实验室注意事项和防范措施
着火是化学实验室,特别是化合物合成实验室里容易发生的事故。例如:
①化学药品中有许多可燃、自燃或助燃的物质而引起着火;
②加热操作不当引起着火;
③电器短路引起着火等。
最危险的是那些在常温下易燃的物质。下面介绍一下有关化学实验中常接触的一些易燃物质的有关知识。
1.1化学易燃气体和液体
易燃气体:氢气、氨气、煤气、石油气、乙炔、乙烯、一氧化碳等。
易燃液体:乙醚、二硫化碳、四氢呋喃、苯、溴乙烷、汽油、酒精、醋酸乙酯(天那水)、醋酸丁酯(稀料)、丙酮、乙醛等。
这些易燃物其所以危险,是因为这些气体或低沸点液体在室温下的蒸气浓度很大,足以着火;燃烧速度快,有的因燃点很低(如乙醚、二硫化碳、四氢呋喃等)乙炔实验室,能和空气形成爆炸混合物,发生爆炸性燃烧。此外,有的易燃物本身有毒,有的燃烧时能分解产生刺激性气体或剧毒气体,均威胁实验人员的安全。
对于易燃物的性能,可以从三个方面来衡量它们:
(1)闪点:指该液体上的蒸气形成燃烧混合物的最低温度。闪点在22℃以下的是危险易燃物,在22~66℃范围内的易燃物。例如,乙醚的闪点有-45℃;二硫化碳只有-30℃,是最危险的易燃物。
(2)燃点:该物质的蒸气自动着火的最低温度。
(3)爆炸极限:该物质蒸气与空气形成爆炸混合物的极限,又分下限(在空气中的浓度低于此限不着火爆炸)和上限(在空气中的浓度高于此限亦不着火爆炸)。爆炸上下限相隔越大,说明该物质与空气混合,有一个很宽的爆炸范围,危险性就越大。例如乙炔就是危险性很大的易燃物。因乙炔上限是100%,下限2.5%。常用易燃气体和易燃液体的有关特性
低碳烷烃、乙醛、氯乙烷、溴乙烷、二硫化碳、乙醚、石油醚、苯和丙酮等的闪点都比较低,即使存放在普通电冰箱内(冰室最低温-18℃,无电火花消除器),也能形成可以着火的气氛,故这类液体不得贮于普通冰箱内。另外,低闪点液体的蒸气只需接触红热物体的表面便会着火。其中,二硫化碳尤其危险,即使与暖气散热器或热灯泡接触乙炔报警器,其蒸气也会着火,应该特别小心。
1.2化学不稳定的易燃物
这类物质非常活泼,或者不稳定,稍改变外界条件(温度、压力、震荡、磨擦、撞击等),即发生猛烈反应,立即着火甚至爆炸。
这类药品分下列六类叙述:
(1)炸药
大家都知道TNT是烈性炸药。多硝基化合物都是烈性炸药。实验室常用的苦味酸(Picricacid),又叫三硝基酚(Trinitrophenol),干燥时是很危险的炸药,必须保持潮湿状态。
硝酸铵、亚硝酸铵受热分解,可能爆炸。
(2)不稳定氧化物
其中最危险的是高价酸和过氧化物。
高价酸在无水状态很易爆炸,所以不要和脱水剂(如硫酸、磷酸、五氧化二磷等)混合。这些高价酸有:高锰酸(Permanganicacid)、过氯酸(Perchloricacid)、过硫酸(Persulfuricacid),它们的盐类、酸或酸酐与硫酸混合特别危险。
最常用的过氧化物(Peroxide)是双氧水,双氧(Hydrogenperoxide)水内若含有铁、铜、锰等就会自动分解。60%以上的双氧水是很危险的。
过氧化苯甲酰及其他聚合反应引发剂(Intiator),在干燥状态时是很危险的。
许多含氧的有机物,例如醚类、醛类、酸类、烯类等,暴露在空气中,会慢慢自动氧化生成少许过氧化合物。对於像乙醚、四氢呋喃等易形成过氧化物硫化氢报警器,闪点又低的易燃物,要特别警惕。存久了的乙醚,要将过氧化物除去再用。回收乙醚时,千万不要蒸干,否则浓集过氧化物,会受热爆炸。工业乙醚含有少量水,用铁罐贮存,能抑制过氧化物的形成。使用四氢呋喃,必须在氮气流下操作。
(3)自燃物
①活泼金属,如钾、钠、钙、镁、铝、锌等在空气中燃烧生成相应的氧化物。尤其是钾和钠,与水猛烈反应,即放出氢气乙炔实验室,爆炸燃烧。钾、钠贮於煤油中,与空气、水气隔绝,即使这样,贮存久了的钾,表面亦自动氧化,形成少量过氧化钾,有爆炸危险。此外,钾、钠和多种灭火剂,如水、二氧化碳、卤代烷都猛烈反应,所以着火只能用沙土、碳酸钠或碳酸氢钠扑救,使用错了灭火剂,反而增加危险,不能疏忽大意。
反应后的金属渣,特别容易着火,不能随便抛弃在垃圾桶中。金属粉尘弥漫在空气中,易形成爆炸混合物。
②黄磷暴於空气中自然。黄磷要保存於水下,避免和空气接触。黄磷不能和皮肤接触。
③金属氧化物氢化硼、硼烷等。
(4)强氧化剂或还原剂
强还原剂自动与空气中的氧化合,着火爆炸,上述的自燃物就是例子。
强氧化剂与微量杂质混合,亦可能猛烈爆炸。因为木炭、尘埃、滑润油脂及其他有机物大多数是还原剂,所以强氧化剂被污染,就特别危险。使用氯酸钾、高锰酸钾、重铬酸钾、硝酸及其盐类、亚硝酸盐等要特别注意。使用氧气罐,要有专用的降压调压阀,不能有油脂之类有机物。
在实验室制备氧气试验,使用氯酸钾分解,用二氧化锰催化,如混入少量杂质,就会爆炸。
强氧化剂和还原剂混合,会着火爆炸。硝酸钾(氧化剂)硫磺和木炭(还原剂)的混合物就是炸药。
亚硝酸钠(氧化剂)和亚硫酸氢钠(还原剂)混合即着火。
(5)重氮盐、炔的盐类等
这些物质非常不稳定、易爆炸。电石(碳化钙)遇水反应生成危险的乙炔气。扑灭这种火灾要特别注意,因为电石渣反应很慢,灭火以后,还会死灰复然,再发生火灾。
一般说来,易爆炸物质的组成中,大多含有以下原子团:
—O—O—臭氧、过氧化物;—N=N—重氮及叠氮化合物;
—O—Cl—氯酸盐、高氯酸盐;—N=C雷酸盐
=N—Cl氮的氯化物;—NO2硝基化合物(三硝基甲苯、苦味酸盐)
—N=O—亚硝基化合物;—C≡C—乙炔化合物(乙炔金属盐)
(6)易燃粉尘与空气形成爆炸混合物
例如棉纱着火爆炸,染有液体空气的废棉纱及其他还原剂,很易爆炸,使用液体空气作冷却剂要特别小心。
1.3实验室常见的着火事故
化学实验室要经常用煤气灯、电炉、油浴等加热;使用各种电器设备和仪器时,和具有可燃性的化学试剂接触也都存在着火的隐患。例如:使用煤气灯时,不小心将衣袖燃着;有的头发过长不小心将头发燃着,特别危险的是煤气灯使用过程中突然因故熄灭(煤气量过小或风过大),引起煤气泄漏,这是很危险的。有的同学做完实验后,忘记关煤气开关,都会造成火灾。
各种电器设备在开、关和短路时往往产生火花,如与易燃气体或液体接触,极易发生火灾。实验后插座不拔或不关闭总电源有时也会酿成火灾。
在做有机实验和综合实验时,接触的有机试剂比较多,而大部分有机试剂都是可燃的,如果实验操作不当易发生火灾,例如:用明火加热有机溶剂;在回流或蒸馏操作中未加沸石,引起暴沸,液体冲出瓶外接触到明火;取量或倾倒有机液体时,不小心洒在瓶外遇明火;在压金属钠丝或使用金属钠时,违反操作也会引起着火事故。
1.4火灾的预防和消防
(1)火灾的预防
有效的防范才是对待事故最积极的态度。为预防火灾,应切实遵守以下各点:
①严禁在开口容器或密闭体系中用明火加热有机溶剂,当用明火加热易燃有机溶剂时,必须有蒸气冷凝装置或合适的尾气排放装置。
②废溶剂严禁倒入污物缸,量少时可用水冲入下水道,量大时应倒入回收瓶内再集中处理。燃着的或阴燃的火柴梗不得乱丢,应放在表面皿中,实验结束后一并投入废物缸。
③金属钠严禁与水接触,废钠通常用乙醇销毁。
④不得在烘箱内存放、干燥、烘焙有机物。
⑤使用氧气钢瓶时,不得让氧气大量溢入室内。在含氧量约25%的大气中,物质燃烧所需的温度要比在空气中低得多,且燃烧剧烈,不易扑灭。
(2)安全消防措施
万一不慎失火,切莫慌惊失措,应冷静、沉着处理。只要掌握必要的消防知识,一般可以迅速灭火。
①常用消防器材化学实验室一般不用水灭火!这是因为水能和一些药品(如钠)发生剧烈反应,用水灭火时会引起更大的火灾甚至爆炸,并且大多数有机溶剂不溶于水且比水轻,用水灭火时有机溶剂会浮在水上面,反而扩大火场,下面介绍化学实验室必备的几种灭火器材。(a)沙箱将干燥沙子贮于容器中备用,灭火时,将沙子撒在着火处。干沙对扑火金属起火特别安全有效。平时经常保持沙箱干燥,切勿将火柴梗、玻管、纸屑等杂物随手丢入其中。(b)灭火毯通常用大块石棉布作为灭火毯,灭火时包盖住火焰即成。近年来已确证石棉有致癌性,故应改用玻璃纤维布。沙子和灭火毯经常用来扑灭局部小火,必须妥善安放在固定位置,不得随意挪作他用,使用后必须归还原处。(c)二氧化碳灭器是化学实验室最常使用、也是最安全的一种灭火器。其钢瓶内贮有CO2气体。CO2无毒害,使用后干净无污染。特别适用于油脂和电器起火,但不能用于扑灭金属着火。(d)泡沫灭火器由NaHCO3与Al2(SO4)3溶液作用产生Al(OH)3和CO2泡沫,灭火时泡沫把燃烧物质包住,与空气隔绝而灭火。因泡沫能导电,不能用于扑灭电器着火。且灭火后的污染严重,使火场清理工作麻烦,故一般非大火时不用它。过去常用的四氯化碳灭火器,因其毒性大,灭火时还会产生毒性更大的光气,目前已被淘汰。(e)溴氧二氟甲烷(Bromochlorodifluromethane),简称BCF。这种灭火器材装在天花板上,灭火器有一低融点合金封口(有各种规格,常用的是155℃),当室内着火,温度超过了规格,封口熔融便自动喷出BCF灭火。BCF气体有毒,而且与金属反应,故不宜扑灭金属着火引起的火灾。(f)干粉:桶内装干粉,内有压缩二氧化碳管,使用时用力打击,管破,二氧化碳将干粉喷出,扑救金属着火。但大量钾钠着火则不宜用。
②灭火方法一旦失火,应首先采取措施防止火势蔓延,立即熄灭附近所有火源(如煤气灯),切断电源,移开易燃易爆物品。并视火势大小,采取不同的扑灭方法。(a)对在容器中(如烧杯、烧瓶、热水漏斗等)发生的局部小火,可用石棉网、表面皿或木块等盖灭。(b)有机溶剂在桌面或地面上蔓延燃烧时,不得用水冲,可撒上细沙或用灭火毯扑灭。(c)对钠、钾等金属着火,通常用干燥的细沙覆盖。严禁用水和CCl4灭火器,否则会导致猛烈的爆炸,也不能用CO2灭火器。(d)若衣服着火,切勿慌张奔跑,以免风助火势。化纤织物最好立即脱除。一般小火可用湿抹布、灭火毯等包裹使火熄灭。若火势较大,可就近用水龙头浇灭。必要时可就地卧倒打滚,一方面防止火焰烧向头部,另外在地上压住着火处,使其熄火。(e)在反应过程中,若因冲料、渗漏、油浴着火等引起反应体系着火时乙炔实验室,情况比较危险,处理不当会加重火势。扑救时必须谨防冷水溅在着火处的玻璃仪器上,必须谨防灭火器材击破玻璃仪器,造成严重的泄漏而扩大火势。有效的扑灭方法是用几层灭火毯包住着火部位,隔绝空气使其熄灭,必要时在灭火毯上撒些细沙。若仍不奏效,必须使用灭火器,从火场的周围逐渐向中心处扑灭。
实验室注意事项2
爆炸
2.1实验室发生爆炸事故的原因
实验室发生爆炸事故的原因大致如下:
(1)随便混合化学药品。氧化剂和还原剂的混合物在受热。摩擦或撞击时会发生爆炸。表1-3中列出的混合物都发生过意外的爆炸事故。表1-4为不能混合的常用药品。
(2)密闭体系中进行蒸馏、回流等加热操作。
(3)在加压或减压实验中使用不耐压的玻璃仪器。
(4)反应过于激烈而失去控制。
(5)易燃易爆气体如氢气、乙炔等烃类气体、煤气和有机蒸气等大量逸入空气,引起爆燃。常见易燃易爆物质蒸气在空气中爆炸极限见表1-5。
(6)一些本身容易爆炸的化合物,如硝酸盐类、硝酸酯类、三碘化氮、芳香族多硝基化合物、乙炔及其重金属盐、重氮盐、叠氮化物、有机过氧化物(如过氧乙醚和过氧酸)等,受热或被敲击时会爆炸。强氧化剂与一些有机化合物接触,如乙醇和浓硝酸混合时会发生猛烈的爆炸反应。
(7)搬运钢瓶时不使用钢瓶车,而让气体钢瓶在地上滚动,或撞击钢瓶表头,随意调换表头,或气体钢瓶减压阀失灵等。
(8)在使用和制备易燃、易爆气体时,如氢气、乙炔等,不在通风橱内进行,或在其附近点火。
(9)煤气灯用完后或中途煤气供应中断时,未立即关闭煤气龙头。或煤气泄漏,未停止实验,即时检修。
(10)氧气钢瓶和氢气钢瓶放在一起。
2.2实验室常见的爆炸事故
由于实验操作不规范,粗心大意或违反操作规程都能酿成爆炸事故。例如:
(1)配制溶液时,错将水往浓硫酸里倒,或者配制浓的氢氧化钠时未等冷却就将瓶塞塞住摇动都会发生爆炸。
(2)减压蒸馏时,若使用平底烧瓶或锥瓶做蒸馏瓶或接收瓶,因其平底处不能承受较大的负压而发生爆炸。
(3)对使用的四氢呋喃,乙醚等蒸馏时,由于这类试剂放久后会产生一定的过氧化物,在对这些物质进行蒸馏前,未检验有无过氧化物并除掉过氧化物,过氧化物被浓缩达到一定程度或蒸干易发生爆炸。
(4)制备易燃气体时,一定要注意附近不要有明火,在制备和检验氧气时,一定要注意不要混有其它易燃气体。例如氧气制备、氢气制备,实验中若操作不慎易发生爆炸(见着火一节)。
(5)金属钾、钠、白磷遇火都易发生爆炸。
2.3爆炸事故的预防与急救
爆炸的毁坏力极大,危害十分严重,瞬间殃及人身安全。必须引起思想上足够的重视,为预防爆炸事故发生,必须遵守以下几点:
(1)凡是有爆炸危险的实验,必须遵守实验教材中的指导,并应安排在专门防爆设施(或通风框)中进行。
(2)高压实验必须在远离人群的实验室中进行。
(3)在做高压、减压实验时,应使用防护屏或防爆面罩。
(4)绝不允许随意混合各种化学药品,例如:高锰酸钾和甘油。
(5)在点燃氢气、CO等易燃气体之前,必须先检查并确保纯度。银氨溶液不能留存。某些强氧化剂(如氯酸钾、硝酸钾、高锰酸钾等)或其混合物不能研磨,否则都会发生爆炸。
(6)钾、钠应保存在煤油中,而磷可保存在水中,取用时用镊子。一些易燃的有机溶剂,要远离明火,用后立即盖好瓶塞。
如果发生爆炸事故,首先将受伤人员撤离现场,送往医院急救,同时立即切断电源,关闭煤气和水龙头,并迅速清理现场以防引发其它着火中毒等事故。如已引发了其它事故,则按相应办法处理。
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