Czy dodawać kwas do wody?

Roztwory kwasów, zwłaszcza niektórych mocnych kwasów, takich jak kwas siarkowy i azotowy, należą do najczęściej używanych roztworów w laboratorium do różnych celów. Z tego powodu ważne jest, aby wiedzieć, jak je odpowiednio przygotować, zwłaszcza biorąc pod uwagę, jak niebezpieczne mogą być te substancje, gdy są bardzo skoncentrowane.

Roztwór to jednorodna mieszanina dwóch lub więcej składników, z których jeden działa jako rozpuszczalnik. Choć jego przygotowanie może wydawać się proste, nie jest to prosta sprawa zmieszania dwóch składników w odpowiednich proporcjach i tyle. W rzeczywistości kolejność mieszania składników i etapy pośrednie, które należy wykonać podczas ich mieszania, mają znaczenie, nawet jeśli efekt końcowy jest dokładnie taki sam.

To prowadzi nas do zadania sobie pytania, przygotowując roztwór mocnego kwasu, co powinniśmy dodać najpierw, kwas (rozpuszczony) czy wodę (rozpuszczalnik)? Innymi słowy, czy powinniśmy dodać wodę do kwasu, czy powinniśmy zrobić to na odwrót?

Odpowiedź jest taka, że ​​przygotowując roztwór kwasu, powinniśmy zawsze zacząć od dodania czystej wody, a następnie powoli dodawać kwas do wody . W kolejnych podrozdziałach dowiemy się, dlaczego przygotowywanie roztworów mocnych kwasów jest niebezpieczne, jakie zagrożenia są z tym związane, jakie środki bezpieczeństwa należy zawsze stosować podczas pracy z tą klasą substancji oraz jakie czynności należy wykonać, aby przygotować roztwory kwasy w bezpieczny sposób.

Zagrożenia związane z przygotowywaniem roztworów mocnych kwasów

Sposób przygotowania roztworu ma szczególne znaczenie w przypadku sporządzania roztworów ze stężonych kwasów. Robienie tego w niewłaściwy sposób lub w niewłaściwej kolejności może być bardzo niebezpieczne, prowadząc do rozlania silnego kwasu lub niebezpiecznych rozprysków, które mogą spowodować poważne oparzenia skóry, oczu lub błon śluzowych.

Powodem tego jest to, że proces rozpuszczania i jonizacji mocnego kwasu jest bardzo egzotermiczny (tj. uwalnia dużo ciepła). Jeśli nie zostaną podjęte odpowiednie środki ostrożności, całe to ciepło może zostać skoncentrowane w małej objętości wody, szybko podgrzewając ją do temperatury wrzenia i powodując gwałtowne wrzenie roztworu, który rozpyla stężony kwas we wszystkich kierunkach. Te rozpryski mogą być bardzo niebezpieczne, a jeśli nie będziemy ostrożni, możemy oślepnąć lub, w najlepszym przypadku, naznaczone oparzeniami skóry.

Jak uniknąć rozpryskiwania podczas rozcieńczania stężonych mocnych kwasów?

Kluczem do bezpiecznego przygotowania roztworu jest zrozumienie, co powoduje rozpryski, aby można było ich uniknąć. Jak właśnie widzieliśmy, problemem jest duża ilość ciepła, która jest uwalniana podczas rozpuszczania i jonizacji kwasu w wodzie.

Nie można zapobiec uwalnianiu się tego ciepła, jednak możemy spowodować jego uwalnianie w kontrolowany sposób lub podjąć kroki w celu szybkiego rozproszenia całego ciepła, zapobiegając w ten sposób nagrzaniu się roztworu do wrzenia. Poniżej przedstawiono trzy różne sposoby osiągnięcia tych celów.

1 Mieszaj powoli

Pierwszy można osiągnąć przez bardzo powolne mieszanie dwóch składników, wody i kwasu. Ograniczy to ilość uwalnianego ciepła, dając ciepło czas na przepływ z roztworu do fiolki, kolby lub zlewki, w której przygotowujemy roztwór.

2 Dodaj kwas do wody, a nie odwrotnie

Po drugie, możemy łatwo osiągnąć, najpierw dodając dobrą ilość czystej wody jako poduszkę, a następnie dodając kwas do wody przy ciągłym mieszaniu. Ponieważ w tym przypadku kwas rozpuszcza się w bardzo dużej objętości wody, ciepło jest rozprowadzane po znacznie większej masie i nie powoduje gwałtownego wzrostu temperatury prowadzącego do rozpryskiwania.

3 Użyj kąpieli lodowej

Innym dodatkowym środkiem, który można podjąć, jest przygotowanie roztworu w pojemniku zanurzonym w łaźni lodowo-wodnej. Niska temperatura wymaga więcej ciepła do podgrzania do wrzenia. Ponadto duża różnica temperatur między miejscem, w którym oba składniki są mieszane, a kąpielą lodową przyspiesza przepływ ciepła z roztworu do kąpieli lodowej, powodując szybsze ochładzanie roztworu, a tym samym rozpraszanie całego uwolnionego ciepła. mieszać.

4 Wszystkie powyższe

Nie ma powodu, aby wybierać tylko jeden z powyższych środków, więc jeśli chcemy mieć większą pewność, możemy połączyć je wszystkie. Oznacza to, że najpierw dodajemy poduszkę z wodą, a następnie powoli dodajemy kwas, ciągle mieszając, utrzymując wszystko w chłodzie w łaźni lodowej.

Dodatkowe środki ostrożności podczas przygotowywania mocnych roztworów kwasów ze stężonego kwasu

Przygotowanie roztworu kwasu zgodnie z powyższymi zaleceniami minimalizuje ryzyko wypadku. Nie eliminuje ich jednak całkowicie. Zawsze istnieje możliwość, że coś pójdzie nie tak, dlatego konieczne jest podjęcie innych dodatkowych środków bezpieczeństwa, które są powszechne w każdym laboratorium naukowym.

Środki te to:

• Nosić rękawice laboratoryjne: rękawice lateksowe lub neoprenowe są odporne na wiele agresywnych chemikaliów, takich jak silne kwasy. Używanie rękawiczek pozwala nam bezpiecznie obchodzić się z instrumentami, które mają kontakt z tymi substancjami, chroniąc tym samym nasze dłonie przed poparzeniem.
• Zawsze noś fartuch laboratoryjny: fartuch laboratoryjny pomaga chronić większość naszej skóry przed kontaktem z jakąkolwiek substancją chemiczną, która może na nas zachlapać. Ponadto w przypadku rozprysków można go łatwo usunąć bez kontaktu z dotkniętym obszarem.
• Noś okulary ochronne: oczy są bardzo delikatnymi narządami, a silne oparzenie kwasem może spowodować częściową lub całkowitą utratę wzroku, której można uniknąć, nosząc okulary.
• Upewnij się, że awaryjne myjki do oczu działają: każde laboratorium powinno mieć myjki do oczu, które wyrzucają dwa strumienie wody, aby szybko usunąć wszelkie rozpryski bez użycia rąk. Te urządzenia zabezpieczające należy okresowo sprawdzać, aby upewnić się, że działają prawidłowo.
• Miej pod ręką roztwór neutralizujący: Kolejnym ważnym środkiem bezpieczeństwa jest zawsze posiadanie pod ręką 5% lub 10% wodnego roztworu wodorowęglanu sodu . To rozwiązanie służy do szybkiego neutralizowania wycieku kwasu, unikając ewentualnych dodatkowych wypadków.
• Praca pod wyciągiem: dymi wiele stężonych kwasów. Oznacza to, że wewnątrz butelki faza ciekła jest w równowadze z kwasem lub bezwodnikiem, który wytwarza ją w fazie gazowej. Odkryć butelkę, opary mogą być bardzo drażniące dla oczu i układu oddechowego, dlatego zaleca się odkrywanie tych skoncentrowanych odczynników pod wyciągiem.

Bibliografia

Fertiberia. (2005, 4 stycznia). Karta charakterystyki kwasu azotowego (20% do 70% HNO3) . https://www.ecosmep.com/cabecera/upload/fichas/7819.pdf

Hurum, D. (nd). Bezpieczeństwo laboratorium . Uniwersytet Północno-Zachodni. https://faculty.washington.edu/korshin/Class-486/AEESP-safety-notes.pdf

Trafny. (2014, 4 sierpnia). Przygotowanie roztworu z handlowego kwasu . Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=hgZMMh6056s

Autonomiczny Uniwersytet Madrytu. (nd). PRZYGOTOWANIE ROZTWORÓW I WYKORZYSTANIE STECHIOMETRII REAKCJI CHEMICZNEJ . http://www.qfa.uam.es/qb/practicas/P1-guion.pdf

Narodowy Autonomiczny Uniwersytet Meksyku. (nd). KARTA BEZPIECZEŃSTWA III KWAS SOLNY . https://quimica.unam.mx/wp-content/uploads/2016/12/3hshcl.pdf

sąsiad Picassa (2011, 6 października). Przygotowanie roztworów w laboratorium . https://vecinadelpicasso.wordpress.com/2011/10/06/preparacion-de-dissoluciones-en-el-laboratorio/