Tabla de Contenidos
Las disoluciones de ácidos, en especial las de algunos ácidos fuertes como el ácido sulfúrico y el nítrico, están entre las disoluciones más empleadas en el laboratorio para distintos fines. Por esta razón, es importante saber cómo prepararlas adecuadamente, en especial considerando lo peligrosas que pueden llegar a ser estas sustancias cuando están muy concentradas.
Una disolución es una mezcla homogénea entre dos o más componentes, uno de los cuales hace de disolvente. A pesar de que su preparación puede parecer sencilla, no es una simple cuestión de mezclar dos componentes en las proporciones adecuadas y ya está. De hecho, el orden en que se mezclan los componentes y los pasos intermedios que se deben llevar a cabo al mezclarlos importa, aún si el resultado final es exactamente el mismo.
Esto lleva a preguntarnos al preparar una disolución de un ácido fuerte, ¿qué debemos agregar primero, el ácido (soluto) o el agua (disolvente)? En otras palabras, ¿debemos agregarle el agua al ácido, o debemos hacerlo al revés?
La respuesta es que, al preparar una disolución de un ácido, siempre debemos comenzar agregando agua pura y luego debemos agregarle el ácido al agua, lentamente. En las siguientes secciones, aprenderemos por qué es peligroso preparar disoluciones de ácidos fuertes, cuáles son los riesgos asociados, qué medidas de seguridad debemos tomar siempre que trabajemos con esta clase de sustancias, y cuáles son los pasos necesarios para preparar disoluciones de ácidos de manera segura.
Los riesgos de la preparación de disoluciones de ácidos fuertes
La manera como se prepara una disolución es especialmente relevante en el caso de la preparación de disoluciones a partir de ácidos concentrados. Hacerlo de la manera equivocada o en el orden incorrecto puede resultar muy peligroso, llevando a posibles derrames de ácido fuerte o salpicaduras peligrosas que pueden ocasionar quemaduras graves en la piel, ojos o mucosas.
La razón detrás de esto es que el proceso de disolución e ionización de un ácido fuerte es muy exotérmico (i.e., libera mucho calor). Si no se toman medidas adecuadas de precaución, todo este calor puede concentrarse en un pequeño volumen de agua, calentándola rápidamente hasta su punto de ebullición y ocasionando una ebullición violenta de la disolución que salpica ácido concentrado en todas direcciones. Estas salpicaduras pueden llegar a ser muy peligrosas y si no tenemos cuidado, podríamos quedar ciegos o, en el mejor de los casos, marcados por una quemadura en la piel.
¿Cómo evitar salpicaduras al diluir ácidos fuertes concentrados?
La clave para preparar la disolución de manera segura está en entender qué es lo que produce la salpicadura para así evitarlas. Como acabamos de ver, el problema es la gran cantidad de calor que se libera al disolver e ionizar el ácido en el agua.
No es posible evitar que este calor se libere, sin embargo, sí podemos hacer que se libere de manera controlada, o podemos tomar medidas para que todo el calor se disipe rápidamente, evitando así que la disolución se caliente lo suficientemente como para ebullir. Las siguientes son tres maneras distintas de lograr estos objetivos.
1 Mezclar lentamente
Lo primero lo podemos lograr mezclando los dos componentes, agua y ácido, de manera muy lenta. Esto limitará la cantidad de calor que se va liberando, dándole tiempo al calor para fluir desde la disolución hacia el frasco, matraz o vaso de precipitado donde estamos preparando la disolución.
2 Agregar ácido al agua y no al revés
Lo segundo, lo podemos lograr fácilmente agregando primero una buena cantidad de agua pura como colchón y luego se agrega el ácido al agua bajo constante agitación. Como en este caso el ácido se está disolviendo en un volumen muy grande de agua, el calor se distribuye sobre una masa mucho mayor y no ocasiona el dramático aumento de temperatura que lleva a la salpicadura.
3 Usar un baño de hielo
Otra medida adicional que se puede tomar es preparar la disolución en un recipiente sumergido en un baño de agua con hielo. La baja temperatura hace que se requiera más calor para calentar hasta ebullición. Además, la gran diferencia de temperaturas entre el punto donde se mezclan los dos componentes y el baño de hielo acelera el flujo de calor desde la disolución hacia el baño de hielo, haciendo que la disolución se enfríe más rápidamente y disipando así todo el calor liberado por la mezcla.
4 Todas las anteriores
No hay razón alguna para elegir solo una de las medidas anteriores, por lo que, si queremos estar más seguros, podemos combinarlas todas. Es decir, agregamos primero un colchón de agua y luego agregamos el ácido lentamente y con agitación constantes mientras mantenemos todo enfriado en un baño de hielo.
Medidas adicionales de seguridad al momento de preparar disoluciones de ácidos fuertes a partir de ácido concentrado
Preparar una disolución de un ácido siguiendo las recomendaciones anteriores minimiza las probabilidades de ocurrencia de accidentes. Sin embargo, no las anula completamente. Siempre es posible que algo salga mal, razón por la cual es necesario tomar otras medidas adicionales de seguridad que son comunes en cualquier laboratorio de ciencias.
Estas medidas son:
- Utilizar guantes de laboratorio: los guantes de látex o de neopreno son resistentes a muchos compuestos químicos agresivos tal como los ácidos fuertes. Utilizar guantes nos permite manipular el instrumental que entra en contacto con estas sustancias de manera segura, protegiendo así nuestras manos de quemaduras.
- Siempre utilizar bata de laboratorio: la bata ayuda a proteger la mayor parte de nuestra piel del contacto con cualquier sustancia química que nos pueda salpicar. Además, en caso de salpicaduras, es fácil de quitar sin que entremos en contacto con la zona afectada.
- Utilizar lentes de seguridad: los ojos son órganos muy delicados y una quemadura con ácido fuerte probablemente resulte en la pérdida parcial o total de la vista, lo que se puede evitar utilizando lentes.
- Asegurarse de que funcione el lava ojos de emergencia: todo laboratorio debería tener un lavaojos que expulsa sendos chorros de agua para eliminar rápidamente cualquier salpicadura sin tener que utilizar nuestras manos. Estos equipos de seguridad deben revisarse periódicamente para asegurase de que funcionan adecuadamente.
- Mantener una disolución neutralizadora a la mano: otra medida de seguridad importante es tener siempre a la mano una disolución acuosa de bicarbonato de sodio al 5% o 10%. Esta disolución se utiliza para neutralizar rápidamente cualquier derrame de ácido evitando posibles accidentes adicionales.
- Trabajar en una campana extractora de gases: muchos ácidos concentrados son fumantes. Esto quiere decir que, dentro de la botella, la fase líquida está en equilibrio con el ácido o el anhídrido que lo genera en fase gaseosa. Destapar la botella, los vapores pueden ser muy irritantes para los ojos y el sistema respiratorio, por lo que se recomienda solo destapar estos reactivos concentrados dentro de una campana extractora de gases.
Referencias
Fertiberia. (2005, 4 enero). Ficha de seguridad del ácido nítrico (20% al 70% de HNO3). https://www.ecosmep.com/cabecera/upload/fichas/7819.pdf
Hurum, D. (s. f.). Laboratory Safety. Northwestern University. https://faculty.washington.edu/korshin/Class-486/AEESP-safety-notes.pdf
Traful. (2014, 4 agosto). Preparación de una solución a partir de un ácido comercial. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=hgZMMh6056s
Universidad Autónoma de Madrid. (s. f.). PREPARACIÓN DE DISOLUCIONES Y USO DE LA ESTEQUIOMETRÍA DE UNA REACCIÓN QUÍMICA. http://www.qfa.uam.es/qb/practicas/P1-guion.pdf
Universidad Nacional Autónoma de México. (s. f.). HOJA DE SEGURIDAD III ACIDO CLORHIDRICO. https://quimica.unam.mx/wp-content/uploads/2016/12/3hshcl.pdf
Vecinadelpicasso. (2011, 6 octubre). Preparación de disoluciones en el laboratorio. https://vecinadelpicasso.wordpress.com/2011/10/06/preparacion-de-disoluciones-en-el-laboratorio/
