КВАНТОВО-ХІМІЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ІНГІБУВАЛЬНОГО ВПЛИВУ ВОДНИХ РОЗЧИНІВ НЕОРГАНІЧНИХ СОЛЕЙ КУПРУМУ(II) НА ГОРІННЯ ВУГЛЕВОДНІВ

Анотація

Вступ. Пошук хімічних речовин, здатних проявляти значну вогнегасну дію та створення на їх основі нових вогнегасних засобів – це вкрай актуальне завдання пожежної безпеки. З літературних джерел відомо, що доволі ефективний інгібувальний вплив на горіння вуглеводнів здатні чинити водні вогнегасні речовини (ВВР) нового типу на основі розчинених у воді неорганічних солей перехідних металів, зокрема, хлоридів купруму(ІІ). Втім, механізм інгібування горіння вуглеводнів цим класом речовин досі до кінця не вивчений. Проте достовірна інформація про процеси, які відбуваються в полум’ї після внесення туди аерозолю згаданих ВВР, дає змогу здійснювати систематичний пошук більш оптимального хімічного складу розчинених у воді неорганічних солей інших d-металів, і таким чином створювати вогнегасні засоби нового покоління.
Мета. Розкрити особливості взаємодії концентрованих водних розчинів хлоридів купруму(ІІ) з хімічно активними частинками в полум’ї.
Методи. Квантово-хімічні розрахунки хімічної активності радикалів, які з’являються в полум’ї та фізико-хімічних процесів, що відбуваються в полум’ї після внесення туди аерозолю ВВР.
Результати. Розрахунковими методами досліджено механізм вогнегасної дії водних розчинів неорганічних солей купруму(ІІ) на горіння вуглеводнів. Була встановлена послідовність стадій хімічних перетворень, які відбуваються в полум’ї під час інгібування горіння вуглеводнів концентрованими розчинами CuCl2 та K2[CuCl4], та теплові ефекти всіх реакцій, що супроводжують кожне з цих постадійних перетворень. Виявилося, що стадії взаємодії газоподібних молекул Cu2Cl4 з радикалами ОН і Н в полум’ї з утворенням спочатку радикально-молекулярного комплексу, а потім і молекулярного комплексу є визначальними в цьому процесі інгібування і відображають процеси переривання ланцюгових реакцій, тобто деактивації радикалів в полум’ї.
Висновки Отже, методом квантово-хімічних розрахунків був запропонований механізм інгібування горіння вуглеводнів солями купруму(ІІ). Цей процес описується асоціативним механізмом, визначальний елементарний акт якого здійснюється за схемою приєднання в полум’ї активних радикалів (частинок ОН) до газоподібних молекул Cu2Cl4 з утворенням радикально-молекулярного комплексу [{Cu(ОН)Cl2}2] і подальшою його деактивацією частинками Н. Цей процес є стереоспецифічним, де найбільш ймовірним місцем атаки є координо-ваний з Cu атом О частинки ОН, на pz-орбіталі якого розміщений неспарений електрон.