你是否经常会遇到化学试剂变质的烦恼?你的化学试剂,是否也会在贮存过程出现一些问题?对于变质的化学试剂,不仅直接影响实验结果,还有可能造成实验事故,所以大家一定要引起重视。本期我们将从内因和外因两方面来分析化学试剂变质的原因,并提出对应的防范措施和解决办法,希望对大家有所帮助!
01. 化学试剂变质的“元凶”|
02. 缓解和预防变质的方法一、化学试剂变质的 “元凶”
01. 化学试剂变质的“元凶”|
02. 缓解和预防变质的方法一、化学试剂变质的 “元凶”
化学试剂会发生变质,一般取决于取决于内、外两个方面的因素:内因:试剂本身化学结构所决定的理化性质;
外因:试剂所处的环境条件。这里环境主要是指贮存的温度、光照和介质。引发和促使化学试剂发生变化的原因,大致可归纳如下:
1. 挥发挥发是挥发性试剂造成试剂损耗、浓度改变、规格下降的最常见的原因。
(1)挥发性试剂的一般特点是:分子量较小、沸点较低;
(2)常见的无机试剂:浓盐酸、浓硝酸、发烟硫酸等;
(3)常见的有机试剂:碳原子数较少的液态物质,如:甲醇、乙醇、石油醚、汽油等。
2. 升华具有升华性质的一类试剂一般是升华热较少的分子晶体。实验室里一般有室温下升华的试剂(如碘萘等)和受热条件下升华的试剂(如硫与氯化汞)两种。
3. 潮解和稀释
(1)潮解:能发生潮解的化学试剂为数不多,它们大部分是易溶性化合物,一般阴离子半径远小于阳离子半径,也有阴阳离子半径相近而阳离子所带电荷较多。此类试剂吸收水分在表面形成饱和溶液后,若产生的水蒸气气压小于空气中的水蒸气分压,潮解将继续进行,直至全部形成溶液。如:氢氧化钠、碱石灰等,有机物中易潮的有:醋酸钠、醋酸铵等。
(2)稀释: 是指试剂溶液吸收空气中的水分导致浓度下降变稀的现象。发生原因与潮解一样,是外界水蒸气分压大于试剂的水蒸气分压所致。易发生稀释现象的常见试剂有浓硫酸、正磷酸、乙二醇等。
4. 风化风化的原因和潮解相反,是结晶水合物的水蒸气分压高于空气中水蒸气分压的缘故。空气越干燥,风化速度越快。实验室中常见的易风化剂有:Na2CO3•10H2O、Na2SO4•7H2O、CuSO4•5H2O、MgSO4•7H2O、ZnSO4•7H2O等。发生风化虽未波及试剂的化学性质,但使试剂外观改变,质量减少。
5. 浓缩和析晶浓缩和析晶虽对瓶中试剂性质影响不大,但也会改变其浓度、规格和外观。对某些溶点较低的有机物,在外界温度下降较大的情况下,也会发生析晶现象,比较明显的例子是冰醋酸。
6. 水解容易水解的盐类试剂大都具有共价键,凡是强酸和弱碱和弱酸和弱碱所生成的盐,遇水都会发生不同程度的水解。实验室中一些金属元素的卤化物很容易水解,如:TiCl4、AlCl3、FeCl3、SnCl2等,此类试剂可因易吸水水解而变质,易水解的有机物是含有酰基的化合物,如:酯、酰卤等物质。
7. 分解试剂的分解速度通常和环境温度密切相关,温度高分解速度加快。通常易分解的二元化合物其化学键键能较低。键能越低,越易分解,例如:碘化合物就比溴化物更易分解。
(1)有的分解反应还和试剂的含水量有关,如:硫酸氢铵,含水量越大,温度越高分解速度也越快。
(2)含氧酸盐,如:硝酸盐、高锰酸盐则要在受热时才发生分解。
8. 氧化和还原通常易被氧化的是标准电极电位低,具有还原性的试剂,它的名称中常带有“低”或“亚”字。还有部分活泼金属和非金属单质,过氧化物及某些有机试剂,常见的有:硫酸亚铁、硫酸亚铁铵、亚硫酸、无水亚硫酸钠、钠、钾、钙、锌粉、还原铁粉、乙醛等。还原性越强的试剂越易因氧化而变质,使其氧化的原因是空气中的氧和具有氧化性的杂质所为。标准电极电位较高的试剂,在以固态形式存在时,通常在空气中比较稳定,如:高锰酸钾、重铬酸钾等。以溶液存在时就易和空气中的一些还原性杂质,如H2S,SO2等作用而变质,如:KMnO4、K3【Fe(CN)6】等溶液。
9. 非氧化——还原反应有些试剂的变质并非一定要引起元素价态的变化,即发生非氧化——还原反应也能使其失效。实验室中最常见的实例,如:生石灰因吸收水分变成熟石灰,进一步吸收二氧化碳而失效;氢氧化钠和氢氧化钾固体也因吸收二氧化碳而带有杂质,若长期暴露在空气中则完全转化成碳酸盐;此外,氧化镁、氧化钡、氢氧化钡也应防止它们和空气中二氧化碳反应
10. 光化学反应光作为一种能量也能使某些试剂反应而变质,光能引发分解反应导致银盐分解就是实例。光也能引发氧化反应,如:苯甲醛在光照下,易被空气氧化成苯甲酸,苯胺则能从无色变成棕色;碘化汞、邻苯三酚、氯仿,硫酸汞、亚铁氰化钾等也易发生光化学反应。
11. 霉变霉变指在化学试剂中霉菌滋生繁殖的现象。在空气中尘埃里含有无数菌类微生物,在一定温度条件下就能繁衍。实验室中的碳水化合物,酯类、蛋白质类试剂,含有氮、硫、磷的有机试剂正是菌类繁衍的良好营养物质和温床。上述试剂只要密闭不严与空气有所接触皆可发生霉变。
外因:试剂所处的环境条件。这里环境主要是指贮存的温度、光照和介质。引发和促使化学试剂发生变化的原因,大致可归纳如下:
1. 挥发挥发是挥发性试剂造成试剂损耗、浓度改变、规格下降的最常见的原因。
(1)挥发性试剂的一般特点是:分子量较小、沸点较低;
(2)常见的无机试剂:浓盐酸、浓硝酸、发烟硫酸等;
(3)常见的有机试剂:碳原子数较少的液态物质,如:甲醇、乙醇、石油醚、汽油等。
2. 升华具有升华性质的一类试剂一般是升华热较少的分子晶体。实验室里一般有室温下升华的试剂(如碘萘等)和受热条件下升华的试剂(如硫与氯化汞)两种。
3. 潮解和稀释
(1)潮解:能发生潮解的化学试剂为数不多,它们大部分是易溶性化合物,一般阴离子半径远小于阳离子半径,也有阴阳离子半径相近而阳离子所带电荷较多。此类试剂吸收水分在表面形成饱和溶液后,若产生的水蒸气气压小于空气中的水蒸气分压,潮解将继续进行,直至全部形成溶液。如:氢氧化钠、碱石灰等,有机物中易潮的有:醋酸钠、醋酸铵等。
(2)稀释: 是指试剂溶液吸收空气中的水分导致浓度下降变稀的现象。发生原因与潮解一样,是外界水蒸气分压大于试剂的水蒸气分压所致。易发生稀释现象的常见试剂有浓硫酸、正磷酸、乙二醇等。
4. 风化风化的原因和潮解相反,是结晶水合物的水蒸气分压高于空气中水蒸气分压的缘故。空气越干燥,风化速度越快。实验室中常见的易风化剂有:Na2CO3•10H2O、Na2SO4•7H2O、CuSO4•5H2O、MgSO4•7H2O、ZnSO4•7H2O等。发生风化虽未波及试剂的化学性质,但使试剂外观改变,质量减少。
5. 浓缩和析晶浓缩和析晶虽对瓶中试剂性质影响不大,但也会改变其浓度、规格和外观。对某些溶点较低的有机物,在外界温度下降较大的情况下,也会发生析晶现象,比较明显的例子是冰醋酸。
6. 水解容易水解的盐类试剂大都具有共价键,凡是强酸和弱碱和弱酸和弱碱所生成的盐,遇水都会发生不同程度的水解。实验室中一些金属元素的卤化物很容易水解,如:TiCl4、AlCl3、FeCl3、SnCl2等,此类试剂可因易吸水水解而变质,易水解的有机物是含有酰基的化合物,如:酯、酰卤等物质。
7. 分解试剂的分解速度通常和环境温度密切相关,温度高分解速度加快。通常易分解的二元化合物其化学键键能较低。键能越低,越易分解,例如:碘化合物就比溴化物更易分解。
(1)有的分解反应还和试剂的含水量有关,如:硫酸氢铵,含水量越大,温度越高分解速度也越快。
(2)含氧酸盐,如:硝酸盐、高锰酸盐则要在受热时才发生分解。
8. 氧化和还原通常易被氧化的是标准电极电位低,具有还原性的试剂,它的名称中常带有“低”或“亚”字。还有部分活泼金属和非金属单质,过氧化物及某些有机试剂,常见的有:硫酸亚铁、硫酸亚铁铵、亚硫酸、无水亚硫酸钠、钠、钾、钙、锌粉、还原铁粉、乙醛等。还原性越强的试剂越易因氧化而变质,使其氧化的原因是空气中的氧和具有氧化性的杂质所为。标准电极电位较高的试剂,在以固态形式存在时,通常在空气中比较稳定,如:高锰酸钾、重铬酸钾等。以溶液存在时就易和空气中的一些还原性杂质,如H2S,SO2等作用而变质,如:KMnO4、K3【Fe(CN)6】等溶液。
9. 非氧化——还原反应有些试剂的变质并非一定要引起元素价态的变化,即发生非氧化——还原反应也能使其失效。实验室中最常见的实例,如:生石灰因吸收水分变成熟石灰,进一步吸收二氧化碳而失效;氢氧化钠和氢氧化钾固体也因吸收二氧化碳而带有杂质,若长期暴露在空气中则完全转化成碳酸盐;此外,氧化镁、氧化钡、氢氧化钡也应防止它们和空气中二氧化碳反应
10. 光化学反应光作为一种能量也能使某些试剂反应而变质,光能引发分解反应导致银盐分解就是实例。光也能引发氧化反应,如:苯甲醛在光照下,易被空气氧化成苯甲酸,苯胺则能从无色变成棕色;碘化汞、邻苯三酚、氯仿,硫酸汞、亚铁氰化钾等也易发生光化学反应。
11. 霉变霉变指在化学试剂中霉菌滋生繁殖的现象。在空气中尘埃里含有无数菌类微生物,在一定温度条件下就能繁衍。实验室中的碳水化合物,酯类、蛋白质类试剂,含有氮、硫、磷的有机试剂正是菌类繁衍的良好营养物质和温床。上述试剂只要密闭不严与空气有所接触皆可发生霉变。
二、缓解和防止变质的方法
为了降低试剂损耗,缓解试剂的变质,通常可采取以下方法与措施:
1. 密封这是最普遍通用的方法。试剂瓶的材料和密封程度应根据试剂性质而定。如:强腐蚀的“三酸”和液溴,可用带磨口玻璃的试剂瓶,或是有塑料衬垫的螺旋盖的玻璃瓶,氢氟酸则应密封贮藏在银制或塑料制容器内等。密封适用于易挥发、升华、潮解、稀释、风化、水解和氧化还原、霉变的所有化学试剂。对于极易分解产生气体的试剂,一般不完全密封,要适当留有余地,否则可能使容器破裂。除了一般密封外,可再加蜡封,或用自制硝罗酊封口,如:三氯化铝、五氧化二磷等。
2. 隔离能和空气、水作用的试剂,如:很活泼的金属和非金属,应隔离存放在对试剂相对而言稳定的液体或惰气之中,钾、钠、钙浸没在机油中,黄磷则浸没在水中贮放。这种隔离方法也称液封法,前者叫油封,后者叫水封。水封存也可使某些容易挥发的试剂减少损耗。如:在装有液态溴、二硫化碳的试剂中加一薄层水,就能大大减少挥发损失和空气污染。实验室中无机、有机试剂种类繁多,性质各异,应注意合理分类存放。有机物、无机物分开,普通药品和危险的分开,氧化剂和易燃物、还原剂分解、易挥发性酸和碱分开。做到这几个分开,一可避免药品间的不良影响,二则即使有意外事故发生,也能免除药品的相互作用,而产生更大的隐患。
3. 避光通常采用遮光性能较好的深棕色试剂瓶。将试剂放在暗处或遮光的专用试剂柜中。也可用照相纸的黑色厚纸包裹试剂瓶,如:浓硝酸、碘化钾、碘化钠、氯化汞的贮存等。
4. 低温普通挥发性试剂常放置在阴冷处,如:浓硝酸、浓盐酸、氨水等。某些特殊的生化试剂则要贮放在水箱或冰箱之中,如:酶试剂等。
5. 通风尽管装化学试剂的容器一般都处于密封状态,但也难免有跑、冒、漏、泄情况发生,在夏季高温天气,更易形成爆炸性混合气体,因此,贮藏室必须通风良好,应安装专用排风扇,并经常开启,使空气流通。
6. 适时配制和使用应根据某些试剂的特性,特别是一些极易变质失效的试剂,应做到适时配制、适时使用和及时处理。例如:极易氧化的氢硫酸溶液、氯水、溴水、碘水最好适时制备及时使用;做银镜反应的硝酸银溶液、氨水、乙醛溶液配好后,应及时使用才不致影响效果;硫酸亚铁溶液配好后应加些还原铁粉才能使其不被氧化;淀粉、蔗糖、蛋白质的溶液在使用后应及时清洗试剂瓶,以防霉变。上述诸种试剂在配制时除应注意适时外,配制数量也应根据需要而定,以免过剩造成浪费。
1. 密封这是最普遍通用的方法。试剂瓶的材料和密封程度应根据试剂性质而定。如:强腐蚀的“三酸”和液溴,可用带磨口玻璃的试剂瓶,或是有塑料衬垫的螺旋盖的玻璃瓶,氢氟酸则应密封贮藏在银制或塑料制容器内等。密封适用于易挥发、升华、潮解、稀释、风化、水解和氧化还原、霉变的所有化学试剂。对于极易分解产生气体的试剂,一般不完全密封,要适当留有余地,否则可能使容器破裂。除了一般密封外,可再加蜡封,或用自制硝罗酊封口,如:三氯化铝、五氧化二磷等。
2. 隔离能和空气、水作用的试剂,如:很活泼的金属和非金属,应隔离存放在对试剂相对而言稳定的液体或惰气之中,钾、钠、钙浸没在机油中,黄磷则浸没在水中贮放。这种隔离方法也称液封法,前者叫油封,后者叫水封。水封存也可使某些容易挥发的试剂减少损耗。如:在装有液态溴、二硫化碳的试剂中加一薄层水,就能大大减少挥发损失和空气污染。实验室中无机、有机试剂种类繁多,性质各异,应注意合理分类存放。有机物、无机物分开,普通药品和危险的分开,氧化剂和易燃物、还原剂分解、易挥发性酸和碱分开。做到这几个分开,一可避免药品间的不良影响,二则即使有意外事故发生,也能免除药品的相互作用,而产生更大的隐患。
3. 避光通常采用遮光性能较好的深棕色试剂瓶。将试剂放在暗处或遮光的专用试剂柜中。也可用照相纸的黑色厚纸包裹试剂瓶,如:浓硝酸、碘化钾、碘化钠、氯化汞的贮存等。
4. 低温普通挥发性试剂常放置在阴冷处,如:浓硝酸、浓盐酸、氨水等。某些特殊的生化试剂则要贮放在水箱或冰箱之中,如:酶试剂等。
5. 通风尽管装化学试剂的容器一般都处于密封状态,但也难免有跑、冒、漏、泄情况发生,在夏季高温天气,更易形成爆炸性混合气体,因此,贮藏室必须通风良好,应安装专用排风扇,并经常开启,使空气流通。
6. 适时配制和使用应根据某些试剂的特性,特别是一些极易变质失效的试剂,应做到适时配制、适时使用和及时处理。例如:极易氧化的氢硫酸溶液、氯水、溴水、碘水最好适时制备及时使用;做银镜反应的硝酸银溶液、氨水、乙醛溶液配好后,应及时使用才不致影响效果;硫酸亚铁溶液配好后应加些还原铁粉才能使其不被氧化;淀粉、蔗糖、蛋白质的溶液在使用后应及时清洗试剂瓶,以防霉变。上述诸种试剂在配制时除应注意适时外,配制数量也应根据需要而定,以免过剩造成浪费。