概述
生物元素指的是無機物和有機物。無機化合物簡稱無機物,指除碳氫化合物及其衍生物以外的一切元素及其化合物,如水、食鹽、硫酸等。絕大多數的無機物可以歸入氧化物、酸、鹼和鹽4大類。生物體中的無機物主要有水及一些無機離子,如Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、HCO-3、SO42-、HPO42-等。
有機物是有機化合物的簡稱,所有的有機物都含有碳元素。但是並非所有含碳的化合物都是有機化合物,比如CO,CO2。除了碳元素外有機物還可能含有其他幾種元素。如H、N、S等。雖然組成有機物的元素就那么幾種(碳最重要),但到現在人類卻已經發現了超過1000萬中有機物。而它們的特性更是千變萬化。因此,有機化學是化學中一個相當重要的研究範疇。
有機物即碳氫化合物(烴)及其衍生物,簡稱有機物。除水和一些無機鹽外,生物體的組成成分幾乎全是有機物,如澱粉、蔗糖、油脂、蛋白質、核酸以及各種色素。過去誤以為只有動植物(有機體)能產生有機物,故取名“有機”。現在不僅許多天然產物可以用人工方法合成,而且可以從動植物、煤、石油、天然氣等分離或改造加工製成多種工農業生產和人民生活的必需品,象塑膠、合成纖維、農藥、人造橡膠等。與無機物相比,有機物的種類眾多,一般揮發性較大、熔點和沸點較低,反應較慢(較複雜)。溶於有機溶劑,且能燃燒。碳原子可用共價鍵彼此連線生成多種結構,組成數量巨大的不同種類的有機分子骨架。按照基本結構,有機物可分成3類:(1)開鏈化合物,又稱脂肪族化合物,因為它最初是在油脂中發現的。其結構特點是碳與碳間連線成不閉口的鏈。(2)碳環化合物(含有完全由碳原子組成的環),又可分成脂環族化合物(在結構上可看成是開鏈化合物關環而成的)和芳香族化合物(含有苯環)兩個亞類。(3)雜環化合物(含有由碳原子和其他元素組成的環)。在烴分子中,共價連線的碳原子是骨架,碳的其他鍵則與氫結合。烴骨架非常穩定,因為形成碳-碳單鍵和雙鍵的碳原子同等享用它們之間的電子對。烴的氫原子可以被不同的功能團(官能團)取代產生不同類的有機物。功能團決定分子的主要性質,所以有機物也常根據其功能團分類。有機生物分子的功能團比其烴骨架在化學上活潑得多,它們能改變鄰近原子的幾何形狀及其上的電子分布,從而改變整個有機分子的化學反應性。從有機分子中的功能團可以分析和推測其化學行為和反應。如酶(細胞的催化劑)可識別生物分子中的特殊功能團並催化其結構發生特徵性變化,大多數生物分子是多功能的,含有兩種或多種功能團。在這些分子中,每種類型的功能團有其自己的化學特徵和反應。如胺基酸具有至少兩種功能團——氨基和羧基。丙氨酸的化學性質就基本決定於其氨基和羧基。又如葡萄糖也是多功能的生物分子,其化學性質基本決定於羥基和醛基兩種功能團。生物分子的功能團在其生物活性中起著重要的作用。生物分子中某些其他的功能團列於下表中。
甲烷
甲烷分子式CH4。最簡單的有機化合物。甲烷是沒有顏色、沒有氣味的氣體,沸點-161.4℃,比空氣輕,它是極難溶於水的可燃性氣體。甲烷和空氣成適當比例的混合物,遇火花會發生爆炸。化學性質相當穩定,跟強酸、強鹼或強氧化劑(如KMnO4)等一般不起反應。在適當條件下會發生氧化、熱解及鹵代等反應。
甲烷在自然界分布很廣,是天然氣、沼氣、坑氣及煤氣的主要成分之一。它可用作燃料及製造氫、一氧化碳、炭黑、乙炔、氫氰酸及甲醛等物質的原料。
413kJ/mol、109°28′,甲烷分子是正四面體空間構型,上面的結構式只是表示分子裡各原子的連線情況,並不能真實表示各原子的空間相對位置。
1.物質的理化常數:
國標編號 21007
CAS號 74-82-8
中文名稱 甲烷
英文名稱 methane;Marsh gas
別 名 沼氣
分子式 CH4 外觀與性狀 無色無臭氣體
分子量 16.04 蒸汽壓 53.32kPa/-168.8℃ 閃點:-188℃
熔 點 -182.5℃ 沸點:-161.5℃ 溶解性 微溶於水,溶於醇、乙醚
密 度 相對密度(水=1)0.42(-164℃);相對密度(空氣=1)0.55 穩定性 穩定
危險標記 4(易燃液體) 主要用途 用作燃料和用於炭黑、氫、乙炔、甲醛等的製造
2.對環境的影響:
一、健康危害
侵入途徑:吸入。
健康危害:甲烷對人基本無毒,但濃度過高時,使空氣中氧含量明顯降低,使人窒息。當空氣中甲烷達25%-30%時,可引起頭痛、頭暈、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、共濟失調。若不及時脫離,可致窒息死亡。皮膚接觸液化本品,可致凍傷。
二、毒理學資料及環境行為
毒性:屬微毒類。允許氣體安全地擴散到大氣中或當作燃料使用。有單純性窒息作用,在高濃度時因缺氧窒息而引起中毒。空氣中達到25~30%出現頭昏、呼吸加速、運動失調。
急性毒性:小鼠吸入42%濃度×60分鐘,麻醉作用;兔吸入42%濃度×60分鐘,麻醉作用。
危險特性:易燃,與空氣混合能形成爆炸性混合物,遇熱源和明火有燃燒爆炸的危險。與五氧化溴、氯氣、次氯酸、三氟化氮、液氧、二氟化氧及其它強氧化劑接觸劇烈反應。
燃燒(分解)產物:一氧化碳、二氧化碳。
3.現場應急監測方法:
4.實驗室監測方法:
氣相色譜法《空氣中有害物質的測定方法》(第二版),杭士平編
可燃溶劑所顯色法;容量分析法《水和廢水標準檢驗法》第20版(美)
5.環境標準:
前蘇聯 車間空氣中有害物質的最高容許濃度 300mg/m3
美國 車間衛生標準 窒息性氣體
6.應急處理處置方法:
一、泄漏應急處理
迅速撤離泄漏污染區人員至上風處,並進行隔離,嚴格限制出入。切斷火源。建議應急處理人員戴自給正壓式呼吸器,穿消防防護服。儘可能切斷泄漏源。合理通風,加速擴散。噴霧狀水稀釋、溶解。構築圍堤或挖坑收容產生的大量廢水。如有可能,將漏出氣用排風機送至空曠地方或裝設適當噴頭燒掉。也可以將漏氣的容器移至空曠處,注意通風。漏氣容器要妥善處理,修復、檢驗後再用。
二、防護措施
呼吸系統防護:一般不需要特殊防護,但建議特殊情況下,佩帶自吸過濾式防毒面具(半面罩)。
眼睛防護:一般不需要特別防護,高濃度接觸時可戴安全防護眼鏡。
身體防護:穿防靜電工作服。
手防護:戴一般作業防護手套。
其它:工作現場嚴禁吸菸。避免長期反覆接觸。進入罐、限制性空間或其它高濃度區作業,須有人監護。
三、急救措施
皮膚接觸:若有凍傷,就醫治療。
吸入:迅速脫離現場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難,給輸氧。如呼吸停止,立即進行人工呼吸。就醫。
滅火方法:切斷氣源。若不能立即切斷氣源,則不允許熄滅正在燃燒的氣體。噴水冷卻容器,可能的話將容器從火場移至空曠處。滅火劑:霧狀水、泡沫、二氧化碳、乾粉。
第一部分:化學品名稱
化學品中文名稱:甲烷
化學品英文名稱:methane
中文名稱2:沼氣
英文名稱2:Marshgas
技術說明書編碼:51
CASNo.:74-82-8
分子式:CH4
分子量:16.04
第二部分:成分/組成信息
有害物成分含量CASNo.
甲烷74-82-8
第三部分:危險性概述
危險性類別:
侵入途徑:
健康危害:甲烷對人基本無毒,但濃度過高時,使空氣中氧含量明顯降低,使人窒息。當空氣中甲烷達25%~30%時,可引起頭痛、頭暈、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、共濟失調。若不及時脫離,可致窒息死亡。皮膚接觸液化本品,可致凍傷。
環境危害:
燃爆危險:本品易燃,具窒息性。
第四部分:急救措施
皮膚接觸:若有凍傷,就醫治療。
眼睛接觸:
吸入:迅速脫離現場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難,給輸氧。如呼吸停止,立即進行人工呼吸。就醫。
食入:
第五部分:消防措施
危險特性:易燃,與空氣混合能形成爆炸性混合物,遇熱源和明火有燃燒爆炸的危險。與五氧化溴、氯氣、次氯酸、三氟化氮、液氧、二氟化氧及其它強氧化劑接觸劇烈反應。
有害燃燒產物:一氧化碳、二氧化碳。
滅火方法:切斷氣源。若不能切斷氣源,則不允許熄滅泄漏處的火焰。噴水冷卻容器,可能的話將容器從火場移至空曠處。滅火劑:霧狀水、泡沫、二氧化碳、乾粉。
第六部分:泄漏應急處理
應急處理:迅速撤離泄漏污染區人員至上風處,並進行隔離,嚴格限制出入。切斷火源。建議應急處理人員戴自給正壓式呼吸器,穿防靜電工作服。儘可能切斷泄漏源。合理通風,加速擴散。噴霧狀水稀釋、溶解。構築圍堤或挖坑收容產生的大量廢水。如有可能,將漏出氣用排風機送至空曠地方或裝設適當噴頭燒掉。也可以將漏氣的容器移至空曠處,注意通風。漏氣容器要妥善處理,修復、檢驗後再用。
第七部分:操作處置與儲存
操作注意事項:密閉操作,全面通風。操作人員必須經過專門培訓,嚴格遵守操作規程。遠離火種、熱源,工作場所嚴禁吸菸。使用防爆型的通風系統和設備。防止氣體泄漏到工作場所空氣中。避免與氧化劑接觸。在傳送過程中,鋼瓶和容器必須接地和跨接,防止產生靜電。搬運時輕裝輕卸,防止鋼瓶及附屬檔案破損。配備相應品種和數量的消防器材及泄漏應急處理設備。
儲存注意事項:儲存於陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。庫溫不宜超過30℃。應與氧化劑等分開存放,切忌混儲。採用防爆型照明、通風設施。禁止使用易產生火花的機械設備和工具。儲區應備有泄漏應急處理設備。
第八部分:接觸控制/個體防護
職業接觸限值
中國MAC(mg/m3):未制定標準
前蘇聯MAC(mg/m3):300
TLVTN:ACGIH窒息性氣體
TLVWN:未制定標準
監測方法:
工程控制:生產過程密閉,全面通風。
呼吸系統防護:一般不需要特殊防護,但建議特殊情況下,佩戴自吸過濾式防毒面具(半面罩)。
眼睛防護:一般不需要特殊防護,高濃度接觸時可戴安全防護眼鏡。
身體防護:穿防靜電工作服。
手防護:戴一般作業防護手套。
其他防護:工作現場嚴禁吸菸。避免長期反覆接觸。進入罐、限制性空間或其它高濃度區作業,須有人監護。
第九部分:理化特性
主要成分:純品
外觀與性狀:無色無臭氣體。
pH:
熔點(℃):-182.5
沸點(℃):-161.5
相對密度(水=1):0.42(-164℃)
相對蒸氣密度(空氣=1):0.55
飽和蒸氣壓(kPa):53.32(-168.8℃)
燃燒熱(kJ/mol):889.5
臨界溫度(℃):-82.6
臨界壓力(MPa):4.59
辛醇/水分配係數的對數值:無資料
閃點(℃):-188
引燃溫度(℃):538
爆炸上限%(V/V):15
爆炸下限%(V/V):5.3
溶解性:微溶於水,溶於醇、乙醚。
主要用途:用作燃料和用於炭黑、氫、乙炔、甲醛等的製造。
其它理化性質:
第十部分:穩定性和反應活性
穩定性:
禁配物:強氧化劑、氟、氯。
避免接觸的條件:
聚合危害:
分解產物:
第十一部分:毒理學資料
急性毒性:LD50:無資料
LC50:無資料
亞急性和慢性毒性:
刺激性:
致敏性:
致突變性:
致畸性:
致癌性:
第十二部分:生態學資料
生態毒理毒性:
生物降解性:
非生物降解性:
生物富集或生物積累性:
其它有害作用:該物質對環境可能有危害,對魚類和水體要給予特別注意。還應特別注意對地表水、土壤、大氣和飲用水的污染。
第十三部分:廢棄處置
廢棄物性質:
廢棄處置方法:處置前應參閱國家和地方有關法規。建議用焚燒法處置。
廢棄注意事項:
第十四部分:運輸信息
危險貨物編號:21007
UN編號:1971
包裝標誌:
包裝類別:O52
包裝方法:鋼質氣瓶。
運輸注意事項:採用剛瓶運輸時必須戴好鋼瓶上的安全帽。鋼瓶一般平放,並應將瓶口朝同一方向,不可交叉;高度不得超過車輛的防護欄板,並用三角木墊卡牢,防止滾動。運輸時運輸車輛應配備相應品種和數量的消防器材。裝運該物品的車輛排氣管必須配備阻火裝置,禁止使用易產生火花的機械設備和工具裝卸。嚴禁與氧化劑等混裝混運。夏季應早晚運輸,防止日光曝曬。中途停留時應遠離火種、熱源。公路運輸時要按規定路線行駛,勿在居民區和人口稠密區停留。鐵路運輸時要禁止溜放。
第十五部分:法規信息
法規信息化學危險物品安全管理條例(1987年2月17日國務院發布),化學危險物品安全管理條例實施細則(化勞發【1992】677號),工作場所安全使用化學品規定(【1996】勞部發423號)等法規,針對化學危險品的安全使用、生產、儲存、運輸、裝卸等方面均作了相應規定;常用危險化學品的分類及標誌(GB13690-92)將該物質劃為第2.1類易燃氣體。