คุณควรเติมกรดลงในน้ำหรือไม่?

สารละลายกรด โดยเฉพาะกรดแก่บางชนิด เช่น กรดซัลฟิวริกและกรดไนตริก เป็นหนึ่งในสารละลายที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในห้องปฏิบัติการเพื่อวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกัน ด้วยเหตุผลนี้ สิ่งสำคัญคือต้องรู้วิธีเตรียมอย่างถูกต้อง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพิจารณาว่าสารเหล่านี้มีอันตรายเพียงใดเมื่อมีความเข้มข้นสูง

สารละลายคือของผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันระหว่างส่วนประกอบตั้งแต่สององค์ประกอบขึ้นไป ซึ่งหนึ่งในนั้นทำหน้าที่เป็นตัวทำละลาย แม้ว่าการเตรียมอาจดูเหมือนง่าย แต่การผสมส่วนประกอบสองอย่างในสัดส่วนที่เหมาะสมนั้นไม่ใช่เรื่องง่ายๆ และนั่นแหล่ะ ในความเป็นจริงแล้ว ลำดับการผสมส่วนประกอบและขั้นตอนขั้นกลางที่ต้องดำเนินการเมื่อทำการผสมมีความสำคัญ แม้ว่าผลลัพธ์สุดท้ายจะเหมือนกันทุกประการก็ตาม

สิ่งนี้ทำให้เราถามตัวเองเมื่อเตรียมสารละลายกรดแก่ เราควรเติมอะไรก่อน กรด (ตัวถูกละลาย) หรือน้ำ (ตัวละลาย) กล่าวอีกนัยหนึ่งเราควรเติมน้ำลงในกรดหรือควรทำอย่างอื่น?

คำตอบคือ ในการเตรียมสารละลายกรด เราควรเริ่มจาก การเติมน้ำบริสุทธิ์ก่อนเสมอ แล้วค่อย ๆ เติมกรดลงไปในน้ำ ในหัวข้อต่อไปนี้ เราจะเรียนรู้ว่าเหตุใดการเตรียมสารละลายกรดแก่จึงเป็นอันตรายอะไรคือความเสี่ยงที่เกี่ยวข้อง มาตรการความปลอดภัยใดที่เราควรใช้เมื่อทำงานกับสารประเภทนี้ และขั้นตอนที่จำเป็นในการเตรียมสารละลายของกรดแก่คืออะไร กรดอย่างปลอดภัย ปลอดภัย

ความเสี่ยงของการเตรียมสารละลายกรดแก่

วิธีการเตรียมสารละลายมีความเกี่ยวข้องโดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของการเตรียมสารละลายจากกรดเข้มข้น การทำเช่นนี้ผิดวิธีหรือผิดลำดับอาจเป็นอันตรายได้ นำไปสู่ การรั่วไหลของกรดเข้มข้น หรือการกระเด็นที่เป็นอันตรายซึ่ง อาจทำให้ผิวหนัง ดวงตา หรือเยื่อเมือกไหม้อย่างรุนแรงได้

เหตุผลเบื้องหลังคือกระบวนการละลายและไอออไนเซชันของกรดแก่นั้นคายความร้อนมาก (กล่าวคือ ปล่อยความร้อนออกมามาก) หากไม่มีการป้องกันที่เหมาะสม ความร้อนทั้งหมดนี้จะเข้มข้นในน้ำปริมาณเล็กน้อย ให้ความร้อนอย่างรวดเร็วจนถึงจุดเดือดและทำให้สารละลายเดือดรุนแรงซึ่งพ่นกรดเข้มข้นไปทุกทิศทาง การกระเด็นเหล่านี้อาจเป็นอันตรายมากและหากเราไม่ระวัง เราอาจตาบอดหรือในกรณีที่ดีที่สุดคือมีรอยไหม้บนผิวหนัง

จะหลีกเลี่ยงการกระเด็นเมื่อเจือจางกรดเข้มข้นเข้มข้นได้อย่างไร?

กุญแจสำคัญในการเตรียมสารละลายอย่างปลอดภัยคือการทำความเข้าใจว่าอะไรเป็นสาเหตุของการกระเด็นเพื่อให้คุณหลีกเลี่ยงได้ อย่างที่เราเพิ่งเห็น ปัญหาคือความร้อนจำนวนมากที่ปล่อยออกมาจากการละลายและไอออไนซ์กรดในน้ำ

เป็นไปไม่ได้ที่จะป้องกันไม่ให้ความร้อนนี้ถูกปล่อยออกมา อย่างไรก็ตาม เราสามารถทำให้มันถูกปล่อยออกมาในลักษณะที่ควบคุมได้ หรือเราสามารถทำตามขั้นตอนเพื่อกระจายความร้อนทั้งหมดอย่างรวดเร็ว ซึ่งจะช่วยป้องกันไม่ให้สารละลายร้อนพอที่จะเดือดได้ ต่อไปนี้เป็นสามวิธีในการบรรลุเป้าหมายเหล่านี้

1 ผสมอย่างช้าๆ

ขั้นแรกสามารถทำได้โดยการผสมสองส่วนคือน้ำและกรดอย่างช้าๆ วิธีนี้จะจำกัดปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมา ทำให้มีเวลาให้ความร้อนไหลจากสารละลายไปยังขวด ขวดแก้ว หรือบีกเกอร์ที่เรากำลังเตรียมสารละลาย

2 เติมกรดลงในน้ำ ไม่ใช่วิธีอื่น

อย่างที่สอง เราสามารถทำได้ง่าย ๆ โดยเติมน้ำบริสุทธิ์ในปริมาณที่เหมาะสมเป็นเบาะก่อน จากนั้นจึงเติมกรดลงในน้ำภายใต้การกวนอย่างต่อเนื่อง เนื่องจากกรดจะละลายในน้ำปริมาณมาก ในกรณีนี้ ความร้อนจะกระจายไปทั่วมวลที่ใหญ่กว่ามาก และไม่ทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้นอย่างมากจนทำให้เกิดการกระเซ็น

3 ใช้อ่างน้ำแข็ง

มาตรการเพิ่มเติมอีกประการหนึ่งที่สามารถดำเนินการได้คือการเตรียมสารละลายในภาชนะที่แช่อยู่ในอ่างน้ำแข็ง อุณหภูมิต่ำต้องใช้ความร้อนมากขึ้นเพื่อให้เดือด นอกจากนี้ ความแตกต่างของอุณหภูมิที่มากระหว่างจุดที่ส่วนประกอบทั้งสองถูกผสมและอ่างน้ำแข็งช่วยเร่งการไหลของความร้อนจากสารละลายไปยังอ่างน้ำแข็ง ทำให้สารละลายเย็นลงเร็วขึ้น และทำให้ความร้อนที่ปล่อยออกมาทั้งหมดกระจายออกไป สำหรับ ผสม.

4 ทั้งหมดที่กล่าวมา

ไม่มีเหตุผลใดที่จะต้องเลือกมาตรการข้างต้นเพียงข้อใดข้อหนึ่ง ดังนั้น หากเราต้องการให้แน่ใจมากขึ้น ก็สามารถรวมทั้งหมดเข้าด้วยกันได้ นั่นคือ ก่อนอื่นเราเติมน้ำหนึ่งฟอง จากนั้นเติมกรดอย่างช้าๆ และกวนอย่างต่อเนื่องในขณะที่ทำให้ทุกอย่างเย็นในอ่างน้ำแข็ง

ข้อควรระวังเพื่อความปลอดภัยเพิ่มเติมเมื่อเตรียมสารละลายกรดแก่จากกรดเข้มข้น

การเตรียมสารละลายกรดตามคำแนะนำข้างต้นช่วยลดโอกาสเกิดอุบัติเหตุ อย่างไรก็ตามมันไม่ได้ทำให้เป็นโมฆะอย่างสมบูรณ์ เป็นไปได้เสมอที่จะเกิดข้อผิดพลาด ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงจำเป็นต้องใช้มาตรการความปลอดภัยเพิ่มเติมอื่นๆ ที่พบได้ทั่วไปในห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ใดๆ

มาตรการเหล่านี้คือ:

• สวมถุงมือสำหรับห้องปฏิบัติการ:ถุงมือยางหรือนีโอพรีนมีความทนทานต่อสารเคมีที่มีฤทธิ์รุนแรงหลายชนิด เช่น กรดแก่ การใช้ถุงมือช่วยให้เราสามารถจับเครื่องมือที่สัมผัสกับสารเหล่านี้ได้อย่างปลอดภัย จึงช่วยปกป้องมือของเราจากการไหม้
• สวมเสื้อกาวน์แล็บเสมอเสื้อกาวน์จะช่วยปกป้องผิวหนังส่วนใหญ่ของเราจากการสัมผัสกับสารเคมีที่อาจกระเด็นใส่เรา นอกจากนี้ ในกรณีของน้ำกระเซ็น ยังสามารถถอดออกได้ง่ายโดยไม่ต้องสัมผัสกับบริเวณที่ได้รับผลกระทบ
• สวมแว่นตานิรภัย:ดวงตาเป็นอวัยวะที่บอบบางมาก และการเผาไหม้ของกรดที่รุนแรงอาจทำให้สูญเสียการมองเห็นบางส่วนหรือทั้งหมด ซึ่งสามารถหลีกเลี่ยงได้ด้วยการสวมแว่นตา
• ตรวจสอบให้แน่ใจว่าอ่างล้างตาฉุกเฉินใช้งานได้:ห้องปฏิบัติการทุกแห่งควรมีอ่างล้างตาที่พ่นน้ำออกมา 2 หัวฉีดเพื่อขจัดสิ่งที่กระเด็นออกมาอย่างรวดเร็วโดยไม่ต้องใช้มือ ควรตรวจสอบอุปกรณ์ความปลอดภัยเหล่านี้เป็นระยะเพื่อให้แน่ใจว่าทำงานได้อย่างถูกต้อง
• เตรียมสารละลายที่ทำให้เป็นกลางไว้ในมือ: มาตรการความปลอดภัยที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือ ต้องมีสารละลาย โซเดียมไบคาร์บอเนต 5% หรือ 10% อยู่ในมือ เสมอ วิธีการแก้ปัญหานี้ใช้เพื่อทำให้กรดที่หกเป็นกลางอย่างรวดเร็ว หลีกเลี่ยงอุบัติเหตุที่อาจเกิดขึ้นเพิ่มเติม
• การทำงานในตู้ดูดควัน:กรดเข้มข้นหลายชนิดกำลังคุกรุ่น ซึ่งหมายความว่าภายในขวด เฟสของของเหลวจะอยู่ในสภาวะสมดุลกับกรดหรือแอนไฮไดรด์ที่ก่อตัวขึ้นในเฟสของแก๊ส เปิดฝาขวด ไอระเหยอาจระคายเคืองต่อดวงตาและระบบทางเดินหายใจได้ ดังนั้น ขอแนะนำให้เปิดใช้น้ำยาทำปฏิกิริยาเข้มข้นเหล่านี้ในตู้ดูดควันเท่านั้น

อ้างอิง

เฟอร์ทีเรีย. (2548, 4 มกราคม). เอกสารข้อมูลความปลอดภัยสำหรับกรดไนตริก (20% ถึง 70% HNO3 ) https://www.ecosmep.com/cabecera/upload/fichas/7819.pdf

Hurum, D. (น.). ความปลอดภัยในห้องปฏิบัติการ มหาวิทยาลัยนอร์ธเวสเทิร์น. https://faculty.washington.edu/korshin/Class-486/AEESP-safety-notes.pdf

แย่ (2557, 4 สิงหาคม). การเตรียมสารละลายจากกรดทางการค้า ยูทูบ. https://www.youtube.com/watch?v=hgZMMh6056s

มหาวิทยาลัยอิสระแห่งมาดริด (น). การเตรียมสารละลายและ การใช้ปริมาณสารสัมพันธ์ของปฏิกิริยาเคมี http://www.qfa.uam.es/qb/practicas/P1-guion.pdf

มหาวิทยาลัยอิสระแห่งชาติเม็กซิโก (น). แผ่นความปลอดภัย III กรดไฮโดรคลอริก https://quimica.unam.mx/wp-content/uploads/2016/12/3hshcl.pdf

เพื่อนบ้านของปิกัสโซ (2554, 6 ตุลาคม). การเตรียมสารละลายในห้องปฏิบัติการ https://vecinadelpicasso.wordpress.com/2011/10/06/preparacion-de-dissoluciones-en-el-laboratorio/