwości wybuchowe.

CNG - Compressed Natural Gas – gaz ziemny w postaci sprężonej do ciśnienia 20-25 MPa.

LNG - Liquefied Natural Gas) − gaz ziemny w postaci ciekłej o temp. poniżej -162 °C (temperatura wrzenia metanu, głównego składnika LNG). objętość gazu zredukowana jest 630 razy.

Propan-Butan (LPG)

Liquefied Petroleum Gas – mieszanina propanu

i butanu. Używany jako gaz, ale przechowywany

w pojemnikach pod ciśnieniem jest cieczą. Ulega on

skropleniu w temperaturze pokojowej gdy ciśnienie

wynosi od 2.2 do 4 atm. Do butli jest pompowany

przy ciśnieniu rzędu 6 atm. Mieszanina LPG z

powietrzem w stężeniu objętościowym 1,9–9,5% ma

właściwości wybuchowe.

Acetylen

(Etyn) C2H2 – najprostszy węglowodór nienasycony, posiada szerokie granice wybuchowości w powietrzu: 2,4–83% obj. Czysty acetylen nie ma zapachu, jednak zwykle zawiera zanieczyszczenia związkami siarki i fosforu, które nadają mu nieprzyjemny zapach. Jest bardzo słabo rozpuszczalny w wodzie i innych rozpuszczalnikach polarnych – jednak bardzo dobrze w acetonie. Po osiągnięciu pewnego ciśnienia ulega wybuchowemu rozkładowi. Acetylen przechowuje się w butlach stalowych, pod ciśnieniem 1,2 MPa, w postaci roztworu w acetonie. Butle są wypełnione porowatą masą, która absorbuje aceton i acetylen.

Wodór

pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 1. Istnieje

w postaci dwóch stabilnych izotopów 1H (prot) i 2H

(deuter, D) oraz niestabilnego – 3H (tryt, T).

W środowisku naturalnym występuję w postaci

dwuatomowej cząsteczki H2. Granice wybuchowości

4-75%.

PALNOŚĆ I WYBUCHOWOŚĆ

Trójkąt spalania mówi o trzech elementach

wymaganych do powstania pożaru – energii,

utleniaczu oraz materiale palnym.

Piroliza (inaczej destylacja rozkładowa) - proces

rozkładu termicznego substancji prowadzony

poprzez poddawanie ich działaniu wysokiej

temperatury, ale bez kontaktu z tlenem i innymi

czynnikami utleniającymi

temperatura zapłonu – najniższa temperatura

cieczy, w której nad powierzchnią tej cieczy

istnieje mieszanina zdolna do zapłonu od

zewnętrznego płomieniowego źródła ciepła

i rozprzestrzenienia tego płomienia na całą

mieszankę

temperatura zapalenia – najniższa temperatura

mieszaniny palnej, przy której zapala się ona

samoczynnie, czyli bez udziału punktowego

bodźca energetycznego

samozapłon – jest to taki typ zapoczątkowania

reakcji spalania, w którym ciepło jest samorzutnie

wytwarzane przez samą substancję palną

Granica wybuchowości – wielkość stężenia par, gazów lub pyłów substancji, które w mieszaninie z powietrzem mogą zapalić się od bodźca termicznego.

Wyróżnia się:

DGW - dolną granicę wybuchowości – czyli najniższe stężenie substancji palnej,

GGW - górną granicę wybuchowości – najwyższe stężenie substancji palnej w mieszaninie z powietrzem, przy którym jeszcze może nastąpić zapalenie się tej substancji i jej wybuch pod wpływem bodźca termicznego.

Minimalna energia zapłonu (pol. MEZ, ang. MIE): najmniejsza energia, która jest wystarczająca do spowodowania zapłonu najłatwiej zapalnej atmosfery wybuchowej w określonych warunkach badania.

Wybuch chemiczny - procesem gwałtownego spalania ze wzrostem ciśnienia zachodzącym w bardzo krótkim czasie

Wybuch fizyczny - gwałtowne wyrównanie różnicy ciśnień pomiędzy wnętrzem zbiornika lub naczynia a jego otoczeniem, powodujące rozerwanie jego ścianek, nie spowodowane reakcją chemiczną.

Detonacja – wybuch (fala reakcji chemicznych)

rozprzestrzeniający się w materiale wybuchowym

z prędkością ponaddźwiękową, a najczęściej

z wysoką prędkością hiperdźwiękową (z reguły

wynosi kilka km/s do max. 10 km/s; w gazach 1,8 - 3

km/s, w ciałach stałych 4 - 10,3 km/s), powodujący

powstanie w otaczającym go ośrodku fali

uderzeniowej.

Deflagracja (zwana też dawniej wybuchem

właściwym) – spalanie (szybka reakcja

utleniania), które propaguje się w danym

materiale z prędkością niższą, niż wynosi

prędkość dźwięku w tym materiale.

Mechanizm deflagracji polega na przekazywaniu

energii termicznej poprzez promieniowanie

i przewodzenie ciepła od warstwy, w której

zachodzi utlenianie do dalszych warstw.

Przekazywana energia wywołuje reakcję

w kolejnych warstwach materiału.

Niezbędne czynniki do wystąpienia wybuchu gazowego lub pyłowego przedstawiono na rysunku. Paliwo musi mieć kontakt z utleniaczem, a zapoczątkowanie spalania wymaga czynnika inicjującego. Trudniej jest zainicjować wybuch pyłowy niż gazowy. Gaz miesza się bowiem z powietrzem samorzutnie dzięki dyfuzji, a do wytworzenia chmury pyłowej niezbędne jest mechaniczne mieszanie (np. przez podmuch). Ograniczenie przestrzeni wybuchu sprzyja gwałtowności wybuchu, a w przypadku pyłów jest uważane za niezbędny czynnik do jego zaistnienia.

Wybuchy gazów i par

Wybuchy paliw można podzielić na gazowe i pyłowe. Wybuchy paliw ciekłych da się zaliczyć do jednej z wymienionych kategorii, ponieważ pary palą się jak gaz, a rozpylone paliwa ciekłe wybuchają podobnie jak pył. Jeżeli w powietrzu obok pyłu jest też palny gaz, to mówi się o wybuchowej mieszaninie hybrydowej, przykładem jest mieszanina powietrza z metanem i pyłem węglowym.

REAKTYWNOŚĆ

Nadtlenki – związki chemiczne, w których występuje wiązanie pomiędzy atomami tlenu (mostek tlenowy) —O—O—, które łatwo ulega rozerwaniu, przez co nadtlenki mają bardzo silne właściwości utleniające i generują wolne rodniki. Ogrzewanie nadtlenku prowadzi do wydzielania tlenu atomowego [O] lub rodników nadtlenkowych.

Nadtlenek organiczny – jest substancją organiczną, która zawiera dwuwartościową strukturę -O-O- i może być uważany za pochodne nadtlenku wodoru, w którym jeden lub dwa atomy wodoru zostały zastąpione przez rodniki organiczne.

Niektóre nadtlenki organiczne mogą być przewożone tylko w warunkach temperatury kontrolowanej.

Temperatura kontrolowana (robocza) - jest to

najwyższa temperatura, w której nadtlenek może

być jeszcze bezpiecznie przewożony.

Temperatura alarmowa – jest to taka temperatura

w, której należy zastosować postępowanie awaryjne

Temperatura samoprzyspieszajacego się rozkładu

(TSR) - najniższa temperatura,

w której rozpoczyna się

samoprzyspieszający się rozkład materiału

w opakowaniu stosowanym podczas przewozu.

Substancja żrąca – substancja chemiczna, która w kontakcie z innymi materiałami lub substancjami niszczy je lub nieodwracalnie uszkadza. W przypadku człowieka, działanie substancji żrącej powoduje zazwyczaj podrażnienie lub oparzenie chemiczne skóry, błon śluzowych bądź oczu, a w wyniku wdychania lub spożycia –także dróg oddechowych i układu pokarmowego.

Substancjami żrącymi są przede wszystkim mocne kwasy i zasady. Niektóre z substancji żrących mogą wykazywać także dodatkowe niebezpieczne działanie, m.in. utleniające lub wybuchowe.

Kwasy – związki chemiczne wykazujące charakter kwasowy, co w zależności od definicji może oznaczać zdolność do

• zakwaszania środowiska (definicja Arrheniusa)

• dostarczania kationów wodorowych (definicja Brønsteda-Lowry’ego)

• przyjmowania pary elektronowej (definicja Lewisa).

W najprostszym podejściu kwasy są to związki chemiczne zawierające łatwo dysocjujące atomy wodoru. W roztworach wodnych dysocjują one na kation wodorowy i anion reszty kwasowej. Związki chemiczne o właściwościach przeciwnych do kwasowych to zasady.

Skala pH – ilościowa skala kwasowości i zasadowości roztworów wodnych związków chemicznych. Skala ta jest oparta na aktywności jonów hydroniowych [H3O+] w roztworach wodnych.

Tradycyjnie pH definiuje się jako:

pH = – log10[H3O+]

czyli ujemny logarytm dziesiętny aktywności jonów hydroniowych wyrażonych w molach na decymetr sześcienny. Współcześnie jednak nie jest to ścisła definicja tej wielkości.netralizacja

Reakcja zobojętniania (neutralizacji) – reakcja

chemiczna między kwasem a zasadą, która prowadzi do

zmiany pH środowiska reakcji w kierunku bardziej

obojętnego odczynu.

NaOH + HCl → NaCl + H2O

lub jonowo: Na++OH−+H++Cl− → Na+ + Cl− + H2O

czyli po skróceniu: OH− + H+ → H2O

Polimeryzacja

Polimeryzacja, reakcja chemiczna monomerów

prowadząca do powstania polimerów. Podczas

polimeryzacji następuje rozerwanie wiązań

podwójnych, potrójnych albo otwarcie pierścienia

(często heterocyklicznego). Szybkość polimeryzacji

uzależniona jest od temperatury, ciśnienia, ilości

i rodzaju inicjatora lub katalizatora. W reakcji

polimeryzacji można wyróżnić trzy etapy: inicjacje

reakcji, propagacje i terminacje (zakończenie).

Katalizator

Katalizator – substancja chemiczna, która dodana do układu powoduje zmianę ścieżki kinetycznej reakcji chemicznej, na taką, która ma niższą energię aktywacji, czego efektem jest wzrost szybkości reakcji chemicznej. W trakcie procesów z udziałem katalizatora reakcja chemiczna przebiega drogą o energii mniejszej w stosunku do reakcji bez udziału katalizatora. Dzieje się tak, ponieważ w trakcie reakcji powstaje dodatkowy kompleks przejściowy katalizator-substrat, który ulega reakcji w wyniku dostarczenia mniejszej ilości energii niż dla reakcji bez udziału katalizatora.

Inhibitor

Inhibitor (łac. inhibitio – powstrzymanie) – związek

chemiczny powodujący zahamowanie bądź

spowolnienie reakcji chemicznej. Proces ten nazywa

się inhibicją. Inhibitorem można nazwać zarówno

substancję powodującą spowolnienie lub

zatrzymanie reakcji niekatalizowanej jak i substancję

obniżającą aktywność katalizatora w reakcji

katalizowanej.

TOKSYCZNOŚĆ

Trucizna – substancja organiczna lub

nieorganiczna, która po dostaniu się do organizmu,

w stosunkowo niewielkiej dawce, powoduje

niekorzystne zaburzenia w jego funkcjonowaniu,

inne niekorzystne zmiany

w organizmie lub śmierć.

Drogi wchłaniania - przez układ oddechowy (gazy,

pary), przez skórę (ciecze, pary), przez przewód

pokarmowy (ciecze, substancje stałe).

Ze względu na szybkość pojawienia się objawów, zatrucia dzielą się na:

• zatrucia ostre - spowodowane jednorazowym wprowadzeniem odpowiedniej, charakterystycznej dla danej substancji ilości; czas pojawienia się objawów do około 24 godzin

• zatrucia podostre - spowodowane wprowadzeniem do organizmu mniejszych ilości substancji –w zasadzie nie kończą się zgonem

• zatrucia przewlekłe - spowodowane wielokrotnym narażeniem na truciznę w dawkach nie powodujących objawów ostrego zatrucia.

Toksyczność jest jednym z czynników

określających ryzyko. Inne czynniki to rozmiar

narażenia, lotność i wymiar cząsteczek.

Toksyczność odnosi się do skutków biologicznych

po wprowadzeniu substancji do organizmu.

Dawka - najmniejszą ilością substancji mogącą

wywołać objawy toksyczne, tzn. wywierać szkodliwy

wpływ na organizm. Określana jest w gramach na

kilogram ciężaru ciała.

1) najwyższe dopuszczalne stężenie (NDS) – średnie ważone, którego oddziaływanie na pracownika w ciągu 8-godzinnego dobowego i 42-godzinnego tygodniowego wymiaru czasu pracy przez okres jego aktywności zawodowej nie powinno spowodować ujemnych zmian w jego stanie zdrowia oraz w stanie zdrowia jego przyszłych pokoleń.

2) najwyższe dopuszczalne stężenie chwilowe (NDSCh) –wartość średnia, która nie powinna spowodować ujemnych zmian w stanie zdrowia pracownika ,jeżeli występuje w środowisku pracy nie dłużej niż 15 minut i nie częściej niż 2x w czasie zmiany roboczej w odstępie nie krótszym niż 1 godzina

3) najwyższe dopuszczalne stężenie pułapowe (NDSP), które ze względu na zagrożenie zdrowia lub życia pracownika nie może być w środowisku pracy przekroczone w żadnym momencie.

Emergency Response Guidelines (ERPGs) dla skażeń powietrza ustalone przez Amerykańskie Stowarzyszenie Higieny Przemysłowej (AIHA)

ERPG-1 - maksymalne stężenie substancji w powietrzu, poniżej którego prawie każda osoba może być eksponowana przez czas do 1 godziny, doznając tylko słabego, odwracalnego efektu zdrowotnego;

ERPG-2 - maksymalne stężenie substancji w powietrzu, poniżej którego prawie każda osoba może być eksponowana przez czas do 1 godziny bez poważnego nieodwracalnego efektu zdrowotnego lub symptomów, które mogą wpływać na zdolność do podjęcia działań ochronnych;

ERPG-3 - maksymalne stężenie substancji w powietrzu, poniżej którego prawie każda osoba może być eksponowana przez czas do 1 godziny bez efektu zdrowotnego zagrażającego życiu.

IDLH reprezentuje maksymalne stężenie

substancji w powietrzu, przy którym zdrowy

mężczyzna nie straci życia lub nie poniesie

nieodwracalnego uszczerbku na zdrowiu przy

ekspozycji trwającej do 30 minut.

AEGL uwzględniają kilka poziomów narażenia (poniżej których nie występują lub są bardzo mało prawdopodobne określone efekty zdrowotne) określone dla populacji ludzkiej i różne czasy narażenia od 10 min. do 8 h. Opracowano trzy poziomy narażeń AEGL-1, AEGL-2, oraz AEGL-3 dla każdego z pięciu czasów narażenia (10 min, 30 min, 1 h, 4 h, oraz 8 h) różniące się stopniem zagrożenia efektami toksycznymi. Poniżej przedstawiono definicję tych trzy poziomów narażenia AEGL:

AEGL-1 jest koncentracją w powietrzu (wyrażoną w ppm [ilość cząstek zanieczyszczenia na milion cząstek powietrza] lub mg/m3 [miligramy na metr sześcienny]) substancji, powyżej której przewiduje się odczuwanie przez ogół ludności - włączając w to poszczególne jednostki - znacznego dyskomfortu, podrażnienia lub występowania pewnych efektów bezobjawowych. Jednakże efekty te są przejściowe i odwracalne po zaniku narażenia.

AEGL-2 jest koncentracją w powietrzu (wyrażoną w ppm lub mg/m3) substancji, powyżej której przewiduje się doznanie przez ogół ludności, włączając w to poszczególne jednostki, nieodwracalnych albo innych poważnych, długotrwałych skutków zdrowotnych albo ograniczenia zdolności do ucieczki.

AEGL-3 jest koncentracją w powietrzu (wyrażoną w ppm lub mg/m3) substancji, powyżej której przewiduje się doznanie przez ogół ludności, włączając w to poszczególne jednostki, długotrwałych efektów zdrowotnych włączając przypadki śmiertelne.

DL50 (łac. dosis letalis) tj. dawka śmiertelna

medialna-statycznie obliczona na podstawie badan

doświadczalnych ilość substancji chemicznej, która

powoduje śmierć 50% organizmów badanych po jej

podaniu w określony sposób. Wynik podaje się

w jednostkach wagowych badanego związku na

jednostkowy ciężar organizmu, a więc zwykle

w mg/kg lub µg/g.

Wartość LD50 podaje się wraz z informacją o gatunkach zwierząt, jakich użyto do doświadczeń, oraz o drodze podania substancji, gdyż ma to zasadniczy wpływ na uzyskany wynik. Jeśli substancja występuje w postaci gazowej, to zamiast DL50 podaje się:

LC50 (ang. lethal concentration), oznaczane też symbolem CL50 (łac. concentratio letalis) –statycznie obliczone stężenie substancji chemicznej w medium komórkowym, która powoduje śmierć 50% organizmów w danej populacji w określonych warunkach.

Na podstawie wartości LD50 klasyfikuje

się substancje chemiczne ze względu na

ich toksyczność, wg kryteriów podanych

w załączniku nr 1 do rozporządzenia ministra

zdrowia i opieki społecznej z dnia 21 sierpnia

1997 r.

• mutagenność - powodowanie zmian

genetycznych

• kancerogenność - powodowanie zmian

nowotworowych

• teratogenność - powodowanie wad

rozwojowych płodu

Tlenek węgla CO - W temperaturze pokojowej

jest to bezbarwny, bezwonny i niedrażniący gaz

o nieco mniejszej gęstości od powietrza. Toksyczne

działanie tlenku węgla wynika z jego większego od

tlenu (250–300 razy) powinowactwa do

hemoglobiny, zawartej w erytrocytach krwi. Tworzy

on połączenie zwane karboksyhemoglobiną

(CO + Hb → COHb), które jest trwalsze niż służąca

do transportu tlenu z płuc do tkanek

oksyhemoglobina (połączenie tlenu z hemoglobiną).

Siarkowodór H2S – nieorganiczny związek chemiczny połączenie siarki i wodoru. W warunkach normalnych jest to bezbarwny, palny gaz, którego silny, charakterystyczny zapach zgniłych jaj jest wyczuwalny w bardzo niewielkich stężeniach. Próg wyczuwalności siarkowodoru w powietrzu to od 0,0007 do 0,2 mg/m³. Powyżej 4 mg/m³ zapach jest odczuwany jako bardzo silny, jednak przy jeszcze wyższych stężeniach, przekraczających 300 mg/m³ staje się niewyczuwalny z powodunatychmiastowego porażenia nerwu węchowego. Siarkowodór jest silnie trujący.

Amoniak NH3 - bezbarwny gaz o charakterystycznym zapachu i temperaturze wrzenia -33,4οC. Jego cząsteczki mają kształt tetraedryczny i są polarne. Amoniak jest dobrze rozpuszczalny w wodzie.

Cyjanowodór HCN – nieorganiczny związek chemiczny zbudowany z wodoru, węgla i azotu. Jest silnie toksyczny (dawka śmiertelna wynosi ok. 50-60 mg). W temperaturze pokojowej jest to bezbarwna, łatwo parująca ciecz o intensywnym zapachu gorzkich migdałów, który może być jednak niewyczuwalny przez niektóre osoby.

Gazy duszące – azot, dwutlenek węgla,

gazy szlachetne

Metale ciężkie jest na ogół używany

w odniesieniu do pierwiastków używanych

w przemyśle i jednocześnie odznaczających

się toksycznością dla człowieka lub

środowiska. Do metali ciężkich zaliczane

bywają metale (np. rtęć, ołów, kadm, chrom,

nikiel, miedź, cynk, bizmut), półmetale (np.

arsen, tellur), a nawet niemetale (selen)

Pestycydy – substancje syntetyczne lub

naturalne, stosowane do zwalczania organizmów

szkodliwych lub niepożądanych, używane głównie

do ochrony roślin uprawnych, lasów, zbiorników

wodnych, ale również zwierząt, ludzi, produktów

żywnościowych, a także do niszczenia żywych

organizmów, uznanych za szkodliwe, w budynkach

inwentarskich, mieszkalnych, szpitalnych

i magazynach.

Bojowy środek trujący (BST, BŚT) – toksyczny

związek chemiczny, którego właściwości chemiczne

i fizyczne umożliwiają militarne zastosowanie. Ich

charakterystyczną cechą jest śmiertelne lub

szkodliwe działanie na organizmy żywe (ludzi,

zwierzęta i rośliny). BST stanowią podstawowy

składnik broni chemicznej. Celem ich użycia jest

skażenie atmosfery, terenu, obiektów

przemysłowych, pojazdów i infrastruktury wojskowej,

upraw itd.

Azbest - określenie pewnych grup mineralnych mających postać włókien o stosunku długości do średnicy włókna co najmniej 100:1. Przyjmuje się, że azbestami są włókniste odmiany minerałów występujące w przyrodzie w postaci wiązek włókien cechujących się dużą wytrzymałością na rozciąganie, elastycznością i odpornością na działanie czynników chemicznych i fizycznych. W przyrodzie występuje około 150 minerałów w postaci włóknistej, które w czasie procesu produkcyjnego mogą się rozdzielać na sprężyste włókna, czyli fibryle.

PROMIENIOTWÓRCZOŚĆ

Promieniowanie jonizujące – wszystkie rodzaje promieniowania, które wywołują jonizację ośrodka materialnego, tj. oderwanie przynajmniej jednego elektronu od atomu lub cząsteczki albo wybicie go ze struktury krystalicznej.

Promieniowanie jonizujące bezpośrednio to strumień cząstek obdarzonych ładunkiem elektrycznym jonizujących głównie przez oddziaływanie kulombowskie. Może to być m.in.

• promieniowanie alfa (α, jądra helu; ładunek elektryczny +2e)

• promieniowanie beta (β–, β+, elektron i antyelektron, ładunek elektryczny -e, +e, odpowiednio).

Promieniowanie niejonizujące to rodzaj promieniowania elektromagnetycznego (fali elektromagnetycznej), które nie wywołuje jonizacji (tzn. energia promieniowania jest zbyt mała do emisji elektronu z atomu lub cząsteczki) ośrodka, przez który przechodzi. Podział ten związany jest także z rodzajami oddziaływań na zdrowie ludzi i zwierząt w obszarze występowania tego rodzaju promieniowania.

Granica pomiędzy promieniowaniem jonizującyma niejonizującym przyjęta została na granicy widma światła widzialnego i ultrafioletu. Czyli fala elektromagnetyczna o częstotliwości mniejszej od 8x1014 Hz, to promieniowanie niejonizujące, a o częstotliwości większej, to promieniowanie jonizujące.

Izotopy – odmiany pierwiastka chemicznego różniące się liczbą neutronów w jądrze atomu (z definicji atomy tego samego pierwiastka mają tę samą liczbę protonów w jądrze). Izotopy tego samego pierwiastka różnią się liczbą masową (łączną liczbą neutronów i protonów w jądrze), ale mają tę samą liczbę atomową (liczbę protonów w jądrze).

Izotopy tego samego pierwiastka na ogół mają zbliżone własności fizyczne i chemiczne. Jednak im większa jest różnica mas atomowych izotopów, tym większe mogą być różnice ich własności fizycznych lub chemicznych. Izotopy danego pierwiastka mogą mieć inną gęstość, temperaturę wrzenia, topnienia i sublimacji. Różnice te występują także w związkach chemicznych tworzonych przez te izotopy.

Promieniowanie alfa to rodzaj promieniowania jonizującego cechującego się małą przenikalnością. Promieniowanie alfa to strumień cząstek alfa.Cząstka alfa (helion) składa się z dwóch protonów i dwóch neutronów. Ma ładunek dodatni i jest identyczna z jądrem atomu izotopu 4He, więc często oznacza się ją jako He2+. Nazwa pochodzi od greckiej litery α.Cząsteczki alfa są wytwarzane przez jądra pierwiastków promieniotwórczych, jak uran i rad. Proces ten określa się jako rozpad alfa. Jądro, które wyemituje cząstkę alfa pozostaje zwykle w stanie wzbudzonym, co wiąże się z dodatkową emisją kwantu gamma.

Promieniowanie alfa jest bardzo silnie pochłaniane przez materię. Nawet kilka centymetrów powietrza stanowi całkowitą osłonę przed tym promieniowaniem. Podobnie kartka czy naskórek pochłaniają całkowicie promienie alfa. Jednak spożywanie pokarmów lub wdychanie powietrza zawierającego substancje wytwarzające promieniowanie alfa może być szkodliwe a nawet zabójcze.

Promieniowanie beta (promieniowanie β) –jeden z rodzajów promieniowania jonizującego wysyłanego przez promieniotwórcze jądra atomowe podczas przemiany jądrowej.Promieniowanie beta powstaje podczas rozpadu beta, jest strumieniem elektronów lub pozytonów poruszających się z prędkością zbliżoną do prędkości światła. Promieniowanie beta jest silnie pochłaniane przez materię, przez którą przechodzi. Promieniowanie to jest zatrzymywane już przez miedzianą blachę.

Promieniowanie gamma to wysokoenergetyczna forma promieniowania elektromagnetycznego. Promieniowanie gamma wytwarzane jest w wyniku przemian jądrowych albo zderzeń jąder lub cząstek subatomowych, a promieniowanie rentgenowskie, w wyniku zderzeń elektronów z atomami. Promieniowanie gamma jest promieniowaniem jonizującym i przenikliwym. Promienie gamma mogą służyć do sterylizacji sprzętu medycznego, jak również produktów spożywczych. W medycynie używa się ich w radioterapii (tzw. bomba kobaltowa) do leczenia raka, oraz w diagnostyce np. pozytonowa emisyjna tomografia komputerowa. Ponadto promieniowanie gamma ma zastosowanie w przemyśle oraz nauce, np. pomiar grubości gorących blach stalowych, pomiar grubości papieru.

Promieniowanie neutronowe – promieniowanie jonizujące, które składa się z wolnych neutronów i powstaje w wyniku rozszczepienia jądra, rozpadu i syntezy jądrowej. Neutrony promieniowania w wyniku reakcji z materią oraz rozpadu neutronów wytwarzają zjonizowane cząsteczki, oddziałując z jądrami atomów, wytwarzają nowe izotopy, które z kolei, mogą wytwarzać promieniowanie jonizujące.

Czas połowicznego rozpadu, okres

połowicznego rozpadu (zaniku) – czas,

w ciągu którego liczba nietrwałych obiektów

lub stanów zmniejsza się o połowę.

Dawka promieniowania - miara skutków biologicznych promieniowania jonizująceg. Podstawową jednostką dawki (dokładniej –dawki skutecznej, obrazującej narażenie całego ciała) jest siwert oznaczany jako Sv. Jest to duża jednostka, dlatego najczęściej wartości dawek podaje się w milisiwertach -mSv, gdzie 1 mSv = 0,001 Sv lub w mikrosiwertach - µSv, gdzie 1 µSv = 0,000001 Sv.

Moc dawki – dawka promieniowania

odnosiona do jednostki czasu, np. 1 godziny.

Moc dawki wyrażana np. w milisiwertach na

godzinę - mSv/h lub w mikrosiwertach na

godzinę - µSv/h.

0 - 1 µSv

0 µSv - używanie telefonu komórkowego,0.05 µSv - spanie obok innej osoby,0.10 µSv - spożycie banana,0.11 µSv - przebywanie przez rok w promieniu 100 km od elektrowni

atomowej,0.38 µSv - przebywanie przez rok w promieniu 100 km od elektrowni

węglowej,1 µSv - prześwietlenie ręki,1 µSv - używanie monitora CRT przez rok,

1 - 10 µSv

1.2 µSv - przebywanie przez jeden dzień na obszarze o podwyższonym poziomie promieniowania naturalnego np. Wyżyna Kolorado,

5 µSv - prześwietlenie zęba,10 µSv - dawka promieniowania naturalnego, jaką przyjmuje

przeciętny człowiek podczas jednego dnia,

10 - 100 µSv

40 µSv - lot z Nowego Jorku do Los Angeles,70 µSv - życie w betonowym budynku przez rok,100 µSv - prześwietlenie klatki piersiowej,

100 - 1000 µSv

250 µSv - roczny dopuszczalny limit emisji promieniotwórczości dla elektrowni atomowej (EPA),

390 µSv - roczna dawka pochodząca z naturalnego potasu w organizmie człowieka,1000 µSv lub 1 mSv - dopuszczalna bezpieczna roczna dawka promieniowania na jedną osobę (EPA),

1 - 10 mSv

3 mSv - mammografia,5.8 mSv - tomografia klatki piersiowej,6 mSv - przebywanie przez godzinę na obszarze Czarnobyla

(pomiar uśredniony - dane na rok. 2010),10 mSv - tomografia całego ciała,

10 - 100 mSv

20 mSv - dopuszczalna roczna dawka promieniowania dla pracownika mającego styczność z promieniowaniem w Polsce,

50 mSv - dopuszczalna roczna dawka promieniowania dla pracownika elektrowni atomowej w Stanach Zjednoczonych,

100 mSv - roczna dawka promieniowania, która wyraźnie podnosi ryzyko zachorowania na raka,

100 mSv - dawka graniczna dla pracowników radiologicznych i służb ratowniczych w sytuacjach wyjątkowych,

100 - 1000 mSv

250 mSv - dawka graniczna dla pracowników radiologicznych i służb ratowniczych podczas operacji ratowania życia w USA,

400 mSv - dawka wywołująca chorobę popromienną o ile została przyjęta w krótkim czasie,

420 mSv - roczna dawka dla kosmonauty na orbicie,500 mSv - dawka graniczna w wyjątkowych sytuacjach dla osób

uczestniczących w działaniach interwencyjnych, przy ratowaniu życia ludzkiego, (dopuszczona przez Polskie prawo na mocy prawa międzynarodowego),

500 mSv - zmniejszenie liczby krwinek powodujące obniżenie zdolności obronnych organizmu, powrót do pełnego zdrowia po kilku dniach. Znaczący wzrost ryzyka zachorowania na raka,

1000 mSv lub 1 Sv - choroba popromienna, nudności, zmniejszenie lub całkowity zanik liczby krwinek powodujące obniżenie zdolności obronnych ustroju i wystąpienie w wyniku tego ciężkich zakażeń, obniżenie lub nawet zanik krzepliwości krwi, niedotlenienie tkanek, powstanie wylewów i krwawych wybroczyn w narządach i tkankach, stwarzających niebezpieczeństwo dla życia,

1 - 10 Sv

2 Sv - poważna choroba popromienna, nudności i wymioty,w niektórych przypadkach może skutkować śmiercią,

4 Sv - bardzo poważna choroba popromienna, szansa na przeżycie tylko przy odpowiednim i długotrwałym leczeniu,

5 Sv - bardzo poważna choroba popromienna, wysoka śmiertelność,

8 Sv - dawka śmiertelna bez względu na sposób leczenia,

10 - 100 Sv

30 Sv - śmierć po 2-3 tygodniach,50 Sv - przebywanie przez 10 minut w pobliżu rdzenia reaktora

w Czarnobylu po jego stopieniu,100 Sv - nagłe wymioty, śpiączka, śmierć w ciągu kilku godzin.

Podstawowe czynniki decydujące o tym ile

promieniowania do nasz dotrze to:

• czas – im krótszy czas przebywania przy

źródle tym mniejsza dawka pochłonięta

• odległość od źródła – im dalej tym

bezpieczniej – 2 razy dalej, 4 razy

bezpieczniej

• osłona – stosowana w zależności od rodzaju

promieniowania, zmniejsza dawkę

pochłoniętą

DZIĘKUJĘ