下列何種滅火劑使用於金屬火災時，沒有「與金屬產生化學反應而衍生危害物質」的可能？

本題考點

IG 系列滅火藥劑的組成差異,以及氮與二氧化碳在金屬火災中會與金屬起反應的特性。

正解理由

IG 系列的組成分別為:IG-01 為 100% 氬(Ar)、IG-100 為 100% 氮(N2)、IG-55 為氬與氮各 50%、IG-541 為氮 52%、氬 40%、二氧化碳 8%。金屬火災中,燃燒中的鎂、鋰等活性金屬在高溫下可與氮結合生成氮化物,也能把二氧化碳還原成氧化物與碳而繼續放熱。氬屬鈍氣,價電子層已填滿,不與金屬形成化合物,只以稀釋氧濃度的方式作用,四者中僅其無衍生危害物質之虞,故選 A。

逐項排除

1. (A)

   成分為 100% 氬,化學惰性,不與高溫金屬反應,是唯一不會衍生危害物質者,為本題應選者。

2. (B)

   成分為 100% 氮,高溫下與鎂反應生成氮化鎂,氮化物遇水又會分解產生氨,屬有反應可能者。

3. (C)

   含 8% 二氧化碳,會被高溫金屬還原而析出碳並放熱,所含 52% 氮亦有生成氮化物之虞。

4. (D)

   氬與氮各占一半,其中氮的部分同樣具有與活性金屬生成氮化物的可能。

記憶點

IG 的編號本身就是組成的記憶法:兩位數以上的數字依序代表氮、氬、二氧化碳的概略百分比除以十。IG-01 只有前段的 0 與 1,對應氬 100%;IG-100 對應氮 100%;IG-55 對應氮 50%、氬 50%;IG-541 對應氮 50%(實為 52%)、氬 40%、二氧化碳 10%(實為 8%)。把這條規則記住,四個選項的成分不必死背。

這類藥劑的滅火機制屬於物理稀釋:把防護空間內的氧濃度由 21% 降至約 12 至 15%,使有焰燃燒無法維持,本身不參與化學抑制,因此不像海龍會破壞臭氧層,臭氧破壞潛勢為零、全球暖化潛勢極低。也因為是稀釋作用,設計濃度通常高達 37% 至 50%,遠高於海龍替代的鹵化物類藥劑。

金屬火災之所以另立一類,關鍵在於燃燒中的金屬同時是強還原劑,能把一般認為安定的物質拆開:鎂在高溫可與氮生成氮化鎂、與二氧化碳反應生成氧化鎂與碳、與水反應生成氫氣。因此二氧化碳、含氮氣體、水系藥劑對金屬火災不僅無效,還會提供新的反應物或可燃氣體。真正適用的是能形成隔絕層又不參與反應的物質,例如以氯化鈉為基材的金屬火災專用乾粉、石墨系藥劑、乾砂與鑄鐵屑,而純氬因完全惰性,亦可用於惰化處理。

易混淆對照:氮在常溫下確實視同惰性氣體,用於惰化與清淨,但在數百度以上的活性金屬表面就不再惰性,這是本題的命題核心;考生若只記「氮氣是惰性氣體」便會直接選錯。相關考點包括各類火災的分類與適用滅火劑、氧濃度與燃燒界限的關係,以及低氧環境對人員的生理影響。