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Säurelösungen, insbesondere solche einiger starker Säuren wie Schwefel- und Salpetersäure, gehören zu den am häufigsten verwendeten Lösungen im Labor für verschiedene Zwecke. Aus diesem Grund ist es wichtig zu wissen, wie man sie richtig zubereitet, insbesondere wenn man bedenkt, wie gefährlich diese Substanzen sein können, wenn sie hochkonzentriert sind.
Eine Lösung ist eine homogene Mischung aus zwei oder mehreren Komponenten, von denen eine als Lösungsmittel wirkt. Obwohl die Zubereitung einfach erscheinen mag, ist es nicht einfach, zwei Komponenten im richtigen Verhältnis zu mischen, und das war’s. Vielmehr kommt es auf die Reihenfolge des Mischens der Komponenten und die Zwischenschritte an, die beim Mischen durchgeführt werden müssen, auch wenn das Endergebnis exakt gleich ist.
Dies führt uns dazu, uns bei der Herstellung einer Lösung einer starken Säure zu fragen, was sollten wir zuerst hinzufügen, die Säure (gelöster Stoff) oder das Wasser (Lösungsmittel)? Mit anderen Worten, sollten wir das Wasser zur Säure geben oder sollten wir es umgekehrt tun?
Die Antwort ist, dass wir bei der Herstellung einer Säurelösung immer mit der Zugabe von reinem Wasser beginnen und dann langsam die Säure zum Wasser geben sollten . In den folgenden Abschnitten erfahren Sie, warum die Herstellung starker Säurelösungen gefährlich ist, welche Risiken damit verbunden sind, welche Sicherheitsmaßnahmen wir beim Umgang mit dieser Substanzklasse immer treffen sollten und welche Schritte erforderlich sind, um Säurelösungen sicher herzustellen … sicher.
Die Risiken der Herstellung starker Säurelösungen
Die Art und Weise, wie eine Lösung hergestellt wird, ist besonders relevant im Fall der Herstellung von Lösungen aus konzentrierten Säuren. Es kann sehr gefährlich sein, es falsch oder in der falschen Reihenfolge zu tun, da möglicherweise starke Säure oder gefährliche Spritzer verschüttet werden, die schwere Verbrennungen an Haut, Augen oder Schleimhäuten verursachen können.
Der Grund dafür ist, dass der Auflösungs- und Ionisationsprozess einer starken Säure sehr exotherm ist (dh viel Wärme freisetzt). Wenn keine angemessenen Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, kann all diese Wärme in einer kleinen Menge Wasser konzentriert werden, wodurch es schnell bis zum Siedepunkt erhitzt wird und ein heftiges Sieden der Lösung verursacht, die konzentrierte Säure in alle Richtungen versprüht. Diese Spritzer können sehr gefährlich sein und wenn wir nicht aufpassen, könnten wir erblinden oder im besten Fall durch eine Verbrennung auf der Haut gezeichnet werden.
Wie vermeidet man Spritzer beim Verdünnen konzentrierter starker Säuren?
Der Schlüssel zur sicheren Zubereitung der Lösung besteht darin, zu verstehen, was Spritzer verursacht, damit Sie sie vermeiden können. Wie wir gerade gesehen haben, ist das Problem die große Wärmemenge, die durch das Auflösen und Ionisieren der Säure im Wasser freigesetzt wird.
Es ist nicht möglich zu verhindern, dass diese Wärme freigesetzt wird, aber wir können entweder dafür sorgen, dass sie kontrolliert freigesetzt wird, oder wir können Maßnahmen ergreifen, um die gesamte Wärme schnell abzuführen und so zu verhindern, dass die Lösung heiß genug wird, um zu kochen. Im Folgenden finden Sie drei verschiedene Möglichkeiten, um diese Ziele zu erreichen.
1 Langsam mischen
Ersteres kann durch sehr langsames Mischen der beiden Komponenten Wasser und Säure erreicht werden. Dadurch wird die freigesetzte Wärmemenge begrenzt, sodass die Wärme Zeit hat, von der Lösung in das Fläschchen, den Kolben oder das Becherglas zu fließen, in dem wir die Lösung vorbereiten.
2 Füge Säure zu Wasser hinzu und nicht umgekehrt
Das zweite können wir leicht erreichen, indem wir zuerst eine gute Menge reines Wasser als Polster hinzufügen und dann die Säure unter ständigem Rühren zum Wasser geben. Da die Säure in diesem Fall in einem sehr großen Wasservolumen gelöst wird, verteilt sich die Wärme auf eine viel größere Masse und verursacht nicht den dramatischen Temperaturanstieg, der zum Spritzen führt.
3 Verwenden Sie ein Eisbad
Eine weitere zusätzliche Maßnahme, die ergriffen werden kann, besteht darin, die Lösung in einem Behälter herzustellen, der in ein Eiswasserbad getaucht ist. Die niedrige Temperatur erfordert mehr Wärme, um zum Kochen zu bringen. Außerdem beschleunigt der große Temperaturunterschied zwischen dem Mischpunkt der beiden Komponenten und dem Eisbad den Wärmefluss von der Lösung zum Eisbad, wodurch die Lösung schneller abkühlt und somit die gesamte freigesetzte Wärme abgeführt wird mischen.
4 Alle oben genannten
Es gibt keinen Grund, nur eine der oben genannten Maßnahmen zu wählen. Wenn wir also sicherer sein wollen, können wir sie alle kombinieren. Das heißt, wir fügen zuerst ein Wasserkissen hinzu und fügen dann die Säure langsam und unter ständigem Rühren hinzu, während wir alles in einem Eisbad kühl halten.
Zusätzliche Sicherheitsvorkehrungen bei der Zubereitung starker Säurelösungen aus konzentrierter Säure
Das Vorbereiten einer Säurelösung gemäß den obigen Empfehlungen minimiert die Unfallgefahr. Es hebt sie jedoch nicht vollständig auf. Es kann immer etwas schief gehen, weshalb es notwendig ist, andere zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen zu ergreifen, die in jedem wissenschaftlichen Labor üblich sind.
Diese Maßnahmen sind:
- Tragen Sie Laborhandschuhe: Latex- oder Neoprenhandschuhe sind beständig gegen viele aggressive Chemikalien wie starke Säuren. Die Verwendung von Handschuhen ermöglicht uns einen sicheren Umgang mit den Instrumenten, die mit diesen Substanzen in Kontakt kommen, und schützt so unsere Hände vor Verbrennungen.
- Tragen Sie immer einen Laborkittel: Der Laborkittel trägt dazu bei, den größten Teil unserer Haut vor dem Kontakt mit chemischen Substanzen zu schützen, die auf uns spritzen könnten. Auch im Falle von Spritzern lässt es sich leicht entfernen, ohne mit der betroffenen Stelle in Kontakt zu kommen.
- Tragen Sie eine Schutzbrille: Die Augen sind sehr empfindliche Organe und eine starke Verätzung durch Säure führt wahrscheinlich zu einem teilweisen oder vollständigen Sehverlust, der durch das Tragen einer Brille vermieden werden kann.
- Stellen Sie sicher, dass die Notfall-Augenspülung funktioniert: Jedes Labor sollte über eine Augenspülung verfügen, die zwei Wasserstrahlen ausstößt, um Spritzer schnell zu entfernen, ohne unsere Hände benutzen zu müssen. Diese Sicherheitsausrüstung sollte regelmäßig überprüft werden, um sicherzustellen, dass sie ordnungsgemäß funktioniert.
- Halten Sie eine Neutralisierungslösung bereit: Eine weitere wichtige Sicherheitsmaßnahme besteht darin, immer eine 5- oder 10-prozentige wässrige Lösung von Natriumbicarbonat zur Hand zu haben . Diese Lösung wird verwendet, um Säurespritzer schnell zu neutralisieren und mögliche weitere Unfälle zu vermeiden.
- Arbeiten im Abzug: Viele konzentrierte Säuren rauchen. Das bedeutet, dass die flüssige Phase innerhalb der Flasche mit der Säure oder dem Anhydrid, die sie in der Gasphase erzeugen, im Gleichgewicht steht. Öffnen Sie die Flasche, die Dämpfe können die Augen und die Atemwege sehr reizen, daher wird empfohlen, diese konzentrierten Reagenzien nur in einem Abzug freizulegen.
Verweise
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