Ли щелочь. Кислоты, основания и щелочи. Взаимодействие с переходными металлами

Приблизительные растворы. Наиболее употребительными растворами щелочей в лабораторной практике являются растворы едкого натра NaOH. Растворы едкого кали KOH готовят редко, растворы же аммиака почти всегда покупают готовыми.

Едкий натр (или едкое кали) имеется в продаже в виде препаратов: технического, чистого и химически чистого. Разница между ними состоит в процентном содержании NaOH (или KOH)1 а следовательно, и примесей. Технический * NaOH содержит значительные количества NaCl, Na2CO3, Na2SiO3, Fe2O3 и т. д. Чистый реактив содержит минимальное количество этих примесей, а хими- » чески чистый реактив содержит только следы их.

Технический едкий натр продают отлитым в железные бочки, чистый - пластинчатыми кусками, а химически чистый -в виде палочек или таблеток.

При растворении щелочи происходит сильное разогревание, в особенности в тех местах, где лежат куски ее. Чтобы растворение шло быстрее, раствор следует все время перемешивать стеклянной палочкой.

Применять стеклянную посуду при растворении щелочи не рекомендуется, потому что она может легко разбиться и работающий может пострадать, так как концентрированный раствор щелочи разъедает кожу, обувь и одежду . Если приходится готовить малые количества щелочи, то можно растворять ее и в стеклянной посуде.

Куски щелочи голыми руками брать нельзя, их следует брать тигельными щипцами, специальным пинцетом или в крайнем случае руками, но обязательно в резиновых перчатках.

* В технике едкий натр часто называют каустической содой.

щелочи многие примеси не растворяются и при отстаивании раствора оседают на дно. Отстаивание концентрированного раствора щелочи продолжается несколько дней (не меньше двух) *. Отстоявшийся раствор осторожно сливают, лучше всего сифоном, в другой сосуд, а осадок выбрасывают или употребляют для мытья посуды.

Если в лаборатории приходится часто и в больших количествах готовить растворы щелочи, то применяют следующий прием. Сначала полностью растворяют щелочь в фарфоровой чашке, и когда раствор немного остынет (до 40-50° С), его через воронку сливают в стеклянную бутыль подходящей емкости. Бутыль хорошо закрывают резиновой пробкой, снабженной отверстием, в которое вставляют хлоркальциевую трубку, наполненную натронной известью (для поглощения двуокиси углерода). Когда щелочь отстоится и на дне образуется резко отграниченный слой осадка (в 1-2 см от дна), верхний слой раствора сливают в другую бутыль. В резиновую пробку последней вставляют две трубки, одна из которых должна входить приблизительно на 1/3 высоты бутыли, а другая должна быть на 1-2 см ниже пробки (рис. 350).

На наружный конец длинной стеклянной трубки насаживают резиновую трубку со стеклянным концом, который опускают в бутыль с отстоявшейся щелочью. Нижний конец этой трубки следует изогнуть так, как показано на рис. 350. Такой конец препятствует захвату осадка со дна бутыли даже в том случае, если конец трубки коснется осадка. Короткую трубку соединяют с вакуум-насосом. Включив насос, отстоявшийся раствор быстро и безопасно перекачивают в другую бутыль. При Переливании щелочи нужно следить, чтобы трубка, опущенная в сосуд с отстоявшейся щелочью, не поднимала осадок со дна. Поэтому ее в начале переливания держат достаточно высоко над осадком, постепенно опуская к концу переливания.

После этого определяют ареометром плотность раствора и по таблице находят процентное содержание щелочи. Если нужно приготовить более разбавленный раствор, то разбавление проводят, применяя описанные выше способы расчета.

* Естественно, что раствор едкого натра должен отстаиваться без доступа к нему двуокиси углерода. Концентрированные растворы щелочей сильно выщелачивают стекло бутылей, поэтому внутренняячасть бутыли должна быть покрыта парафином или смесью церезина и вазелина или же сплавом парафина с полиэтиленом (см. гл. 3 «Пробки и обращение с ними»).

Для покрытия стенок бутыли парафином несколько кусков его помещают внутрь бутыли и последнюю нагревают в сушильном шкафу или же над электрической плитой или газовой горелкой (осторожно) до 60-8O0C Когда парафин расплавится, бутыль поворачивают и распределяют расплавленную массу тонким слоем по всей внутренней поверхности.

Парафиновый или церезиновый слой можно нанести, применяя раствор этих веществ в авиационном бензине. Парафин вначале растворяют в бензине, полученный раствор наливают в бутыль, которая должна быть покрыта внутри парафином. Стенки бутыли обмывают внесенным раствором парафина, медленно поворачивая ее "о оси в горизонтальном положении. Когда на стекле образуется парафиновая пленка, бутыль продувают воздухом до полного вытеснения паров бензина. Затем бутыль один-два раза споласкивают водой. Только после этого ее можно заполнять щелочью или другой жидкостью.

Обработка бутылей для хранения щелочей особенно важна для аналитических лабораторий, так как предотвращает загрязнение титрованных растворов продуктами выщелачивания стекла.

Точные растворы. Приготовление точных растворов отличается тем, что для них берут химически чистую щелочь, растворяют ее, как указано выше, и определяют содержание щелочи титрованием точным раствором кислоты.

Титр раствора щекочи (т. е. точную концентрацию раствора) лучше всего устанавливать по раствору щавелевой кислоты (C2H2O4 2H2O)*.

Продажную щавелевую кислоту следует один-два раза перекристаллизовывать и только после этого применять для приготовления точного раствора. Это двухосновная кислота и,следовательно, ее эквивалентный вес равен половине молекулярного. Так как последний равен 126,0665, то эквивалентный вес ее будет:

Приготовляя 0,1 и. раствор NaOH, мы должны иметь раствор щавелевой кислоты такой же нормальности, для чего на 1 л раствора ее нужно взять:

Но для установки титра такое количество раствора не нужно; достаточно приготовить 100 мл или максимум 250 мл. Для этого на аналитических весах отвешивают около 0,63 г (для 100 мл) перекристаллизованной щавелевой кислоты с точностью до четвертого десятичного знака.

Начинающие работники при взятии навесок для установки титра часто стараются отвесить точно указанное в руководстве количество вещества (в нашем случае 0,6303 г). Этого делать ни в коем случае не надо,так как такое отвешивание неминуемо требует многократных от-

* Так как едкий натр легко поглощает двуокись углерода, то в щелочи всегда присутствует углекислый натрий . Приготовив раствор едкого натра, обязательно устанавливают его концентрацию путем титрования растворов точных навесок органической кислоты, как, например, щавелевая, яблочная и др. Поэтому нет необходимости разбавлять концентрированный раствор в мерной колбе с доведением уровня раствора точно до метки; можно, перелив его в ту бутыль, где он будет храниться, добавить воду мерным цилиндром. Следует иметь в виду, что при приготовлении растворов едких щелочей основное внимание должно быть уделено защите растворов от двуокиси углерода воздуха. Всякое сокращение операций, при которых раствор может соприкасаться с воздухом, весьма желательно, сыпаний и досыпаний вещества в тару. В результате часть вещества попадает на чашки весов и на наружную стенку тары и точно отвешенное количество вещества не удастся полностью перенести в мерную колбу. Поэтому приготовленный раствор будет неточным. Наконец, очень многие вещества изменяются на воздухе (теряют кристаллизационную воду или, как говорят, «выветриваются», поглощают из воздуха двуокись углерода и т. д.). Следовательно, чем дольше продолжается взвешивание; тем больше возможность загрязнения вещества. Поэтому сначала на технохимических весах берут навеску, сходя-> щуюся с требуемой в двух первых десятичных знаках, а затем на аналитических весах определяют точную массу. Навеску растворяют в соответствующем объеме растворителя.

Зная массу взятого вещества и объем раствора, легко вычислить его точную концентрацию, которая в нашем случае будет равна не 0,1 н., а немного меньше. При таком способе несколько усложняется расчет, но достигается большая точность и значительная экономия времени.

Когда раствор будет готов, берут из него пипеткой 20 мл, переносят в коническую колбу, добавляют несколько капель фенолфталеина и титруют приготовленным раствором щелочи до появления слабого розового окрашивания.

Пример. На титрование израсходовано 22,05 мл раствора щелочи Вычислить его титр и нормальность.

Щавелевой кислоты было взято 0,6223 г вместо теоретически рассчитанного количества 0.6303 г. Следовательно, концентрация раствора ее не точно 0,1 н., а равна

Чтобы вычислить нормальность раствора щелочи, следует воспользоваться соотношением N, гидроокись аммония (едкий аммоний, нашатырный спирт, летучая щелочь; NH 4 OH).

В чистом виде щелочи представляют собой твердые вещества, хорошо растворимые в воде. В водных растворах щелочи практически полностью распадаются на ионы, вследствие чего относятся к сильным основаниям. Лишь гидроокись аммония, которая в свободном состоянии не получена и существует только в растворах, является слабым основанием; образуется она при растворении аммиака в воде.

Водные растворы щелочей обладают всеми свойствами, присущими растворам оснований. В таблице приведены соотношения между плотностью, процентной и молярной концентрациями водных растворов щелочей, наиболее широко применяемых в биохимических, санитарно-гигиенических и клинических лабораториях.

См. также Кислоты и основания.

Профессиональные вредности при производстве щелочей . Действие щелочей на организм обусловлено способностью отнимать воду от тканей и разрушать белки, образуя щелочные альбуминаты, а также омылять жиры. Под действием щелочи на коже образуются мягкие, легко снимающиеся струпы, не препятствующие прониканию щелочи в более глубокие слои тканей.

При постоянном контакте со щелочью даже умеренной концентрации наблюдаются хронические повреждения кожи, болезненные язвы и ограниченные дерматиты. Экземы наблюдаются реже. Причиной их возникновения, по-видимому, является комбинированное воздействие щелочей и других вредных факторов, поскольку обезжиривание кожи и повреждение эпидермиса нарушает барьерные функции кожного покрова, облегчая проникновение инфекции и воздействие других (физических и химических) факторов.

Под воздействием щелочи ногти истончаются, становятся ломкими, покрываются продольными бороздками, переходящими в трещины. При длительном воздействии щелочи эти изменения могут сделаться стойкими.

Попадание даже малых количеств щелочи в глаз особенно опасно, так как вызывает поражение не только слизистой и роговой оболочек, но и более глубоких его сред. В результате возможна потеря зрения. Действие щелочей на органы дыхания вызывает раздражение слизистых оболочек различной степени тяжести.

Тяжелые отравления с ожогом слизистой оболочки и последующим рубцеванием, приводящим к возникновению непроходимости пищевода, наблюдаются при случайном приеме внутрь концентрированных растворов щелочей.

Контакт рабочих со щелочами возможен при дроблении и транспортировке твердых щелочей, в процессе загрузки их в аппараты для приготовления растворов, при фильтрации растворов, плавлении щелочей, особенно в производстве металлического натрия и калия, при выгрузке и расфасовке готовых продуктов в сыпучем, жидком и расплавленном виде (на производствах едких щелочей и щелочных металлов). Особенно опасны в этом отношении операции чистки и ремонта оборудования.

Концентрация щелочных веществ в воздухе производственных помещений бывает различной.

Предельно допустимая концентрация щелочного аэрозоля в пересчете на едкий натр - 0,5 мг/м 3 .

Первая помощь при отравлении щелочью - см. Отравления, Противоядия.

Профилактика . В целях предупреждения производственных отравлений щелочью необходимо осуществление непрерывного, герметизированного производственного процесса, по возможности с исключением ручных операций, механизацией трудоемких процессов. Большое значение для оздоровления условий труда имеет рациональная вентиляция с укрытием оборудования и устройством отсосов у мест возможного выделения пыли и газов.

Рабочие должны быть снабжены спецодеждой, резиновыми перчатками и защитными очками в кожаной оправе. Целесообразно применять респираторы или ватно-марлевые повязки. Открытые части тела смазывают вазелином или специальными пастами. Щелочную пыль после работы следует смывать маслом, промывая затем кожу теплой водой. Спецодежду и нательное белье по окончании работы подвергают очистке и стирке. В рабочих помещениях устанавливают специальные глазные гидранты с рычажным краном для быстрого пуска воды, гидранты с гибким шлангом, предназначенные для обмывания пораженных частей тела, а также раковины с холодной и горячей водой для мытья рук.

При попадании в глаза негашеной извести их немедленно промывают и обрабатывают слизистую оболочку 15% раствором нейтрального виннокаменного аммония. При резких болях вводят по каплям 2% раствор новокаина с адреналином.

При ожоге негашеной известью следует немедленно удалить растительным или минеральным маслом следы извести, а затем наложить примочки из 5% раствора лимонной, виннокаменной, уксусной или соляной кислот.

Рабочие должны быть осведомлены об основных правилах техники безопасности. На месте работы следует иметь аптечки с набором средств неотложной медицинской помощи.

В каждой смене должны быть люди, умеющие оказывать первую помощь.