Πρέπει να προσθέσετε οξύ στο νερό;

Τα διαλύματα οξέων, ειδικά αυτά ορισμένων ισχυρών οξέων, όπως τα θειικά και νιτρικά οξέα, είναι από τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα διαλύματα στο εργαστήριο για διαφορετικούς σκοπούς. Για το λόγο αυτό, είναι σημαντικό να γνωρίζουμε πώς να τα παρασκευάζουμε σωστά, ειδικά λαμβάνοντας υπόψη πόσο επικίνδυνες μπορεί να είναι αυτές οι ουσίες όταν έχουν υψηλή συγκέντρωση.

Ένα διάλυμα είναι ένα ομοιογενές μείγμα μεταξύ δύο ή περισσότερων συστατικών, ένα από τα οποία δρα ως διαλύτης. Αν και η προετοιμασία του μπορεί να φαίνεται απλή, δεν είναι απλή υπόθεση η ανάμειξη δύο συστατικών στις σωστές αναλογίες και τέλος. Στην πραγματικότητα, η σειρά με την οποία αναμειγνύονται τα συστατικά και τα ενδιάμεσα βήματα που πρέπει να γίνουν κατά την ανάμειξή τους έχει σημασία, ακόμα κι αν το τελικό αποτέλεσμα είναι ακριβώς το ίδιο.

Αυτό μας κάνει να αναρωτηθούμε όταν ετοιμάζουμε ένα διάλυμα ισχυρού οξέος, τι πρέπει να προσθέσουμε πρώτα, το οξύ (διαλυμένη ουσία) ή το νερό (διαλύτης); Να προσθέσουμε δηλαδή το νερό στο οξύ ή να κάνουμε το αντίστροφο;

Η απάντηση είναι ότι κατά την παρασκευή ενός διαλύματος οξέος, πρέπει πάντα να ξεκινάμε προσθέτοντας καθαρό νερό και στη συνέχεια να προσθέτουμε αργά το οξύ στο νερό . Στις επόμενες ενότητες, θα μάθουμε γιατί είναι επικίνδυνο να παρασκευάζετε διαλύματα ισχυρών οξέων, ποιοι είναι οι σχετικοί κίνδυνοι, ποια μέτρα ασφαλείας πρέπει πάντα να λαμβάνουμε όταν εργαζόμαστε με αυτήν την κατηγορία ουσιών και ποια είναι τα απαραίτητα βήματα για την ασφαλή παρασκευή διαλυμάτων οξέος ασφαλές.

Οι κίνδυνοι από την παρασκευή διαλυμάτων ισχυρών οξέων

Ο τρόπος με τον οποίο παρασκευάζεται ένα διάλυμα είναι ιδιαίτερα σημαντικός στην περίπτωση της παρασκευής διαλυμάτων από πυκνά οξέα. Το να το κάνετε με λάθος τρόπο ή με λάθος σειρά μπορεί να είναι πολύ επικίνδυνο, οδηγώντας σε πιθανές διαρροές ισχυρού οξέος ή επικίνδυνες πιτσιλιές που μπορεί να προκαλέσουν σοβαρά εγκαύματα στο δέρμα, τα μάτια ή τους βλεννογόνους.

Ο λόγος πίσω από αυτό είναι ότι η διαδικασία διάλυσης και ιονισμού ενός ισχυρού οξέος είναι πολύ εξώθερμη (δηλαδή, απελευθερώνει πολλή θερμότητα). Εάν δεν ληφθούν οι κατάλληλες προφυλάξεις, όλη αυτή η θερμότητα μπορεί να συγκεντρωθεί σε μικρό όγκο νερού, θερμαίνοντάς το γρήγορα μέχρι το σημείο βρασμού του και προκαλώντας βίαιο βρασμό του διαλύματος που ψεκάζει πυκνό οξύ προς όλες τις κατευθύνσεις. Αυτά τα πιτσιλίσματα μπορεί να είναι πολύ επικίνδυνα και αν δεν προσέξουμε, θα μπορούσαμε να τυφλώσουμε ή, στην καλύτερη των περιπτώσεων, να σημαδευτούμε από έγκαυμα στο δέρμα.

Πώς να αποφύγετε το πιτσίλισμα κατά την αραίωση συμπυκνωμένων ισχυρών οξέων;

Το κλειδί για την ασφαλή προετοιμασία της λύσης είναι να κατανοήσετε τι προκαλεί το πιτσίλισμα, ώστε να μπορείτε να το αποφύγετε. Όπως μόλις είδαμε, το πρόβλημα είναι η μεγάλη ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται με τη διάλυση και τον ιονισμό του οξέος στο νερό.

Δεν είναι δυνατό να αποτρέψουμε την απελευθέρωση αυτής της θερμότητας, ωστόσο μπορούμε είτε να κάνουμε την απελευθέρωσή της με ελεγχόμενο τρόπο είτε μπορούμε να λάβουμε μέτρα για να διαχέουμε γρήγορα όλη τη θερμότητα, εμποδίζοντας έτσι το διάλυμα να ζεσταθεί αρκετά ώστε να βράσει. Ακολουθούν τρεις διαφορετικοί τρόποι για την επίτευξη αυτών των στόχων.

1 Ανακατεύουμε αργά

Το πρώτο μπορεί να επιτευχθεί με την ανάμειξη των δύο συστατικών, του νερού και του οξέος, πολύ αργά. Αυτό θα περιορίσει την ποσότητα της θερμότητας που απελευθερώνεται, δίνοντας στη θερμότητα χρόνο να ρέει από το διάλυμα στο φιαλίδιο, τη φιάλη ή το ποτήρι όπου παρασκευάζουμε το διάλυμα.

2 Προσθέστε οξύ στο νερό και όχι το αντίστροφο

Το δεύτερο, μπορούμε εύκολα να το πετύχουμε προσθέτοντας πρώτα μια καλή ποσότητα καθαρού νερού ως μαξιλάρι και μετά προσθέτοντας το οξύ στο νερό υπό συνεχή ανάδευση. Εφόσον σε αυτή την περίπτωση το οξύ διαλύεται σε πολύ μεγάλο όγκο νερού, η θερμότητα κατανέμεται σε πολύ μεγαλύτερη μάζα και δεν προκαλεί τη δραματική αύξηση της θερμοκρασίας που οδηγεί σε πιτσίλισμα.

3 Χρησιμοποιήστε ένα λουτρό πάγου

Ένα άλλο πρόσθετο μέτρο που μπορεί να ληφθεί είναι η παρασκευή του διαλύματος σε δοχείο βυθισμένο σε λουτρό παγωμένου νερού. Η χαμηλή θερμοκρασία απαιτεί περισσότερη θερμότητα για να ζεσταθεί μέχρι να βράσει. Επιπλέον, η μεγάλη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του σημείου όπου αναμειγνύονται τα δύο συστατικά και του λουτρού πάγου επιταχύνει τη ροή της θερμότητας από το διάλυμα στο λουτρό πάγου, αναγκάζοντας το διάλυμα να κρυώσει πιο γρήγορα και έτσι να διαχέεται όλη η θερμότητα που απελευθερώνεται. μείγμα.

4 Όλα τα παραπάνω

Δεν υπάρχει λόγος να επιλέξουμε μόνο ένα από τα παραπάνω μέτρα, οπότε αν θέλουμε να είμαστε πιο σίγουροι μπορούμε να τα συνδυάσουμε όλα. Δηλαδή, προσθέτουμε πρώτα ένα μαξιλάρι νερό και μετά προσθέτουμε το οξύ σιγά σιγά και με συνεχή ανάδευση ενώ διατηρούμε τα πάντα δροσερά σε παγόλουτρο.

Πρόσθετες προφυλάξεις ασφαλείας κατά την παρασκευή διαλυμάτων ισχυρών οξέων από πυκνό οξύ

Η παρασκευή ενός διαλύματος οξέος ακολουθώντας τις παραπάνω συστάσεις ελαχιστοποιεί τις πιθανότητες ατυχημάτων. Ωστόσο, δεν τα ακυρώνει εντελώς. Είναι πάντα πιθανό κάτι να πάει στραβά, γι’ αυτό είναι απαραίτητο να ληφθούν άλλα πρόσθετα μέτρα ασφαλείας που είναι κοινά σε κάθε επιστημονικό εργαστήριο.

Τα μέτρα αυτά είναι:

• Φοράτε εργαστηριακά γάντια: τα γάντια από λατέξ ή νεοπρένιο είναι ανθεκτικά σε πολλές επιθετικές χημικές ουσίες όπως τα ισχυρά οξέα. Η χρήση γαντιών μας επιτρέπει να χειριζόμαστε με ασφάλεια τα εργαλεία που έρχονται σε επαφή με αυτές τις ουσίες, προστατεύοντας έτσι τα χέρια μας από εγκαύματα.
• Να φοράτε πάντα παλτό εργαστηρίου: το εργαστηριακό παλτό βοηθά στην προστασία του μεγαλύτερου μέρους του δέρματός μας από την επαφή με οποιαδήποτε χημική ουσία που μπορεί να μας πιτσιλίσει. Επίσης, σε περίπτωση πιτσιλιών αφαιρείται εύκολα χωρίς να έρθει σε επαφή με την πάσχουσα περιοχή.
• Φοράτε γυαλιά ασφαλείας: Τα μάτια είναι πολύ ευαίσθητα όργανα και ένα ισχυρό έγκαυμα από οξύ είναι πιθανό να οδηγήσει σε μερική ή πλήρη απώλεια της όρασης, η οποία μπορεί να αποφευχθεί με τη χρήση γυαλιών.
• Βεβαιωθείτε ότι η επείγουσα πλύση ματιών λειτουργεί: κάθε εργαστήριο θα πρέπει να διαθέτει ένα πλύσιμο ματιών που εκτοξεύει δύο πίδακες νερού για να απομακρύνει γρήγορα τυχόν πιτσιλιές χωρίς να χρειάζεται να χρησιμοποιήσουμε τα χέρια μας. Αυτός ο εξοπλισμός ασφαλείας θα πρέπει να ελέγχεται περιοδικά για να βεβαιωθείτε ότι λειτουργούν σωστά.
• Κρατήστε ένα διάλυμα εξουδετέρωσης στη διάθεσή σας: Ένα άλλο σημαντικό μέτρο ασφαλείας είναι να έχετε πάντα διαθέσιμο ένα υδατικό διάλυμα διττανθρακικού νατρίου 5% ή 10% . Αυτό το διάλυμα χρησιμοποιείται για την ταχεία εξουδετέρωση τυχόν διαρροής οξέος, αποφεύγοντας πιθανά πρόσθετα ατυχήματα.
• Εργασία σε απαγωγέα καπνού: πολλά συμπυκνωμένα οξέα ατμίζουν. Αυτό σημαίνει ότι, μέσα στη φιάλη, η υγρή φάση βρίσκεται σε ισορροπία με το οξύ ή τον ανυδρίτη που την παράγει στην αέρια φάση. Ξεσκεπάστε τη φιάλη, οι ατμοί μπορεί να είναι πολύ ερεθιστικοί για τα μάτια και το αναπνευστικό σύστημα, επομένως συνιστάται να αποκαλύπτετε αυτά τα συμπυκνωμένα αντιδραστήρια μόνο μέσα σε έναν απαγωγέα καπνού.

βιβλιογραφικές αναφορές

Fertiberia. (2005, 4 Ιανουαρίου). Δελτίο δεδομένων ασφαλείας για το νιτρικό οξύ (20% έως 70% HNO3) . https://www.ecosmep.com/cabecera/upload/fichas/7819.pdf

Hurum, D. (nd). Ασφάλεια Εργαστηρίου . Πανεπιστήμιο Northwestern. https://faculty.washington.edu/korshin/Class-486/AEESP-safety-notes.pdf

Traful. (2014, 4 Αυγούστου). Παρασκευή διαλύματος από οξύ του εμπορίου . Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=hgZMMh6056s

Αυτόνομο Πανεπιστήμιο της Μαδρίτης. (ν). ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΔΙΑΛΥΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΧΡΗΣΗ ΤΗΣ ΣΤΟΙΧΙΟΜΕΤΡΙΑΣ ΜΙΑΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ . http://www.qfa.uam.es/qb/practicas/P1-guion.pdf

Εθνικό Αυτόνομο Πανεπιστήμιο του Μεξικού. (ν). ΔΕΛΤΙΟ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ III ΥΔΡΟΧΛΩΡΙΚΟ ΟΞΥ . https://quimica.unam.mx/wp-content/uploads/2016/12/3hshcl.pdf

γείτονας του Πικάσο (2011, 6 Οκτωβρίου). Παρασκευή διαλυμάτων στο εργαστήριο . https://vecinadelpicasso.wordpress.com/2011/10/06/preparacion-de-dissoluciones-en-el-laboratorio/