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2015-09-26化学试剂变质的原因

  化学试剂在贮藏过程中是否变质是由因素决定的:第一是由试剂结构所决定的物理性质和化学性质;第二是促使试剂变质的环境条件。因此,如欲防止试剂变质,就应该了解试剂结构和性质之间的一般规律,并杜绝造成试剂变质的客观因素。此处所指环境条件乃指试剂贮藏处的温度、光照以及介质。空气中除了常见的 O2 、 CO2 、水蒸气以外,实验室和贮藏室的空气还有各种试剂挥发、扩散到空气中的蒸汽,如 HCI 、 HNO3 、 NO2 、 H2S 、 SO2 、 Br2 等,以及由地面飞逸到空气中的尘埃(有机物和无机物)的微生物等。

    试剂变质的过程可以是物理变化,也可以是化学变化。常见的试剂变质和损耗有:

    ⑴挥发

    指液态试剂或试剂溶液释出试剂蒸汽的现象。这类试剂的分子量较小、沸点较低,在常温容易蒸发。其水溶液称为挥发性溶质的溶液。如液溴、盐酸、硝酸、氨水以及低碳数(戊烷、二硫化碳、乙醚)的各类有机物质。液态试剂的挥发可造成试剂的损耗和空气的污染,而试剂溶液的变化还使试剂的浓度规格发生变化。

    ⑵升华

    固态试剂不经液态直接变为气态的现象叫升华。这类试剂的晶体为升华能较小的分子晶体。贮藏室中应该注意的是那些常温下即可升华的试剂。如碘的升华会造成碘的损耗和空气的污染。

    ⑶潮解

    固态试剂吸收水蒸气变成溶液的现象叫潮解。这类试剂大多为可溶性化合物(阳离子半径远小于阴离子的化合物或阴阳离子半径相近而阳离子电荷较低的化合物),当环境中水蒸气压力大于该化合物水化物的水蒸气压力时,试剂就吸收水蒸气而溶解。例如, NaOH 、 AS2O5 、 CrO3 、 Na2S 、 FeCI36H2O 、硝酸铜、硫氰酸盐等试剂很易潮解,从而影响试剂和规格。

    ⑷稀释

    试剂溶液吸收水蒸气变成稀溶液的现象叫稀释。当环境中水蒸气压力大于试剂水溶液的蒸汽压时,试剂水溶液就会吸收水蒸气而稀释。例如 H2SO4 、 H3PO4 等各种浓溶液皆会发生这种现象,稀释现象也影响试剂的规格。

    ⑸风化

    含水晶体失去结晶水变为粉末物质的现象叫风化。这类试剂亦系可溶性化合物,但是当环境中水蒸气压力小于该含水晶体的水蒸气压力时,试剂晶体就失去结晶水而变为结晶水分子数较少的含水晶体或无水物质。例如, Na2CO3 · 10H2O 、 ZnSO4 · 7H2O 、 MnSO4 · 4H2O 、 Na2S2O3 · 5H2O 、 Na2SO4 · 10H2O 等试剂极易风化,从而影响试剂的规格。

    ⑹浓缩和析晶

    指试剂溶液逸出水蒸气变成浓溶液甚至析出晶体的现象。当环境中水蒸气压力小于试剂水溶液的蒸汽压力时,试剂溶液就会逸出水蒸气而浓缩或析出晶体,各种试剂溶液皆有这种现象。浓缩或析晶也影响试剂的规格。

    ⑺水解

    指物质与水发生复分解反应。这类试剂大多为具有共价键且键的极性又比较大的化合物。例如强酸弱碱盐、强碱弱酸盐以及有机酰基化合物(如酯、酰卤、酰胺等)、过渡元素卤化物如 TiCl4 、 FeCl3 、非过渡元素卤化物如 BeCI2 、 SnCI2 、 BiCI3 等,都非常容易水解,它们或是电荷高、半径小的阳离子化合物,或是非

    稀有气体型阳离子的化合物。这类试剂易吸收水分而变质。

    ⑻氧化

    指由低价态试剂变为高价态试剂的反应。标准电极电位低的低价试剂(常以低、亚字命名,如硫酸亚铁、亚硫酸钠,活泼金属如 Na 、 K 、 Ca 、 Mg ,活泼非金属如 P ,以及强还原性有机试剂等)已被空气中的氧气和具有氧化性的杂质所氧化,从而使试剂变质。

    ⑼还原

    指由低价态试剂变为高价态试剂的反应。标准电极电位高的高价态试剂以固态形式存在时,一般将在空气中是比较稳定性的,但是以溶液形式存在时,就容易吸收空气中的还原性杂质如 SO2 、 H2S 和有机尘埃等而变质。

    ⑽燃烧和爆炸

    发光、发热的激烈化学反应叫做燃烧,迅速产生气体的激烈叫做爆炸。燃烧和爆炸按其本质来说是一种激烈的氧化反应。强还原性物质黄磷(白磷)与空气中的氧气接触时,碳化钙、金属钾和金属钠气体与空气或氧气的混合物气体(达一定体积时)点火可以引起爆炸。若干固态试剂如苦味酸和三硝基苯在加热或撞击时,即可引起爆炸。试剂的燃烧和爆炸可以造成实验室和贮藏室的重大事故。

    ⑾分解

    指一种物质变为几种物质的反应。分解反应可因温度升高而加剧。二元化合物的热稳定性键能有关例如碘化物比溴化物不稳定。有些含氧酸盐如硝酸盐、氯酸盐和高锰盐在加热时可放出氧而对易燃物发生危险,因此这些试剂应该与易燃物隔离贮藏。有的分解反应还可以因光照而加剧,如银、高汞和亚汞的化合物。树脂类试剂则由于冷冻或干燥破坏了其结构,失去其交换功能。分解反应是试剂变质的常见的原因之一。

    ⑿聚合和缩合

    小分子合并为大分子和反应叫聚合,如在合并成大分子的过程中放出小分子的叫做缩合。含有双键或三键的有机物质容易发生聚合,例如甲醛溶液和氰化钾等试剂会聚合。电荷高、半径小的中心离子形成的含氧酸盐的溶液则可因缩合而析出多酸盐沉淀,例如钼酸铵溶液可以析出四钼酸铵沉淀。

    甲醛的聚合物聚甲醛可重新变为甲醛,而许多的试剂聚合和缩合却往往是不可逆转的变化。

    ⒀光化学反应

    光照可以加快化学反应地进行。前面所提到的银盐的分解是光化学分解反应。此外尚有光化学氧气反应,如苯甲醛被空气氧化成苯甲醛;在空气中能进行光化学反应的尚有联苯胺、邻苯二酚、α - 萘酚等。

    ⒁失活

    指具有活性的生化试剂变为没有活性的物质。例如酶试剂,这类试剂可因贮藏温度过高或贮藏时间过长而失去活性。

    ⒂发霉

    指化学试剂中霉菌繁殖的现象。许多生化试剂如碳水化合物、酶类和蛋白质类试剂经及若干含氮、硫的无机试剂在一定湿度和温度时,暴露在空气中皆可发霉而变质。

    上述种种变化有时可借颜色、气体、形态、的变化而察觉,而有的则须用实验方法才能判别。而规格的轻微变化,只有用实际标准加以检测才能确定。所以,妥善地保管和贮藏好试剂,是保证教学和科研正常进行的必要措施。

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