货物的物理和化学特性

第一节　货物的物理和化学特性

世界是由各种物质组成的，凡是世界上存在的，如空气、水、土壤、钢铁、食盐木材、石油、煤等，以及各种危险货物都是物质。

一、物质的组成和分类

1．物质的组成

物质都是由分子组成的。分子是构成物质的基础，物质的化学性质就是物质分子的化学性质。同一物质的分子化学性质相同，不同物质的分子化学性质不同。所以，分子是保持物质化学性质的最小微粒。

分子在构成物质时，分子与分子之间并不是毫无关系的简单堆积，而是按一定的排列方式并通过一定的作用力而结合在一起的。这在很大程度上决定了物质的状态、熔点、沸点、溶解度、粘度等物理化学性质。

一种物质的分子在化学反应中能变成其他物质的分子，这说明分子虽小，但在化学反应中仍然可分，而且分子本身还具有一定的组成，组成分子的更小的微粒是原子。

2．物质的分类

(1)纯净物

由同一种分子构成的物质是纯净物。如:蒸馏水、纯酒精等。危险货物大多数是纯净物，其所列举的货物的理化特性也是就纯净物而言的。纯与不纯是相对的，没有绝对的纯。在某些危险化学品的规格上，常常标有“优级纯”、“分析纯”、“化学纯”、“试剂纯”、“工业纯”，分别表明该物质的纯净程度。在规定的纯度内，可以将这些危险化学品认为是纯净物。从运输要求讲，只要一种物质中所含杂质的量不至于影响危险货物储运安全的，就可以认为是纯净物。

纯净物又分为单质和化合物两种。由一种元素组成的物质叫做单质。由不同种元素组成的物质叫做化合物。

单质按其不同性质又可分为金属和非金属。有将近60种单质被列入危险货物。

(3)混合物

混合物是指由不同种分子构成的物质。混合物里的各种物质仍保持原来的特性，而这些性质综合起来，又给整个混合物以新的性质，或加剧了、或抑制了混合物中某些物质的特性。例如:含水酒精、压缩空气、油漆、粘合剂、炸药等均为混合物。硫磺、碳末是易燃品，硝酸钾是氧化剂，将这三者以一定的比例混合后，就形成爆炸品，称为黑火药，这是因为硫磺、碳末和硝酸钾仍然保持了各自原有的性质。

二、物理变化和物理性质

物质发生物理变化所表现出来的性质叫物理性质，如状态、相对密度、熔点、潮解挥发、颜色、气味等。物质的物理性质对识别货物、把握运输条件有重要的作用。

(1)状态

物质总是以一定的形态而存在的，主要有固态、气态和液态三种形态，简称为物质的“三态”。

物质的状态是随着温度和压力的变化而变化的。以氯气为例，在常温(20℃左右)压力低至1MPa(即10atm)以下，氯气呈气态;而在144℃、加压到7.7MPa时它就会变成液态。随着温度降低，其液化压力也可降低，如在常温、压力约为2MPa时氯气仍能保持液态。

(2)密度和相对密度(比重)

物质的密度是指该物质的质量与该质量时所占有的体积之比(见表2－1)。

表2－1　常见物质的密度表

相对密度是指相同温度、相同压力下两种物质的密度之比。一般地，气体的相对密度是以空气为标准;而液体的相对密度则是以水为标准。

了解危险货物的相对密度对安全运输具有重要意义。例如，由于二氧化碳的相对密度比空气大得多，使二氧化碳覆盖在火焰上可以隔绝空气与火焰的接触，从而实现灭火。有些气体包括一些有毒或可燃物质的蒸气比空气重，它们在空气中易于下沉或积聚，往往会造成中毒(如煤气CO中毒)，或燃烧爆炸等恶性事故。油类不溶于水且其相对密度比水小，若油类物品失火时用水扑救，油就会浮在水面上继续燃烧并随着水的流动而扩大灾情。

(3)沸点和熔点

在物质的三态相互转化时，当压力固定，温度就成为其所处状态的决定因素。在一个大气压下，液体沸腾转化为气体时的温度称为沸点。反之，从气体冷凝的角度来看则这个温度又称为液化点。液体沸腾时，继续加热，仅促使沸腾继续进行，而不会使液体温度再升高。因此，在压力不变时，液体的沸点是一定的。

同样，固体熔化时的温度也是一定的。在一个大气压下，固体熔化时的温度称为熔点。而从液体凝固的角度来看，则这个温度又称为凝固点。

要特别重视那些熔点、沸点在常温范围内的危险货物的运输作业。若作业操作不当，这些货物常温下会出现状态转化，引发危险。如，乙胺沸点为16.6℃，四氧化二氮沸点为21℃，低温下这些货物呈液态，温度超过其沸点(处于常温范围内)则为气态压力或体积变化较大。故这些货物的包装应考虑到气液两种状态的特性。

(4)升华和潮解

有些物质，如萘、樟脑会从固态直接转化为气态，这种现象称为升华。若物品本身具有易燃性，升华成气体时着火的危险性就更大。

有些物质，如氢氧化钠(固态)，能吸收空气中的水分而溶解，这种现象称为潮解有些危险货物吸收空气中的水分后，不仅仅是发生单一的溶解现象，而同时会发生化学变化，生成新的物质，如氢化纳、电石等吸收水分后会生成易燃的氢气、乙炔气等。

(5)挥发

分子处于永不停息的运动中。如在加油站附近能闻到汽油味，就是汽油分子扩散在空气中刺激人的嗅觉器官的结果。物质这种不经过沸腾，直接从液态转化为气态的现象，称为挥发。

三、化学性质和化学反应

物质发生化学变化所表现出来的性质叫化学性质，化学变化时常伴随着放热、发光、产生气体(膨胀甚至爆炸)等。危险货物的危险性主要由物质的化学性质所决定掌握各种危险货物的化学性质，是确保安全运输的先决条件。

1.无机化合物和有机化合物

(1)无机化合物

化合物按其组成与性质，可分为无机化合物和有机化合物两大类。无机化合物还可以细分为:氧化物、碱、酸、盐等。

①氧化物

任何元素与氧化合而生成的化合物称为氧化物。金属元素和氧化合得到金属氧化物。如危险货物中的氧化铍(BeO)、氧化汞(HgO)等;非金属元素和氧化合得到非金属氧化物，如二氧化碳(CO₂)、二氧化硫(SO₂)、五氧化二磷(P₂O₅)等。

一般来说，金属氧化物遇水呈碱性，故又称为碱性氧化物，溶于水后生成相应的碱;非金属氧化物遇水呈酸性，故又称为酸性氧化物，溶于水后生成相应的酸。

②碱

金属氧化物遇水后生成相应的氢氧化物。如氢氧化钾(KOH)、氢氧化钠(NaOH)等，这些化合物称为碱。

由于组成碱的各个金属不同，因此各种碱的碱性强弱不同。活泼金属钾、钠等的氢氧化物，碱性很强，能强烈地腐蚀人体、织物、纤维等物品。很多不太活泼金属的氢氧化物，如氢氧化镁、氢氧化铜，则因其碱性较弱，也没有其他突出的危险性，所以不属于危险货物。有的碱毒性更为突出，则列入毒害品类。

③酸

酸可分为含氧酸与不含氧酸。它们在水溶液中都能电离生成带正电的氢离子和带负电的酸根离子。因此，电离时所生成的阳离子全部是氢离子的化合物叫做酸。

无氧酸的命名，常称为氢“某”酸，如氢硫酸H₂S、氢氟酸HF。它们的气态分子常称为“某”化氢，如硫化氢H₂S、氟化氢HF等。含氧酸的命名一般为“某”酸，如硫酸H₂SO₄、硝酸HNO₃等。

大多数酸是液体。有些酸是气体物质的水溶液，如盐酸是氯化氢的水溶液。还有少数的酸是固体，例如硼酸H₃BO₃、磷酸H₃PO₄等。

与碱一样，酸的腐蚀性也有强弱之分。酸并非都被列入腐蚀品类。除了腐蚀这一共同特性外，有的酸有极强的氧化性，有的酸毒性的危险性远远大于腐蚀性，有的酸会剧烈分解发生爆炸。

④盐

酸跟碱作用而生成盐和水的反应叫做中和反应。凡是电离时生成金属阳离子和酸根阴离子的化合物叫做盐。

盐具有一些共同的特性:盐能与金属发生置换反应;盐能与碱、酸、盐发生复分解反应。

盐的个性差异很大，危险货物中的盐散见于爆炸品、氧化剂、毒害品、腐蚀品等各分类中。

(2)有机化合物

含有碳元素的化合物称为有机化合物，简称有机物。而一氧化碳、二氧化碳、碳酸盐也含有碳，因为分子结构比较简单，故不包括在有机化合物内。绝大多数的含碳化合物还含有氢元素，故有机化合物又称为碳氢化合物。

有机化合物的特点一般都难溶于水，而易溶于有机溶剂，而且对热不稳定，一般都能燃烧。有机物的熔点和沸点都较低，在室温下易于挥发，并具有较低的比热和着火温度，这些物理性质是有机物易点燃的原因。

2.化学反应的类型

(1)化合反应

由两种或两种以上的物质生成另一种物质的反应叫做化合反应，可写成:

A+B=AB

其中，A和B可以是单质，也可以是化合物。例如:

H₂+Cl₂=2HCl

NH₃+CO₂+H₂O=NH₄HCO₃

(2)分解反应

由一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应叫做分解反应。可写成:

AB=A+B

其中，A和B可以是单质，也可以是化合物。例如:

(3)置换反应

由一种单质与一种化合物起反应，生成了另一种单质和另一种化合物的反应叫做置换反应。可写成:

A+BC=AC+B

其中，A可以是金属，也可以是非金属。BC可以是酸、盐或氧化物。例如:

Fe+H₂SO₄(稀)=FeSO₄+H₂↑

2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑

置换反应能否进行是由金属或非金属的化学活泼性决定的，活泼性较强的金属或非金属置换活泼性较差的金属或非金属。

(4)复分解反应

两种化合物反应，生成两种新的化合物的反应叫做复分解反应。可概括为:

AB+CD=AD+CB

3.有机化合物的主要危险性

(1)大多数有机物为易燃品或可燃品。有机物的熔点和沸点都较低，在室温下易于挥发，并具有较低的比热和着火温度。这也是有机物易点燃的原因。

(2)大多数有机物易于挥发，对人的健康有危害性。

(3)有机物火灾扑灭困难。大多数有机物不溶于水，因此用水来扑灭有机物燃烧的火焰通常无效，而应用二氧化碳泡沫或卤剂来扑救。