硫酸、硝酸、鹽酸、氫碘酸、氫溴酸、高氯酸并稱為化學六大無機強酸,是最常用的基礎化工原料之一。硫酸、硝酸、鹽酸則是實驗室最常用的三大強酸。因此需要做好實驗室三大強酸的使用與儲存管理,制定相應安全防范措施,以保障實驗室人員及設備設施安全。
1:硫酸、硝酸、鹽酸的物理化學性質
濃硫酸
化學分子式:H2SO4,分子量98.04,市售的分析純濃硫酸,摩爾濃度為18.4mol/L。沸點高、不易揮發,為無色無味、呈油狀的液體。濃硫酸極易溶于水且具有強腐蝕性、強氧化性、脫水性;因其具有吸水性,能吸附空氣中的水,故常用做干燥劑;密度為1.84g/cm3,是三大強酸中密度最大的酸。硫酸可分為稀硫酸、濃硫酸和發煙硫酸三種。
稀硫酸一般指濃度<70%的H2SO4的水溶液(指質量百分比)。濃度≥70%的是濃硫酸。濃硫酸在濃度高時具有強氧化性,這是它與普通硫酸或低濃度濃硫酸最大的區別。
發煙硫酸是指濃度超過100%的硫酸,當它暴露于空氣中時,揮發出來的SO3和空氣中的水蒸汽形成硫酸的細小露滴而冒煙,所以稱之為發煙硫酸。發煙硫酸濃度以所含游離SO3百分數表示或折成100%硫酸計,工業中發煙硫酸的濃度通常有20%和65%兩種。硫酸不燃,但是濃硫酸和發煙硫酸具有較大的火災危險性和毒害性。
化學分子式:HNO3,分子量63,濃硝酸為淡黃色液體(溶有二氧化氮NO2),含量68%左右,其密度為1.42g/cm3,摩爾濃度為16mol/L。硝酸具有強氧化性、腐蝕性,易溶于水,能與水混溶,有窒息性刺激氣味。硝酸不穩定,易揮發,遇光或熱會分解而放出二氧化氮,分解產生的二氧化氮溶于硝酸,從而使外觀帶有淺黃色。
化學分子式:HCl,分子量36.46,常用的市售分析純鹽酸為含氯化氫37%-38%水溶液,密度1.19g/cm3,摩爾濃度12mol/L。濃鹽酸揮發性極強,所以打開容器后即可聞到其強烈的刺激性氣味。是強腐蝕性酸,其和濃硝酸銨體積比3:1混合可以制成腐蝕性極強的王水,以1:3體積比混合制成逆王水。王水在化學分析中常用于溶解不易溶于硝酸的不銹鋼等鋼鐵試樣。
2:強腐蝕性
硫酸、硝酸、鹽酸均具有強腐蝕性,對人體健康有強烈危害性,侵入途徑為吸入和食入。對皮膚和黏膜組織具有強的腐蝕與刺激作用,其蒸汽和酸霧的刺激作用可引起眼部和上呼吸道不適,皮膚接觸后可引起局部灼傷,如果不慎濺入眼內可致灼傷,甚至失明。如較長期接觸可能引起牙齒酸蝕癥、皮膚損害、慢性鼻炎及慢性支氣管炎癥。對環境均有嚴重危害性,可對水體和土壤造成污染。
濃硫酸
不僅有強烈的腐蝕性,而且還具有脫水性,當皮膚接觸濃硫酸時造成的化學性燒傷即是濃硫酸與蛋白質、脂肪的水解反應所致,所以濃硫酸對人體的眼睛、皮膚傷害極其嚴重。不僅有強烈的刺痛感,而且會紅腫甚至留下疤痕。低濃度硫酸疏忽處理也會對人體造成傷害,6mol/L以上硫酸應尤為注意。
硝酸
不論濃稀溶液都有氧化性和腐蝕性,因此對人危險性很大,僅濺到皮膚上也會引起嚴重燒傷。皮膚接觸硝酸后會慢慢變黃,最后變黃的表皮會起皮脫落(硝酸和蛋白質接觸后,會導致蛋白質反應而變性)。皮膚沾上可引起灼傷,腐蝕而留下疤痕。濃硝酸加熱后產生的黃色濃煙即為硝酸分解生成的二氧化氮,當人吸入二氧化氮時即會產生急性二氧化氮中毒反應;濃硝酸對羊毛織物等針織品服裝均具有極強的腐蝕性,使其變成嫩黃色甚至燒焦破洞;濃硝酸與乙醇等有機物也會劇烈反應。
濃硝酸助燃,與可燃物混合會發生爆炸。
濃鹽酸
傷害較硫酸硝酸相對較小,但還是會對眼睛呼吸道皮膚造成傷害。鹽酸與次氯酸鈉、次氯酸鈣等氧化劑會發生氧化還原反應,生成氯氣,氯氣是一種有毒氣體,當人體少量吸入即可導致中毒;因濃鹽酸具有強的揮發性,所以其酸霧極易對人的眼睛、呼吸道及皮膚造成損害,當吸入量大時甚至會損傷腸道。
儲存與日常操作安全
(一)儲存注意事項
①儲存柜采用耐酸材料(如:聚丙烯PP材質),遠離火源與熱源,條件允許時可加裝通風設施。要儲存于通風、陰涼、干燥的地方,并且儲存柜要雙人雙鎖;
②與易燃易爆試劑、還原劑、堿類、金屬粉、醇類試劑分開存放,切忌混儲;
③濃硝酸應當在棕色瓶中玻璃塞避光低溫保存,避免受到光照反應釋出有毒的二氧化氮;
④要有嚴格的購置、儲存、領用制度并有詳細記錄制度
(二)日常操作注意事項
①實驗室應當制定安全操作規程,所有人員必須進行崗前安全知識培訓,嚴格按照操作規程作業;
②使用和處置必須在通風櫥中進行,并且做好個人防護,戴口罩避免吸入蒸汽;戴化學防濺眼鏡、戴橡膠手套,避免眼部和皮膚接觸;在使用硫酸、硝酸、鹽酸的工作場所嚴禁吸煙;
③避免與無水乙醇、丙酮、乙醚、氨水、氫氧化鉀、氫氧化鈉、碳酸鈉、乙酸乙酯、碘化鉀、抗壞血酸、硫代硫酸鈉及金屬粉末等禁配物接觸;
④打開硝酸、鹽酸瓶塞時,在開啟時瓶口不能對著自己和旁人;
⑤稀釋硫酸、硝酸、鹽酸時只能將濃酸沿杯壁慢慢倒入水中,并且不斷攪拌,而不能將水倒入酸中,避免沸騰與飛濺;
⑥濃硫酸有脫水性,蔗糖、木屑、紙屑、棉花等物質中的有機物被脫水后生成黑色的碳化物,并產生二氧化硫,所以實驗一定要在通風良好的情況下進行;
⑦倒空的容器可能有殘留物,應由操作者親手洗凈。空試劑瓶統一處理,不可亂扔,以免發生意外事故;
⑧在搬運過程中要輕裝輕卸,避免容器和包裝物的損壞;
⑨廢酸液應當中和后用安全掩埋法處置;或者收集后集中送相關處置部門集中處理,不得采用排放到下水道的方式處置。
(四)急救措施
1:皮膚接觸時要立即用大量冷水沖洗30分鐘左右,然后輕輕涂上弱堿性物質(如或3%~5%的碳酸氫鈉溶液等,切不可用氫氧化鈉等強堿),以防灼傷皮膚,在趕去醫院過程中,應用蘇打水或者礦泉水時刻保證患處濕潤;
2:如果眼睛不慎接觸時,先用大量流水沖洗或者用大量生理鹽水清洗,再用碳酸氫鈉水溶液沖洗15分鐘;
3:不小心吸入時,立即轉移至遠離現場且空氣新鮮處并立即采取輸氧等急救措施,嚴重者即刻進行人工呼吸,及時送往醫院治療;
4:誤食時,立刻采取強制措施致嘔吐,然后用清水漱口,服用牛奶、雞蛋清等,必要時送醫院清洗腸胃。