化學(xué)試劑變質(zhì)與防護(hù)

? 新聞資訊 ????|???? ?2019-07-16 03:55:03

化學(xué)試劑在貯存過(guò)程中是否會(huì)發(fā)生變質(zhì),取決于內(nèi)外兩個(gè)方面的因素,
內(nèi)因是試劑本身化學(xué)結(jié)構(gòu)所決定的理化性質(zhì);外因則是試劑所處的環(huán)境條件。

 

要做到合理保管,一要了解試劑結(jié)構(gòu)與性質(zhì)間關(guān)系,二要?jiǎng)?chuàng)造適應(yīng)試劑貯存的外部環(huán)境。


化學(xué)試劑變質(zhì)的原因

 

環(huán)境主要是指貯存的溫度、光照和介質(zhì)。介質(zhì)一般是指空氣和混有的雜質(zhì)。
貯存室里除空氣中含有的氧、二氧化碳和水蒸氣以外,還往往含有存放的
各種揮發(fā)性試劑擴(kuò)散到空氣中的蒸氣,常見(jiàn)的有氯化氫、硝酸、硫化氫、
二氧化硫、溴、碘、乙烯、甲醛等蒸氣;另外還有飄混在空氣中的塵埃,
其中有無(wú)機(jī)物也有有機(jī)物及各種微生物。

 

化學(xué)試劑在一定的溫度、光照、介質(zhì)條件下會(huì)逐漸變化以致變質(zhì),該過(guò)程
有物理變化,亦有化學(xué)變化。前者使化學(xué)試劑產(chǎn)生損耗,后者則能使試劑
完全變質(zhì)失效。

 

引發(fā)和促使化學(xué)試劑發(fā)生變化的原因,大致可歸納如下。

 

 

a. 揮發(fā)

 

揮發(fā)是揮發(fā)性試劑造成試劑損耗、濃度改變、規(guī)格下降的最常見(jiàn)的原因。
揮發(fā)性試劑的一般特點(diǎn)是:分子量較小、沸點(diǎn)較低。常見(jiàn)的無(wú)機(jī)試劑有:
濃鹽酸、濃硝酸、發(fā)煙硫酸等,有機(jī)試劑則有碳原子數(shù)較少的液態(tài)物質(zhì),
如:甲醇、乙醇、石油醚、汽油等。

   

 

b. 升華

 

具有升華性質(zhì)的一類(lèi)試劑一般是升華熱較少的分子晶體。實(shí)驗(yàn)室里一般有
室溫下升華的試劑(如碘萘等)和受熱條件下升華的試劑(如硫與氯化汞)兩種。
這類(lèi)試劑的升華主要造成損耗和污染空氣。

   

 

c. 潮解和稀釋

 

能發(fā)生潮解的化學(xué)試劑為數(shù)不多,它們大部分是易溶性化合物,一般陰離子
半徑遠(yuǎn)小于陽(yáng)離子半徑,也有陰陽(yáng)離子半徑相近而陽(yáng)離子所帶電荷較多。
此類(lèi)試劑吸收水分在表面形成飽和溶液后,若產(chǎn)生的水蒸氣氣壓小于空氣中
的水蒸氣分壓,潮解將繼續(xù)進(jìn)行,直至全部形成溶液。如:氫氧化鈉、堿石
灰等,有機(jī)物中易潮的有醋酸鈉、醋酸銨等。

 
稀釋是指試劑溶液吸收空氣中的水分導(dǎo)致濃度下降變稀的現(xiàn)象。發(fā)生原因與
潮解一樣,是外界水蒸氣分壓大于試劑的水蒸氣分壓所致。易發(fā)生稀釋現(xiàn)象
的常見(jiàn)試劑有濃硫酸、正磷酸、乙二醇等。

 

 

d.風(fēng)化

 

風(fēng)化的原因和潮解相反,是結(jié)晶水合物的水蒸氣分壓高于空氣中水蒸氣分壓
的緣故。空氣越干燥,風(fēng)化速度越快。

 

實(shí)驗(yàn)室中常見(jiàn)的易風(fēng)化劑 有:Na2CO3•10H2O、Na2SO4•7H2O、
CuSO4•5H2O、MgSO4•7H2O、ZnSO4•7H2O等。發(fā)生風(fēng)化雖未波及試劑
的化學(xué)性質(zhì),但使試劑外觀改變,質(zhì)量減少。

 

 

e. 濃縮和析晶

 

濃縮和析晶產(chǎn)生的原因是在環(huán)境干燥的條件下,試劑溶液的水蒸氣壓高于外界
空氣中水蒸氣壓,造成溶液水分的蒸發(fā)而濃縮、析晶,各種固體溶質(zhì)的試劑一
般均有此類(lèi)現(xiàn)象,特別是一些濃度較大的溶液,濃縮和析晶雖對(duì)瓶中試劑性質(zhì)
影響不大,但也會(huì)改變其濃度、規(guī)格和外觀。對(duì)某些溶點(diǎn)較低的有機(jī)物,在外
界溫度下降較大的情況下,也會(huì)發(fā)生析晶現(xiàn)象,比較明顯的例子是冰醋酸。

   

 

f. 水解

 

容易水解的鹽類(lèi)試劑大都具有共價(jià)鍵,凡是強(qiáng)酸和弱堿和弱酸和弱堿所生成的鹽
,遇水都會(huì)發(fā)生不同程度的水解。實(shí)驗(yàn)室中一些金屬元素的鹵化物很容易水解,
如:TiCl4、AlCl3、FeCl3、SnCl2, 等,它們是帶電荷高、半徑小的陽(yáng)離子化合
物或是非惰氣型的陽(yáng)離子化合物。此類(lèi)試劑可因易吸水水解而變質(zhì),易水解的有
機(jī)物是含有?;幕衔?,如:酯、酰鹵等物質(zhì)。

 

 

g. 分解

 

分解反應(yīng)也是引發(fā)和促進(jìn)試劑損耗和變質(zhì)的原因。試劑的分解速度通常和環(huán)境溫
度密切相關(guān)。溫度高分解速度加快,通常易分解的二元化合物其化學(xué)鍵鍵能較低
。鍵能越低,越易分解,例如:碘化合物就比溴化物更易分解。有的分解反應(yīng)還
和試劑的含水量有關(guān),如:硫酸氫銨,含水量越大,溫度越高分解速度也越快。
而含氧酸鹽,如:硝酸鹽、高錳酸鹽則要在受熱時(shí)才發(fā)生分解。

 

 

h. 氧化和還原

 

通常易被氧化的是標(biāo)準(zhǔn)電極電位低,具有還原性的試劑,它的名稱中常常帶有
“低”或“亞”字。還有部分活潑金屬和非金屬單質(zhì),過(guò)氧化物及某些有機(jī)試劑
,常見(jiàn)的有硫酸亞鐵、硫酸亞鐵銨、亞硫酸、無(wú)水亞硫酸鈉、鈉、鉀、鈣、鋅粉
、還原鐵粉、乙醛等。還原性越強(qiáng)的試劑越易因氧化而變質(zhì)。使其氧化的原因是
空氣中的氧和具有氧化性的雜質(zhì)所為。

 

標(biāo)準(zhǔn)電極電位較高的試劑,在以固態(tài)形式存在時(shí),通常在空氣中比較穩(wěn)定,如:
高錳酸鉀、重鉻酸鉀等。但以溶液存在時(shí)就易和空氣中的一些還原性雜質(zhì),如H2S,
SO2等作用而變質(zhì),如:KMnO4,Na2S2SO4,K3Fe(CN)6等溶液。

 

 

i. 非氧化——還原反應(yīng)

 

有些試劑的變質(zhì)并非一定要引起元素價(jià)態(tài)的變化,即發(fā)生非氧化——還原反應(yīng)也
能使其失效。實(shí)驗(yàn)室中最常見(jiàn)的實(shí)例,如:生石灰因吸收水分變成熟石灰,進(jìn)一
步吸收二氧化碳而失效;氫氧化鈉和氫氧化鉀固體也因吸收二氧化碳而帶有雜質(zhì),
若長(zhǎng)期暴露在空氣中則完全轉(zhuǎn)化成碳酸鹽;此外氧化鎂、氧化鋇、氫氧化鋇也應(yīng)
防止它們和空氣中二氧化碳反應(yīng)。

 

 

J. 聚合和縮合

 

分子結(jié)構(gòu)中含有不飽和雙鍵或叁鍵的有機(jī)物質(zhì)容易發(fā)生聚合,如:甲醛溶液常會(huì)
聚合生成白色的三聚甲醛,氰化鉀試劑也易聚合。有電荷高、半徑小的中心離子
形成的含氧酸鹽溶液則能因縮合而析出多酸鹽沉淀,如:鉬酸銨溶液  能縮合析
出四鉬酸銨沉淀,三聚甲醛經(jīng)加熱處理  尚可重新釋放出甲醛氣體,但有些試劑
,一旦發(fā)生聚合或縮合反應(yīng),往往是不可逆的,從而造成變質(zhì)失效。

   

 

k. 光化學(xué)反應(yīng)

 

光作為一種能量也能使某些試劑反應(yīng)而變質(zhì)。光能引發(fā)分解反應(yīng)導(dǎo)致銀鹽分解就
是實(shí)例。光也能引發(fā)氧化反應(yīng),如:苯甲醛在光照下,易被空氣氧化成苯甲酸,
苯胺則能從無(wú)色變成棕色。此外,碘化汞、鄰苯三酚、氯仿,硫酸汞、亞鐵氰化
鉀等也易發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)。

   

 

l. 霉變

 

所謂霉變則指在化學(xué)試劑中霉菌滋生繁殖的現(xiàn)象。在空氣中塵埃里含有無(wú)數(shù)菌類(lèi)
微生物,在一定溫度條件下就能繁衍。實(shí)驗(yàn)室中的碳水化合物,酯類(lèi)、蛋白質(zhì)類(lèi)
試劑,含有氮、硫、磷的有機(jī)試劑正是菌類(lèi)繁衍的良好營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和溫床。上述試
劑只要密閉不嚴(yán)與空氣有所接觸皆可發(fā)生霉變。

   
化學(xué)試劑因上述原因發(fā)生各種變化,通常借助顏色、形態(tài)、氣味、數(shù)量增減均可
察覺(jué),而有的變化則需用實(shí)驗(yàn)方法方可判別,如:無(wú)水酒精是否已含有水分,只
能用專(zhuān)門(mén)的試劑標(biāo)準(zhǔn)和檢驗(yàn)方法加以測(cè)定才能確定。因此,科學(xué)貯存各類(lèi)試劑乃
是一種用心細(xì)致的工作,其中大有學(xué)問(wèn)和文章可作。

 

 

 

如何預(yù)防、緩解化學(xué)試劑變質(zhì)?


 

 

為了保證化學(xué)教學(xué)、科研和化工生產(chǎn)的正常開(kāi)展,降低試劑損耗,緩解試劑的變
質(zhì),通??刹扇∫韵路椒ㄅc措施:

   

 

a. 密封

 

這是最普遍通用的方法。試劑瓶的材料和密封程度應(yīng)根據(jù)試劑性質(zhì)而定。如:強(qiáng)
腐蝕的“三酸”和液溴,可用帶磨口玻璃的試劑瓶,或是有塑料襯墊的螺旋蓋的
玻璃瓶,氫氟酸則應(yīng)密封貯藏在銀制或塑料制容器內(nèi),等等。

   
密封適用于易揮發(fā)、升華、潮解、稀釋、風(fēng)化、水解和氧化還原、霉變的所有化
學(xué)試劑對(duì)于極易  分解產(chǎn)生氣體的試劑,一般不完全密封,要適當(dāng)留有余地,否
則可能使容器破裂。除了一般密封外,可再加蠟封,或用自制硝羅酊封口,如:
三氯化鋁、五氧化二磷等。

 

 

 

b.隔離

 

能和空氣、水作用的試劑,如:很活潑的金屬和非金屬應(yīng)隔離存放在對(duì)試劑相對(duì)
而言穩(wěn)定的液體或惰氣之中,鉀、鈉、鈣浸沒(méi)在機(jī)油中,黃磷則浸沒(méi)在水中貯放
。這種隔離方法也稱液封法,前者叫油封,后者叫水封。水封存也可使某些容易
揮發(fā)的試劑減少損耗。如:在裝有液態(tài)溴、二硫化碳的試劑中加一薄層水,就能
大大減少揮發(fā)損失和空氣污染。


實(shí)驗(yàn)室中無(wú)機(jī)、有機(jī)試劑種類(lèi)繁多,性質(zhì)各異,應(yīng)注意合理分類(lèi)存放。有機(jī)物、
無(wú)機(jī)物分開(kāi),普通藥品和危險(xiǎn)的分開(kāi),氧化劑和易燃物、還原劑分解、易揮發(fā)性
酸和堿分開(kāi)。做到這幾個(gè)分開(kāi),一可避免藥品間的不良影響,二則即使有意外事
故發(fā)生,也能免除藥品的相互作用,而產(chǎn)生更大的隱患。

 

 

 

c. 避光

 

通常采用遮光性能較好的深棕色試劑瓶。將試劑放在暗處或遮光的專(zhuān)用試劑柜中。
也可用照相紙的黑色厚紙包裹試劑瓶,如:濃硝酸、碘化鉀、碘化鈉、氯化汞的
貯存就是如此

 

 

d. 低溫

 

普通揮發(fā)性試劑常放置在陰冷處,如:濃硝酸、濃鹽酸、氨水等。
某些特殊的生化試劑則要貯放在水箱或冰箱之中,如:酶試劑等。

 

 

e. 通風(fēng)

 

盡管裝化學(xué)試劑的容器一般都處于密封狀態(tài),但也難免有跑、冒、漏、泄發(fā)生,
在夏季高溫天氣,更易形成爆炸性混合氣體,因此,貯藏室必須通風(fēng)良好,應(yīng)
安裝專(zhuān)用排風(fēng)扇,并經(jīng)常開(kāi)啟,使空氣流通。

 

 

 

f. 適時(shí)

 

這是根據(jù)某些試劑的特性,特別是一些極易變質(zhì)失效的試劑應(yīng)采取適當(dāng)措施,
應(yīng)做到適時(shí)配制、適時(shí)使用和及時(shí)處理。

 

如:極易氧化的氫硫酸溶液、氯水、溴水、碘水最好適時(shí)制備及時(shí)使用;
做銀鏡反應(yīng)的 !"硝酸銀溶液、氨水、乙醛溶液配好后,應(yīng)及時(shí)使用才不致影響效果;
硫酸亞鐵溶液配好后應(yīng)加些還原鐵粉才能使其不被氧化;
淀粉、蔗糖、蛋白質(zhì)的溶液在使用后應(yīng)及時(shí)清洗試劑瓶,以防霉變。

 

 

上述諸種試劑在配制時(shí)除應(yīng)注意適時(shí)外,配制數(shù)量也應(yīng)根據(jù)需要而定,以免過(guò)剩造成浪費(fèi)。


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