01-Wprowadzenie-odczynniki-BHP.pdf

Wstęp

Ze względu na specyfikę wykonywanych prac i obecność niebezpiecznych

substancji, laboratorium chemiczne jest miejscem o podwyższonym ryzyku zagroże-

nia zdrowia a nawet życia. W celu zmniejszenia ryzyka zaistnienia nieszczęśliwych

wypadków, każdy rozpoczynający pracę w laboratorium chemicznym musi zgodnie z

obowiązującymi przepisami zostać przeszkolony w zakresie przepisów BHP, regula-

minu porządkowego a także zasad udzielania pierwszej pomocy.

Bezpieczeństwo osób pracujących w laboratorium chemicznym zależy również

od znajomości zasad funkcjonowania głównych instalacji (w tym sposobu awaryjnego

wyłączenia) i posiadania podstawowej wiedzy z zakresu użytkowania podstawowych

urządzeń stanowiących jego wyposażenie.

Istotny wpływ na ograniczenie zagrożenia ma również prawidłowe, zgodne z

przeznaczeniem użytkowanie podstawowego sprzętu laboratoryjnego i odczynników.

Specyfika zawodu geologa wymaga korzystania z laboratorium chemicznego w

zakresie wykonywania prostych badań połączonych z wykorzystaniem podstawowych

urządzeń, sprzętu laboratoryjnego i odczynników. W związku z powyższym, informacje

zawarte w niniejszym materiale wraz z obowiązującymi przepisami BHP powinny

pozostać stałym elementem podstawowego wykształcenia każdego geologa.

1. Podstawowy sprzęt laboratoryjny

Typowy dla laboratorium chemicznego sprzęt laboratoryjny składa się z

przyrządów metalowych, szklanych, kwarcowych, porcelanowych, z tworzyw

sztucznych i gumy oraz drewnianych.

Sprzęt metalowy

Sprzęt metalowy w laboratorium wykonany jest najczęściej z żelaza, miedzi,

mosiądzu, aluminium, niklu oraz metali szlachetnych takich jak platyna i złoto.

Z żelaza lub nierdzewnej stali wykonane są statywy, podstawy do palników,

trójnogi, pierścienie itp. Szybkie uleganie korozji w agresywnej chemicznie

atmosferze laboratorium wymaga ich stałej konserwacji, gdyż drobne cząstki rdzy

dostając się do naczyń analitycznych mogą powodować znaczne nieraz błędy w

wykonywanych analizach.

Z miedzi i mosiądzu wykonane są elementy łaźni wodnych, uchwyty, łączniki,

krany, palniki itp. Ulegają one jednak działaniu par kwasów utleniających i amoniaku,

co stwarza w przypadku braku konserwacji zagrożenia dla wyników wykonywanych

analiz.

Z niklu i żelaza wykonane są bardzo przydatne zwłaszcza w analizie rud tygle

do stapiania próbek z alkaliami.

Wymienione metale są coraz częściej zastępowane przez aluminium jako

tworzywo do wytwarzania metalowego sprzętu laboratoryjnego. Metal ten jednak

podobnie jak inne ulega w laboratorium korozji gdyż ochronna warstewka tlenku

ulega w atmosferze laboratorium rozpuszczeniu w kwasach.

Tygle stosowane w laboratorium chemicznym muszą być wykonane z

materiałów w jak największym stopniu odpornych na działanie stosowanych

odczynników. Ponieważ nie istnieje uniwersalny materiał wytrzymujący działanie

odczynników o kwaśnych i alkalicznych właściwościach w wysokich temperaturach -

w zależności od specyfiki stosowanych chemikaliów stosuje się tygle wykonane z

odpornych na ich działanie materiałów.

Tygle niklowe i żelazne stosowane są do stapiania analizowanych substancji z

wodorotlenkami. Nie są one bardzo odporne na działanie alkaliów i po wykonaniu

kilkudziesięciu stopów ulegają zniszczeniu ale niezbyt wysoka cena pozwala na

zastąpienie ich nowymi.

Odmienna sytuacja występuje w przypadku tygli z metali szlachetnych, których

cena jest bardzo wysoka. Najczęściej stosowane są naczynia (tygle i parownice)

wykonane z platyny, a czasem ze złota. Platyna jest metalem szlachetnym o

wysokiej temperaturze topnienia (1770°C), odpornym na działanie wielu

chemikaliów. W celu uzyskania lepszych właściwości mechanicznych zamiast czystej

platyny stosuje się zwykle jej stop z irydem (ok. 1%). Z takiego stopu wykonane są

parownice, tygle i elektrody. Szczególnie cenną zaletą platyny jest jej odporność na

działanie kwasu fluorowodorowego. Właściwość tę wykorzystuje się podczas

rozkładu krzemianów - kwas fluorowodorowy odparowuje się w naczyniach platyno-

wych. Doskonale odporna na działanie kwasów platyna ulega jednak działaniu

alkaliów, zwłaszcza w wysokiej temperaturze. Dlatego też nie wolno w tyglach

platynowych wykonywać stopów z wodorotlenkami Zamiast platyny stosuje się

czasami tańszy pallad, mający prawie identyczne właściwości. Złoto jest stosunkowo

rzadko stosowane, jest bowiem znacznie łatwiej topliwe (t.t. 1063 ° C) niż platyna,

niemniej może ją czasami zastąpić zwłaszcza, że jest bardziej odporne na działanie

alkaliów. Odporna na działanie kwasów platyna ulega jednak podobnie jak złoto

działaniu mieszaniny kwasu solnego i azotowego czyli tzw. wody królewskiej.

Dlatego też:

Nie wolno używać naczyń platynowych do roztwarzania w mieszaninach

kwasów zawierających obok siebie kwas azotowy i solny.

Tygle i parownice srebrne, wytrzymałe na działanie alkaliów, stosuje się do stapiania

z wodorotlenkami alkalicznymi, przy czym ich wysoki koszt powoduje często

zastępowanie przez tygle niklowe.

Sprzęt szklany, kwarcowy i porcelanowy

Najpopularniejszym materiałem w laboratorium chemicznym jest niewątpliwie szkło.

W zależności od składu szkło wykazuje różne właściwości chemiczne, termiczne i

mechaniczne. Szkło sodowe, łatwo topliwe i miękkie, stosunkowo łatwo ługujące się

wodą kwasami i ługami, jest stosowane do wyrobu szyb, słoików i butelek. Właściwe

szkło laboratoryjne, zwane dawniej jenajskim, zawierające ok. 8% B 2 O 3 , jest odporne

chemicznie na działanie wody, kwasów, a nawet przez krótki czas alkaliów.

Temperatura jego mięknięcia wynosi ok. 570° C. Jest to szkło najpowszechniej

stosowane w laboratoriach. Do tego typu szkieł zaliczany jest pyreks,

charakteryzujący się szczególnie dużą odpornością mechaniczną oraz

wytrzymałością na zmiany temperatury. Szkło duranowe jest również wytrzymałe na

zmiany temperatury, dosyć odporne chemicznie na działanie wody, ale znacznie

mniej odporne na działanie kwasów i alkaliów. Szkło jest bardzo specyficznym

materiałem i dlatego wymaga często specjalnego przygotowania. Szkło nie używane

jest mniej odporne chemicznie niż takie, którego powierzchnia była już wytrawiona.

Stąd też, jeżeli postępowanie analityczne wymaga szkła odpornego chemicznie,

przygotowuje się je specjalnie wystawiając na wielogodzinne działanie pary wodnej.

Należy także pamiętać, że powierzchnia szkła może mieć zdolność sorbowania

niektórych substancji z roztworu. Zarówno zdolność przechodzenia składników szkła

do roztworu jak i sorbowanie substancji z roztworu uniemożliwiają stosowanie szkła

w analizie śladowej. Wykluczone jest na przykład stosowanie naczyń szklanych w

toku oznaczania śladów krzemu, sodu, wapnia, boru i innych pierwiastków.

Do typowych naczyń szklanych, z których najczęściej korzysta się w

laboratorium analitycznym, należą: probówki, zlewki, kolby stożkowe (tzw. kolby

Erlenmeyera), kolby miarowe, pipety, biurety, cylindry miarowe (menzurki), naczyńka

wagowe. Do podstawowych sprzętów szklanych stosowanych w laboratorium należą

ponadto pręciki, szkiełka zegarkowe, szalki Petri'ego, lejki ilościowe i jakościowe,

butle i butelki oraz eksykatory. Wszystkie wymienione naczynia produkowane są w

różnych rozmiarach. Spośród naczyń szklanych najcenniejsze są tzw. naczynia

miarowe stosowane przede wszystkim w analizie ilościowej, szczególnie w analizie

miareczkowej. Ich właściwości i sposoby użytkowania przedstawione zostaną przy

omawianiu metod analitycznych w których znajdują zastosowanie.

Naczynia szklane mogą być zamykane za pomocą szlifów, które po

posmarowaniu neutralnym (najczęściej silikonowym) smarem zapewniają całkowitą

szczelność. Nie stosuje się już obecnie korków gumowych, które ulegały działaniu

odczynników powodując rozhermetyzowanie naczyń i zanieczyszczenie roztworów

(zwłaszcza przy stosowaniu odczynników organicznych). Obecnie kolby miarowe

zamykane są polipropylenowymi korkami, które zapewniają skutecznie szczelność

tych naczyń. Do zamykania naczyń stosowane są również szlifowane korki, co jest

szczególnie ważne w pracy z rozpuszczalnikami organicznymi, niszczącymi korki

gumowe i z tworzyw sztucznych. Aparatura łączona za pomocą szlifów znajduje

szczególne zastosowanie podczas pracy z gazami, dobrze bowiem wykonane

szlifowane połączenia, posmarowane odpowiednim smarem, są całkowicie szczelne.

Czasem w praktyce laboratoryjnej stosowane są naczynia kwarcowe. Kwarc ma

znacznie lepsze od szkła właściwości chemiczne i termiczne, jest jednak przy tym

kruchy i mało wytrzymały mechanicznie. Kwarc jest produkowany w dwóch

gatunkach: jako kwarc nieprzeźroczysty, o gładkiej powierzchni oraz kwarc

przeźroczysty. Najważniejszą właściwością kwarcu jest jego bardzo mały

współczynnik rozszerzalności cieplnej, co pozwala na gwałtowne zmiany

temperatury. Naczynia kwarcowe można na ogrzewać bezpośrednio płomieniem i

rozgrzane do czerwoności studzić przez zanurzenie w wodzie.

Odporność chemiczna kwarcu nie jest duża, nie wytrzymuje on na przykład

stapiania z alkaliami. Naczynia kwarcowe można stosować w analizie śladowej,

jedynym bowiem zanieczyszczeniem, jakie można w tym przypadku wprowadzić, jest

krzem. We wszystkich oznaczeniach, z wyjątkiem krzemu, można stosować naczynia

kwarcowe, bez obawy wprowadzenia zanieczyszczeń. Kwarc daje się szlifować,

podobnie jak szkło. Z kwarcu wykonywane są tygle do stapiania lub prażenia

osadów, parownice, a także zlewki, kolby miarowe i inne naczynia. Wadą jest jednak

bardzo wysoka cena naczyń kwarcowych.

Porcelana ma lepsze, w porównaniu ze szkłem, właściwości termiczne, co

pozwala ogrzewać ją bezpośrednio płomieniem i to do stosunkowo wysokiej,

temperatury (nawet powyżej 1200°C). Najczęściej stosowanymi w laboratorium

chemicznym są tygle, parownice, moździerze, lejki do sączenia pod obniżonym

ciśnieniem (lejki Buchnera), łyżki i łopatki. Porcelana nie jest zbyt odporna

chemicznie i w naczyniach porcelanowych nie można wykonywać stopów, zwłaszcza

z topnikami alkalicznymi, gdyż zachodzi wtedy reakcja chemiczna między topnikiem a

polewą porcelanową. Nie należy także prażyć w tyglach porcelanowych tych osadów,

które mogą wchodzić w reakcje chemiczne z polewą.

Sprzęt z tworzyw sztucznych, gumy i drewna

Coraz częstsza konieczność wykonywania analiz śladowych oraz przygotowania ma-

teriałów do bardzo czułych badań instrumentalnych wymusiła poszukiwanie nowych

tworzyw sztucznych do produkcji naczyń chemicznych - bardziej odpornych niż szkło

i kwarc, a tańszych od metali szlachetnych. Poszukiwania te doprowadziły do

wprowadzenia do laboratoriów naczyń z tworzyw sztucznych, takich jak polietylen,

polipropylen i teflon (politetra-fluoroetylen). Materiały te są na ogół bardziej odporne

chemiczne, przy nieporównanie gorszych jednak właściwościach termicznych.

Naczynia z polietylenu służą do różnych celów, zależnie od sposobu produkcji.

Polietylen niskociśnieniowy jest polimeryzowany z udziałem katalizatorów

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: