如何在實驗室中處理強酸

酸是任何研究實驗室中常見和必需的化學物質。

毫無疑問，你用它們來調節溶液的pH值，清潔玻璃器皿和校準儀器。

但是如何安全地處理和處理酸呢?在你的研究生涯中，你可能需要處理的最強的酸是什麼?

在本文中，我們將回答這些問題。最後，你應該對一些特定的強酸有所了解，對普通酸的日常處理更有信心。

我們還會介紹一些常見的酸和一些特殊的酸。

安全注意事項:如何安全處理強酸

這篇文章中討論的化學物質是極其危險的。它們會導致嚴重燒傷，吸入有毒。如果製備過程的順序不正確，還存在爆炸的風險。

在開始工作前，請:

• 生成/讀取並簽署所有程序的風險評估。
• 生成/讀取和簽署所有化學品的COSHH表格。
• 如果這些程序對您的實驗室來說是新的，請告知您的安全官員。
• 如果可能的話，讓別人先演示一下這個過程。
• 在通風櫃正常工作。
• 隻準備你需要的酸。
• 戴上丁腈手套、安全眼鏡和實驗服。

本文不是風險評估。尊重這些化學物質以及你和你的同事的安全。

沒有:

• 把你臉上的任何東西都拿出來標記。
• 留下任何未標記的。
• 在沒有監督的情況下進行這項工作。

總:

• 將粘性標簽貼在容器附近/通風櫃上。
• 安全正確地處置廢物(見下文)。
• 如果你不確定，尋求建議。

順便說一句，我試著讓我的手遠離玻璃器皿和瓶子的縫隙，這樣我就不會不小心把酸倒在我的手或手腕上。這意味著當你把液體倒進量柱時，不要拿著量柱。

這需要一雙穩定的手和另一項技能——將液體從寬孔倒入窄孔，不濺出一滴。

一定要多多練習，因為這是一項很有價值的實驗室技能和生活技能。例如，如果你和我一樣是資產階級，你可以把一杯酒倒回瓶子裏。

但是，請做你覺得舒服的事情。

讓我們開始吧。

鹽酸

鹽酸(HCl)是你的現成的、快樂的購物酸。你會在實驗室裏用它做各種各樣的事情，包括:

• 調節溶液和緩衝液的pH值。
• 再生陽離子交換樹脂。
• 清洗玻璃器皿。

幸運的是，你不需要準備最濃縮的HCl，因為你可以直接從溶劑商店或網上購買。

如何在實驗室製備5M鹽酸

您需要處理HCl的最常見原因是當您為您的實驗室準備5M HCl來調整溶液的pH值。讓我們來看看如何做到這一點。首先，這裏有一些事實:

• 鹽酸的售價約為37%。
• 這相當於~ 12M。
• 這個濃度的鹽酸叫做發煙鹽酸。

製備5M HCl，稀釋比為5/12 = 0.416。

因此，我們需要0.416份發煙HCl和0.584份水來生成5M的HCl。

簡單地說，這意味著將42毫升發煙的HCl稀釋到58毫升水中，生成100毫升最終的5M HCl。以下是如何做到這一點的一步一步:

• 向Pyrex®燒杯中加入35毫升去離子水，輕輕攪拌。
• 使用巴斯德移液管，緩慢加入42毫升發煙HCl。
• 每次加入之前要清除油煙，不要讓水沸騰。
• 用去離子水將最終體積調至100ml。

簡單。

如何安全處理鹽酸

先看看你的當地規定，但我是這樣做的:

1. 用碳酸鈉或蘇打晶體中和它。
2. 或把它和大量的水一起倒入水槽。

如果你在裏麵溶解了有毒物質，就把它標記為腐蝕性廢物。想想那些魚。

硝酸

硝酸(HNO_3.)是另一種攻擊性強的酸，可能在你的實驗室裏到處都是。它是用來製造炸彈(TNT)和化肥(硝酸銨)的。其實驗室用途包括:

• ICP-MS溶出標準品和樣品。
• 有機化合物的硝化．
• 清潔玻璃器皿和陶瓷。

和HCl一樣，你不需要浪費時間製備硝酸。它有幾個等級:

• 70%的硝酸。集中的或技術等級的用於清洗。
• 90%的硝酸。黃色的發煙等級。用於製造肥料。
• 98%的硝酸。發煙等級。用於製造火箭燃料。

70%的硝酸(或更少)是你在實驗室裏會得到的。幸運的是，你不需要擔心其他分數。

如何處置HNO_3.安全

請參閱上述“如何安全處理HCl”。

王水

讓我們進入更有趣，更奇異，更危險的東西。

Aqua regia在拉丁語中是皇家之水的意思。它之所以得名，是因為它可以溶解黃金和鉑金等貴金屬。

它是發煙(37%)鹽酸和濃縮(70%)硝酸的3:1混合物。

它有很多用途，包括:

• 清潔metal-contaminated玻璃器皿。
• 清潔其他頑固的化學汙染物。
• 清洗用於熱重分析的坩堝。
• 清潔NMR管。
• ICP-MS溶出標準品和樣品。
• 蝕刻。

它作為清洗劑的應用顯然與它溶解頑固、不溶物種的能力有關。

因此，知道如何自信而安全地準備王水是很有幫助的，尤其是如果你擁有高級或技術職位。

如何在實驗室製備王水

從一開始就需要注意的事情包括:

• 一定要使用耐熱玻璃容器。王水可以溶解一些塑料。
• 切勿密封任何盛有王水的容器。
• 千萬不要儲存王水。隨時準備新鮮的食物。
• 最後的體積能被4整除。

最後一點的原因是3:1的比例。

您不需要非常精確—大約毫升就可以了。

因此，體積可以被4整除，省去了不必要的移液步驟(這都增加了風險)，意味著你可以填滿量瓶，直到主要的麵額。30和10毫升或45和15毫升。

以下是我在實驗室安全配製王水的方法:

1. 將三份發煙的HCl倒入一個量筒，一份濃縮HNO_3.放入另一個量筒中。使用兩個不同大小的量筒來避免混淆。
2. 將一個幹淨的耐熱玻璃燒杯放在通風櫃的隔熱墊上。將冒煙的鹽酸倒入燒杯中。
3. 慢慢地將濃硝酸加入冒煙的鹽酸中。而不是反過來!
4. 根據您的用途立即使用王水。

關於點1和點3，這是因為HCl和HNO_3.反應生成氯化亞硝基(NOCl)和氯氣(和一些水)。氯氣混合後立即釋放，亞硝基氯化物分解為一氧化氮(NO)和氯氣。

所有這些產品都是有毒的。

如果我們把鹽酸倒進硝酸中，所有這些有害的產物就會立刻釋放出來，而且可能會發生爆炸。

如果我們將硝酸慢慢加入鹽酸中，反應就會緩慢進行。多餘的熱量被允許消散，有毒氣體逐漸演化。

有毒氣體的進化也是為什麼我們從不儲存王水，尤其是不要把它放在密封容器裏。

當氣體在密封的瓶子裏積聚時會發生什麼?它爆炸!

因王水處理不當發生爆炸．

關於第四點，這是因為王水隨著時間的推移會失去效力(盡管它仍然是酸性的)。準備好之後，你會發現它變成了黃色或橙色。

就像魔鬼的Irn-Bru。

王水是黃色的，因為溶解的氯氣和亞硝基氯化物是黃色的。這些氣體會隨時間逸出。這就是王水失去效力的原因(見處置)。

如果你用王水清洗物體，用一對舌頭處理它，然後衝洗或浸泡在大量的水裏。小心不要濺到水!

如何安全處理王水

不要在你的研究所違反任何地方規定，但我是這樣處理實驗室裏的王水的:

1. 放置一整夜，讓亞硝基氯化物完全分解。
2. 用碳酸鈉或蘇打晶體中和它。
3. 把它和大量的水一起倒入水槽。

如果你很趕時間，或者準備了超過100毫升的咖啡:

1. 倒入大量的冰塊。
2. 用碳酸鈉或蘇打晶體中和它。
3. 把它和大量的水一起倒入水槽。

冰有兩個作用。當王水融化時，它會稀釋王水，並吸收王水稀釋時產生的稀釋熱。

讓它過夜，讓亞硝基氯分解就等於把它轉化成HCl。你會發現它的黃色已經消失了。

雖然不完全安全，但還是有進步的。

如果你已經用王水溶解了大量的有毒化學物質(如金屬)，中和它，並根據你的研究所的規定將其作為危險廢物簽署。

食人魚的解決方案

一種可怕的化學物質應該這樣命名。用“王水”這種浮誇的名字來稱呼危險物種對任何人都沒有好處。

我敢打賭，像“慢死解決方案”或“輪床顆粒”這樣的試劑，可能會比那些有“天使的酸．”

也就是說,FOOF而且draculin都是合法的化學名稱。還有一種信號蛋白叫做‘諾金’所以，有些人同意我的觀點。

然而，字麵上的名字是食人魚解決方案唯一的好處。

這是一種濃縮(98%)硫酸(H₂所以₄)和30% w/v過氧化氫(H₂O₂）.

值得慶幸的是，它不像王水那樣被廣泛使用。其主要用途包括:

• 刪除跟蹤玻璃器皿中的有機物含量。
• 蝕刻。

我說的痕跡，就是指痕跡。

食人魚溶液與有機物反應劇烈，接觸少量就會開始沸騰。

因此，在使用前盡可能徹底地清潔所有容器，並確保它們完全幹燥。食人魚溶液會自燃紙張和丙酮接觸就會爆炸。

為了讓大家明白它的可怕。食人魚溶液會溶解骨頭．

如何在實驗室配製水虎魚溶液

希望你永遠不需要準備食人魚溶液。如果你這樣做了，下麵是安全的方法:

1. 將三份濃硫酸倒入一個量筒，將一份30% w/v的過氧化氫倒入另一個量筒。使用兩個不同大小的量筒來避免混淆。
2. 將一個幹淨的耐熱玻璃燒杯放在通風櫃的隔熱墊上。向燒杯中倒入濃硫酸。
3. 將雙氧水慢慢加入濃硫酸中。而不是反過來!
4. 讓食人魚溶液冷卻大約半個小時。
5. 按照預期的應用程序使用。

我講了配製王水的安全規程保證你的安全，避免重蹈覆轍。

所有關於王水的製備、處理和處置的安全信息都適用於食人魚溶液。

雖然化學物質不同，但它仍然會自發地生成氣體，隨著時間的推移會失去效力，如果在過氧化氫中加入硫酸，還會爆炸。

你可能想做一些不同的事情，包括:

• 戴厚的橡膠手套，袖口加長。
• 戴麵罩。
• 中和任何泄漏之前擦拭起來。

較厚的手套比薄丁腈手套提供更多的保護，因為薄丁腈手套極容易撕裂。

如果你試圖在中和水虎魚溶液之前擦掉溢出的水虎魚溶液，它會把組織變成灰燼。希望你不會灑出來。但是如果你需要，在溢出的液體上加5倍多的冰，然後用氫氧化鈉中和。

考慮到它是一種多麼小眾的化學物質，你可能永遠都不需要準備它。唷!

如何安全處理食人魚溶液

如果你必須做好準備，下麵是如何安全地清除它的方法。

1. 留一晚上充分反應。
2. 在水中稀釋至10%以下。
3. 用碳酸鈉或蘇打晶體等中和它。
4. 小體積(50-100毫升)可以通過水槽衝洗。
5. 大量的垃圾應作為危險廢物收集起來。

注意:如需第5步，可在廢棄容器中加入少量食人魚溶液，觀察有無反應。如果沒有反應，繼續倒入稀釋後的水虎魚溶液。理想情況下，使用帶通風帽的容器。

四氯化鈦

好的。這隻是為了好玩，因為這篇文章的其餘部分都有點嚇人。

四氯化鈦(TiCl₄)是一種強劉易斯酸，也被稱為癢——盡管如果你把它灑在自己身上，它的作用會更大一些。

哦，你知道為什麼叫癢嗎?

總之，它的主要用途包括:

• 生產鈦金屬。
• 製備二氧化鈦顏料(TiO₂）.

但氯化鈦的主要特點是它的化學性質難以置信的發煙性!

打開蓋子(肯定是在通風櫃裏)，它會立刻產生大量的白煙。

別太著急，記住——這種煙霧是鹽酸煙霧和二氧化鈦的混合物。這不是一個對肺很友好的組合。

當它以容器、袋子或容器的形式到達時，您知道它是有風險的(圖1)。

如何在實驗室製備四氯化鈦

你不需要做這個。你可以直接從貨架上買．

這是一種在室溫下易揮發的液體，必須在通風櫃中使用。穿戴與處理強酸相同的個人防護裝備。

就像我說的，更多的是為了好玩，但是如果你準備了二氧化鈦功能化的表麵，你可能會需要它。

如何安全處理四氯化鈦

如果你最終使用了一些:

1. 用碳酸鈉或蘇打晶體等中和它。
2. 根據當地規定，把它作為危險廢物簽字。

或者，用蛭石把它吸收掉，作為固體廢物。

如何處理強酸總結

我們已經看到(希望沒有嗅出)一些極端的酸。

雖然很利基，但在你的研究生涯中，你可能需要偶爾準備它們。尤其是王水，雖然稀有，但在清潔協議中偶爾會出現。

所以，你有一些參考資料可以返回來看看如何準備，處理和處理強效酸。雖然這篇文章是專門針對五種酸編寫的，但它應該能讓你在處理其他酸性和腐蝕性溶液時樹立一些信心。

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