實(shí)驗(yàn)室材料的管理（三）：化學(xué)試劑的變質(zhì)與防護(hù)

化學(xué)試劑的變質(zhì)與防護(hù)    

化學(xué)試劑在貯存過程中是否會(huì)發(fā)生變質(zhì),取決于內(nèi)外兩個(gè)方面的因素,內(nèi)因是試劑本身化學(xué)結(jié)構(gòu)所決定的理化性質(zhì);外因則是試劑所處的環(huán)境條件。要做到合理保管,一要了解試劑結(jié)構(gòu)與性質(zhì)間關(guān)系,二要?jiǎng)?chuàng)造適應(yīng)試劑貯存的外部環(huán)境。

1、引發(fā)和促使化學(xué)試劑變質(zhì)的原因

環(huán)境主要是指貯存的溫度、光照和介質(zhì)。介質(zhì)一般是指空氣和混有的雜質(zhì)。貯存室里除空氣中含有的氧、二氧化碳和水蒸氣以外,還往往含有存放的各種揮發(fā)性試劑擴(kuò)散到空氣中的蒸氣,常見的有氯化氫、硝酸、硫化氫、二氧化硫、溴、碘、乙烯、甲醛等蒸氣;另外還有飄混在空氣中的塵埃,其中有無機(jī)物也有有機(jī)物及各種微生物。

化學(xué)試劑在一定的溫度、光照、介質(zhì)條件下會(huì)逐漸變化以致變質(zhì),該過程有物理變化,亦有化學(xué)變化。前者使化學(xué)試劑產(chǎn)生損耗,后者則能使試劑完全變質(zhì)失效。

引發(fā)和促使化學(xué)試劑發(fā)生變化的原因,大致可歸納如下。

a. 揮發(fā)

揮發(fā)是揮發(fā)性試劑造成試劑損耗、濃度改變、規(guī)格下降的最常見的原因。揮發(fā)性試劑的一般特點(diǎn)是:分子量較小、沸點(diǎn)較低。常見的無機(jī)試劑有:濃鹽酸、濃硝酸、發(fā)煙硫酸等,有機(jī)試劑則有碳原子數(shù)較少的液態(tài)物質(zhì),如:甲醇、乙醇、石油醚、汽油等。

b. 升華

具有升華性質(zhì)的一類試劑一般是升華熱較少的分子晶體。實(shí)驗(yàn)室里一般有室溫下升華的試劑(如碘萘等)和受熱條件下升華的試劑(如硫與氯化汞)兩種。這類試劑的升華主要造成損耗和污染空氣。

c. 潮解和稀釋

能發(fā)生潮解的化學(xué)試劑為數(shù)不多,它們大部分是易溶性化合物,一般陰離子半徑遠(yuǎn)小于陽離子半徑,也有陰陽離子半徑相近而陽離子所帶電荷較多。此類試劑吸收水分在表面形成飽和溶液后,若產(chǎn)生的水蒸氣氣壓小于空氣中的水蒸氣分壓,潮解將繼續(xù)進(jìn)行,直至全部形成溶液。如:氫氧化鈉、堿石灰等,有機(jī)物中易潮的有醋酸鈉、醋酸銨等。稀釋是指試劑溶液吸收空氣中的水分導(dǎo)致濃度下降變稀的現(xiàn)象。發(fā)生原因與潮解一樣,是外界水蒸氣分壓大于試劑的水蒸氣分壓所致。易發(fā)生稀釋現(xiàn)象的常見試劑有濃硫酸、正磷酸、乙二醇等。

d.風(fēng)化

風(fēng)化的原因和潮解相反,是結(jié)晶水合物的水蒸氣分壓高于空氣中水蒸氣分壓的緣故?？諝庠礁稍?風(fēng)化速度越快。

實(shí)驗(yàn)室中常見的易風(fēng)化劑 有:Na2CO3·10H2O、Na2SO4·7H2O、CuSO4·5H2O、MgSO4·7H2O、ZnSO4·7H2O等。發(fā)生風(fēng)化雖未波及試劑的化學(xué)性質(zhì),但使試劑外觀改變,質(zhì)量減少。

e. 濃縮和析晶

濃縮和析晶產(chǎn)生的原因是在環(huán)境干燥的條件下,試劑溶液的水蒸氣壓高于外界空氣中水蒸氣壓,造成溶液水分的蒸發(fā)而濃縮、析晶,各種固體溶質(zhì)的試劑一般均有此類現(xiàn)象,特別是一些濃度較大的溶液,濃縮和析晶雖對(duì)瓶中試劑性質(zhì)影響不大,但也會(huì)改變其濃度、規(guī)格和外觀。對(duì)某些溶點(diǎn)較低的有機(jī)物,在外界溫度下降較大的情況下,也會(huì)發(fā)生析晶現(xiàn)象,比較明顯的例子是冰醋酸。

f. 水解

容易水解的鹽類試劑大都具有共價(jià)鍵,凡是強(qiáng)酸和弱堿和弱酸和弱堿所生成的鹽,遇水都會(huì)發(fā)生不同程度的水解。實(shí)驗(yàn)室中一些金屬元素的鹵化物很容易水解,如:TiCl4、AlCl3、FeCl3、SnCl2, 等,它們是帶電荷高、半徑小的陽離子化合物或是非惰氣型的陽離子化合物。此類試劑可因易吸水水解而變質(zhì),易水解的有機(jī)物是含有?；幕衔?如:酯、酰鹵等物質(zhì)。

g. 分解

分解反應(yīng)也是引發(fā)和促進(jìn)試劑損耗和變質(zhì)的原因。試劑的分解速度通常和環(huán)境溫度密切相關(guān)。溫度高分解速度加快,通常易分解的二元化合物其化學(xué)鍵鍵能較低。鍵能越低,越易分解,例如:碘化合物就比溴化物更易分解。有的分解反應(yīng)還和試劑的含水量有關(guān),如:硫酸氫銨,含水量越大,溫度越高分解速度也越快。而含氧酸鹽,如:硝酸鹽、高錳酸鹽則要在受熱時(shí)才發(fā)生分解。

h. 氧化和還原

通常易被氧化的是標(biāo)準(zhǔn)電極電位低,具有還原性的試劑,它的名稱中常常帶有“低”或“亞”字。還有部分活潑金屬和非金屬單質(zhì),過氧化物及某些有機(jī)試劑,常見的有硫酸亞鐵、硫酸亞鐵銨、亞硫酸、無水亞硫酸鈉、鈉、鉀、鈣、鋅粉、還原鐵粉、乙醛等。還原性越強(qiáng)的試劑越易因氧化而變質(zhì)。使其氧化的原因是空氣中的氧和具有氧化性的雜質(zhì)所為。

標(biāo)準(zhǔn)電極電位較高的試劑,在以固態(tài)形式存在時(shí),通常在空氣中比較穩(wěn)定,如:高錳酸鉀、重鉻酸鉀等。但以溶液存在時(shí)就易和空氣中的一些還原性雜質(zhì),如H2S,SO2等作用而變質(zhì),如:KMnO4,Na2S2SO4,K3Fe(CN)6等溶液。

i. 非氧化--還原反應(yīng)。

有些試劑的變質(zhì)并非一定要引起元素價(jià)態(tài)的變化,即發(fā)生非氧化--還原反應(yīng)也能使其失效。實(shí)驗(yàn)室中最常見的實(shí)例,如:生石灰因吸收水分變成熟石灰,進(jìn)一步吸收二氧化碳而失效;氫氧化鈉和氫氧化鉀固體也因吸收二氧化碳而帶有雜質(zhì),若長(zhǎng)期暴露在空氣中則完全轉(zhuǎn)化成碳酸鹽;此外氧化鎂、氧化鋇、氫氧化鋇也應(yīng)防止它們和空氣中二氧化碳反應(yīng)。

J. 聚合和縮合

分子結(jié)構(gòu)中含有不飽和雙鍵或叁鍵的有機(jī)物質(zhì)容易發(fā)生聚合,如:甲醛溶液常會(huì)聚合生成白色的三聚甲醛,氰化鉀試劑也易聚合。有電荷高、半徑小的中心離子形成的含氧酸鹽溶液則能因縮合而析出多酸鹽沉淀,如:鉬酸銨溶液 能縮合析出四鉬酸銨沉淀,三聚甲醛經(jīng)加熱處理 尚可重新釋放出甲醛氣體,但有些試劑,一旦發(fā)生聚合或縮合反應(yīng),往往是不可逆的,從而造成變質(zhì)失效。

k. 光化學(xué)反應(yīng)

光作為一種能量也能使某些試劑反應(yīng)而變質(zhì)。光能引發(fā)分解反應(yīng)導(dǎo)致銀鹽分解就是實(shí)例。光也能引發(fā)氧化反應(yīng),如:苯甲醛在光照下,易被空氣氧化成苯甲酸,苯胺則能從無色變成棕色。此外,碘化汞、鄰苯三酚、氯仿,硫酸汞、亞鐵氰化鉀等也易發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)。

l. 霉變

所謂霉變則指在化學(xué)試劑中霉菌滋生繁殖的現(xiàn)象。在空氣中塵埃里含有無數(shù)菌類微生物,在一定溫度條件下就能繁衍。實(shí)驗(yàn)室中的碳水化合物,酯類、蛋白質(zhì)類試劑,含有氮、硫、磷的有機(jī)試劑正是菌類繁衍的良好營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和溫床。上述試劑只要密閉不嚴(yán)與空氣有所接觸皆可發(fā)生霉變?；瘜W(xué)試劑因上述原因發(fā)生各種變化,通常借助顏色、形態(tài)、氣味、數(shù)量增減均可察覺,而有的變化則需用實(shí)驗(yàn)方法方可判別,如:無水酒精是否已含有水分,只能用專門的試劑標(biāo)準(zhǔn)和檢驗(yàn)方法加以測(cè)定才能確定。因此,科學(xué)貯存各類試劑乃是一種用心細(xì)致的工作,其中大有學(xué)問和文章可作。

2. 防止與緩解化學(xué)試劑變質(zhì)的方法和措施

為了保證化學(xué)教學(xué)、科研和化工生產(chǎn)的正常 開展,降低試劑損耗,緩解試劑的變質(zhì),通?？刹?取以下方法與措施:

a. 密封

這是最普遍通用的方法。試劑瓶的材料和密封程度應(yīng)根據(jù)試劑性質(zhì)而定。如:強(qiáng)腐蝕的“三酸”和液溴,可用帶磨口玻璃的試劑瓶,或是有塑料襯墊的螺旋蓋的玻璃瓶,氫氟酸則應(yīng)密封貯藏在銀制或塑料制容器內(nèi),等等。密封適用于易揮發(fā)、升華、潮解、稀釋、風(fēng)化、水解和氧化還原、霉變的所有化學(xué)試劑對(duì)于極易 分解產(chǎn)生氣體的試劑,一般不完全密封,要適當(dāng)留有余地,否則可能使容器破裂。除了一般密封外,可再加蠟封,或用自制硝羅酊封口,如:三氯化鋁、五氧化二磷等。

b.隔離

能和空氣、水作用的試劑,如:很活潑的金屬和非金屬應(yīng)隔離存放在對(duì)試劑相對(duì)而言穩(wěn)定的液體或惰氣之中,鉀、鈉、鈣浸沒在機(jī)油中,黃磷則浸沒在水中貯放。這種隔離方法也稱液封法,前者叫油封,后者叫水封。水封存也可使某些容易揮發(fā)的試劑減少損耗。如:在裝有液態(tài)溴、二硫化碳的試劑中加一薄層水,就能大大減少揮發(fā)損失和空氣污染。實(shí)驗(yàn)室中無機(jī)、有機(jī)試劑種類繁多,性質(zhì)各異,應(yīng)注意合理分類存放。有機(jī)物、無機(jī)物分開,普通藥品和危險(xiǎn)的分開,氧化劑和易燃物、還原劑分解、易揮發(fā)性酸和堿分開。做到這幾個(gè)分開,一可避免藥品間的不良影響,二則即使有意外事故發(fā)生,也能免除藥品的相互作用,而產(chǎn)生更大的隱患。

c. 避光

通常采用遮光性能較好的深棕色試劑瓶。將試劑放在暗處或遮光的專用試劑柜中。也可用照相紙的黑色厚紙包裹試劑瓶,如:濃硝酸、碘化鉀、碘化鈉、氯化汞的貯存就是如此

d. 低溫

普通揮發(fā)性試劑常放置在陰冷處,如:濃硝酸、濃鹽酸、氨水等。某些特殊的生化試劑則要貯放在水箱或冰箱之中,如:酶試劑等。

e. 通風(fēng)

盡管裝化學(xué)試劑的容器一般都處于密封狀態(tài),但也難免有跑、冒、漏、泄發(fā)生,在夏季高溫天氣,更易形成爆炸性混合氣體,因此,貯藏室必須通風(fēng)良好,應(yīng)安裝專用排風(fēng)扇,并經(jīng)常開啟,使空氣流通。

f. 適時(shí)

這是根據(jù)某些試劑的特性,特別是一些極易變質(zhì)失效的試劑應(yīng)采取適當(dāng)措施,應(yīng)做到適時(shí)配制、適時(shí)使用和及時(shí)處理。如:極易氧化的氫硫酸溶液、氯水、溴水、碘水最好適時(shí)制備及時(shí)使用;做銀鏡反應(yīng)的 !'硝酸銀溶液、氨水、乙醛溶液配好后,應(yīng)及時(shí)使用才不致影響效果;硫酸亞鐵溶液配好后應(yīng)加些還原鐵粉才能使其不被氧化;淀粉、蔗糖、蛋白質(zhì)的溶液在使用后應(yīng)及時(shí)清洗試劑瓶,以防霉變。上述諸種試劑在配制時(shí)除應(yīng)注意適時(shí)外,配制數(shù)量也應(yīng)根據(jù)需要而定,以免過剩造成浪費(fèi)。

化學(xué)試劑的性質(zhì)對(duì)有效期的影響    

化學(xué)試劑一般沒有注明保質(zhì)期, 確定試劑是否變質(zhì)主要是憑經(jīng)驗(yàn)和做新舊試劑對(duì)比試驗(yàn)。

化學(xué)試劑的有效期隨著化學(xué)品的化學(xué)性質(zhì)的改變,有著很大的區(qū)別。一般情況下,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的物質(zhì),保存有效期就越長(zhǎng),保存條件也簡(jiǎn)單。

一般遵循以下幾個(gè)原則(一般原則,不是絕對(duì)原則):

無機(jī)化合物

無機(jī)化合物,只要妥善保管,包裝完好無損,理論上可以長(zhǎng)期使用。但是容易氧化(如亞硫酸鹽、苯酚、亞鐵鹽、碘化物、硫化物等應(yīng)將其固體或晶體密封保存,不宜長(zhǎng)期存放;水溶液亞硫酸、 氫硫酸溶液要密封存放;鉀、鈉、白磷更要采用液封形式) 、容易潮解的物質(zhì),在避光、陰涼、干燥的條件下,只能短時(shí)間(1～5 年)內(nèi)保存,具體要看包裝和儲(chǔ)存條件是否符合規(guī)定。

有機(jī)小分子量化合物

有機(jī)小分子量化合物一般揮發(fā)性較強(qiáng), 包裝的密閉性要好,可以長(zhǎng)時(shí)間保存(3～5年) 。但容易氧化、受熱分解、容易聚合、光敏性物質(zhì)等,在避光、陰涼、干燥的條件下,只能短時(shí)間(1～5 年)內(nèi)保存,具體要看包裝和儲(chǔ)存條件是否符合規(guī)定。

有機(jī)高分子

有機(jī)高分子,尤其是油脂、多糖、蛋白、酶、多肽等生命材料,極易受到微生物、溫度、光照的影響,而失去活性,或變質(zhì)腐敗,故此,要冷藏(凍)保存,而且時(shí)間也較短。

基準(zhǔn)物質(zhì)、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和高純物質(zhì)

基準(zhǔn)物質(zhì)、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和高純物質(zhì),原則上要嚴(yán)格按照保存規(guī)定來保存,確保包裝完好無損,避免受到化學(xué)環(huán)境的影響,而且保存時(shí)間不宜過長(zhǎng)。一般情況下,基準(zhǔn)物質(zhì)必須在有效期內(nèi)使用。在常(15℃~25℃)下保存時(shí)間一般不超過 2個(gè)月。超過兩個(gè)月要重新標(biāo)定或檢查之后再用。

培養(yǎng)基

培養(yǎng)基:按規(guī)定配制并消毒好培養(yǎng)基,冷至室溫,保存在陰暗處(盡可能貯藏在冰箱內(nèi)) ,配制好的培養(yǎng)基應(yīng)在1個(gè)月內(nèi)用完。

除另有規(guī)定外、試液、緩沖液、指示劑(液)的有效期均為半年。

液相用的流動(dòng)相、純化水有效期為15 天。具體要看有機(jī)相合水相的比例。

除另有規(guī)定外,液體試劑開啟后一年內(nèi)有效,固體試劑開啟后三年內(nèi)有效。

來源：小備化驗(yàn)室