NIEBEZPIECZEŃSTWO WYBUCHU

W laboratorium chemii organicznej używa się niekiedy substancji wybuchowych lub też mogą się one tworzyć w trakcie reakcji. Nieświadomość niebezpieczeństw, które mogą towarzyszyć pracy z tego typu związkami, może mieć groźne konsekwencje.

Mieszaniny wybuchowe powstają zwykle po zmieszaniu czynnika utleniającego z redukującym; reakcje utleniania – redukcji są na ogół bardzo silnie egzotermicznie. Większość materiałów wybuchowych stanowi właśnie tego typu mieszaniny.

W przypadku konieczności pracy z substancjami lub mieszaninami o potencjalnym działaniu wybuchowym należy kierować się następującymi zasadami:

1. Prowadzić reakcję w możliwie małej skali i koniecznie za osłoną zabezpieczającą.

2. Unikać sytuacji, w których substancja niebezpiecznie reaktywna mogłaby zetknąć się z substancją zapalną lub być narażona na wysoką temperaturę lub wstrząsy.

3. Reakcje, o których wiadomo, że mogą zajść z wybuchem lub samozapaleniem należy przeprowadzić (o ile to konieczne) kilkakrotnie w małej skali, a nie jednorazowo w większej skali. Zwiększenie skali reakcji wywołuje najczęściej nieoczekiwanie duży i niebezpieczny wzrost temperatury.

4. W przypadku reakcji silnie egzotermicznych oraz takich, w których stosuje się bardzo reaktywne odczynniki, najbezpieczniej jest dodawać odczynniki po kropli, z taką szybkością, z jaką są one zużywane w reakcji, jednocześnie silnie mieszając. Nie należy również dopuścić do przechłodzenia, gdyż prowadzi to do niebezpiecznie dużego stężenia odczynników, a po podniesieniu temperatury do gwałtownej reakcji, której nie można już kontrolować.

5. Przed użyciem jakiejkolwiek aparatury szklanej do pracy pod zmniejszonym ciśnieniem należy sprawdzić czy wszystkie części aparatury są ze szkła o odpowiedniej grubości i czy są one przeznaczone do tego celu (nie wolno używać naczyń cienkościennych, kolb stożkowych Erlenmayera i kolb z płaskim dnem); należy sprawdzić, czy żadna część nie jest pęknięta i czy nie posiada skazy (rysy, „gwiazdki”). Eksykatory próżniowe należy dobierać o możliwie najmniejszej wielkości i umieszczać je w osłonach z siatki drucianej lub owijać ręcznikiem.

6. Nie wolno ogrzewać zamkniętych kolb lub destylować w zamkniętych układach (należy zawsze przewidzieć odpowietrzenie), gdyż grozi to wybuchem.

Substancjami wybuchowymi są:

1. związki, które mogą ulegać reakcjom autooksydacji, np. związki polinitrowe, trinitrotoluen, kwas pikrynowy i nitrogliceryna

2. związki, które w wyniku rozkładu dają bardzo trwałe cząsteczki; należą do nich acetylen, trójjodek azotu, sole diazoniowe, związki diazowe, nadtlenki i azydki; wybuch może być spowodowany bodźcem cieplnym, uderzeniem lub tarciem, bądź też może nastąpić samorzutnie.

Związki wybuchowe

1. acetylen i jego sole z metalami ciężkimi; wyjątkowo wrażliwe na wstrząsy są acetylenki srebra i miedzi; podobne własności wykazują poliacetyleny i niektóre pochodne chlorowcowe acetylenu

2. kwas azotowodorowy i wszystkie azydki organiczne i nieorganiczne (z wyjątkiem azydków metali alkalicznych)

3. sole diazoniowe w stanie stałym i związki diazowe

4. azotany nieorganiczne, zwłaszcza azotan amonu oraz azotany alkoholi wielowodorotlenowych

5. związki polinitrowe jak trinitrotoluen, trinitrobenzen, kwas pikrynowy i jego sole; w stanie wilgotnym nie są one wybuchowe,

6. sole nitrofenoli z metalami

7. nadtlenki (Tworzenie się nadtlenków w eterach jest najczęstszą przyczyna wybuchów w pracowniach chemicznych. Nadtlenki tworzą się z eterów pod działaniem tlenu powietrza przy współudziale światła. W przypadku takich eterów jak dietylowy, diizopropylowy, 1,4-dioksan i tetrahydrofuran, utworzone nadtlenki są mniej lotne niż etery. Przy oczyszczaniu drogą destylacji, zawartość nadtlenku w kolbie destylacyjnej stopniowo wzrasta, co może doprowadzić do gwałtownego wybuchu. Tego typu eterów nie należy przechowywać przez długi czas i pozostawić w butelkach zapełnionych do połowy. Przed destylacją eterów należy przeprowadzić próbę na obecność nadtlenków i w razie ich wykrycia trzeba je usunąć.

Mieszaniny potencjalnie niebezpieczne

Silne utleniacze tworzą bardzo niebezpieczne mieszaniny ze związkami łatwo utleniającymi się, takimi jak alkohole mono- i wielowodorotlenowe, węglowodany oraz pochodne celulozy (papier, drewno, płótno). Niebezpieczne są także mieszaniny tych utleniaczy z niektórymi pierwiastkami, np. z siarką, fosforem oraz ze sproszkowanymi metalami, np. magnezem. Do silnych utleniaczy należą:

• kwas nadchlorowy i jego sole oraz chlorany, które reagują gwałtownie z produktami organicznymi typu drewno, tkaniny, kauczuk, korek, itp.

• trójtlenek chromu, chromiany i dwuchromiany

• stężony kwas azotowy i azotany

• nadmanganiany

• stężony roztwór nadtlenku wodoru,

• ciekły tlen i skroplone powietrze

Metale alkaliczne i ziem alkalicznych takie jak sód, potas, lit, glin i magnez, zwłaszcza w bardzo rozdrobnionej postaci, reagują gwałtownie ze związkami organicznymi zawierającymi chlorowce, np.: chloroform, czterochlorek węgla. Wymienionych metali nie należy nigdy przemywać tego typu rozpuszczalnikami.

Potas ulega powierzchniowemu utlenianiu nawet wtedy, gdy jest przechowywany w oleju. Utworzony tlenek może podczas manipulacji zainicjować wybuch, dlatego nie można używać kawałków potasu pokrytych grubą warstwą tlenku. Należy je zniszczyć dodając je po kawałku do 2-propanolu.

Ampułki z substancjami lotnymi należy przed otwarciem dobrze ochłodzić. Nie należy ich jednak chłodzić zbyt szybko do niskich temperatur; ampułki oziębia się początkowo w wodzie z lodem a następnie w lodzie z solą. Oziębioną ampułkę wyjmuje się z łaźni chłodzącej i owija ścierką za osłoną zabezpieczającą. Na szyjce ampułki nacina się ostrym pilnikiem wyraźną rysę i przykłada do niej silnie ogrzany koniec cienkiej bagietki; szkło łatwo wówczas pęka i zakończenie szyjki odpada.

Należy pamiętać, że silne ochłodzenie szczelnie zamkniętych kolb Erlenmayera lub kolb z płaskim dnem częściowo wypełnionych lotną substancją, może spowodować wytworzenie odpowiedniego ciśnienia, co grozi implozją.