化学试剂变质的原因分析

化学试剂变质的原因分析漳县三中包永平“两基”验收前夕,笔者参与了漳县三中实验室仪器和试剂搬迁整理工作,发现一部分化学试剂发生变质.对变质的试剂，当时做了相应的处理。现在将其变质的原因分析如下。在贮藏和使用过程中化学试剂是否会发生变质，取决于内外两个方面的因素，内因是化学试剂本身化学结构所决定的理化性质，外因则是试剂所处的环境条件。造成试剂变质的往往是外因。环境主要是指贮存的温度、光照和介质。介质一般是指空气和混有的杂质。试剂室里空气中除含有二氧化碳、氧和水蒸气以外，还往往含有存放的各种挥发性试剂扩散到空气中的蒸气，常见的有氯化氢、硝酸、硫化氢、二氧化硫、溴、碘、乙烯甲醛等蒸气，另外还有飘混在空气中的尘埃，其中有无机物也有有机物及各种微生物。化学试剂在一定的温度、光照、介质条件下会逐渐变化以致变质，该过程有物理变化使试剂产生损耗，也有化学变化使试剂完全变质失效。一般地化学试剂是如下的原因引发和促使其变质的：1．挥发。挥发是挥发性试剂造成试剂损耗浓度改变规格下降的最常见的原因。挥发性试剂的一般特点是分子量较小，沸点较低。常见的无机试剂有：浓盐酸、浓硝酸、发烟硫酸等。常见的有机试剂有碳原子数较少的也态物质如：甲醇、乙醇、石油醚、汽油等。2．升华。具有升华性质的一类试剂一般是升华热较少的分子晶体。实验室里一般存有室温下升华的试剂，如碘、萘等；受热条件下升华的试剂，如硫氯化汞两种。这类试剂升华将会造成损耗和空气污染。3．潮解和稀释。能发生潮解的试剂大部分是易溶性化合物，一般阴离子半径远小于阳离子半径，也有阴阳离子半径相近而阳离子所带电荷较多。此类试剂吸收水分在表面形成饱和溶液后，如果产生的水蒸气压还小于空气中的水蒸气压，潮解持续，直至全部形成溶液。常见的有：氢氧化钠、碱石灰等。有机物中，有：醋酸钠、醋酸铵等。稀释是指试剂溶液吸收空气中的水分导致浓度下降变稀的现象。发生的原因同潮解一样是外界水蒸气分压大于试剂的水蒸气分压。易发生稀释现象的常见试剂有浓硫酸正磷酸乙二醇等。4．风化。风化的原因和潮解相反是结晶水合物的水蒸气分压高于空气中水蒸气分压的缘故。空气越干燥风华速度越快易风化的试剂常见的有Ｎａ２ＣＯ３*１０Ｈ２Ｏ、Ｎａ２ＳＯ４*７Ｈ２Ｏ、ＣｕＳＯ４*５Ｈ２Ｏ、ＭｇＳＯ４*７Ｈ２Ｏ、ＺｎＳＯ４*７Ｈ２Ｏ等。发生风化将使试剂外观改变，质量减少。5．浓缩和析晶。浓缩和析晶产生的原因是在环境干燥的条剑侠试剂溶液的水蒸气压高于外界空气中水蒸气压，造成溶液水分的蒸发而浓缩、析晶，各种固体溶质的试剂一般均有此类现象，特别是一些浓度较大的溶液。浓缩和析晶虽对瓶中试剂性质影响不大，但也会改变其浓度、规格和外观。对某些熔点较低的有机物，在外界温度下降较大的情况下，也会发生析晶现象。如冰醋酸。6．水解。容易水解的盐类试剂大都具有共价键凡是强酸和弱碱、弱酸和弱碱所生成的盐，遇水都会发生不同程度的水解。实验室中一些金属卤化物很容易水解，如：TiCl4、FeCl3、AlCl3、SnCl2等，它们是带电荷高半径小的阳离子化合物。这类试剂可因易吸水水解而变质。易水解的有机物是含有酰基的化合物，如：脂、酰卤等。7．分解。分解反应也是引发和促使试剂损耗和变质的原因。试剂的分解速度通常和环境温密切相关。温度高分解速加快，通常易分解的二元化合物其化学键键能较低。键能越低，越易分解，例如碘化合物就比溴化合物更易分解，有的分解反应缓和试剂的含水量有关。如硫酸氢铵，含水量越大温度越高分解速度也越快。而含氧酸盐，如：硝酸盐、高锰酸盐则要在受热时才发生分解。8．氧化和还原。通常易被氧化的是标准电极电位低具有还原性的试剂，名称中具有“低”或“亚”字，还有部分活波金属和非金属单质、过氧化物及某些有机试，常见的有，硫酸亚铁、硫酸铁亚铵、亚硫酸、无水亚硫酸钠、钠、钾、钙、锌粉、还原性铁粉、乙醛等。还原性越强的试剂越易因氧化而变质。使其氧化的原因是空气中的氧和具有氧化性的杂质。标准电极电位较高的试剂，在以固态形式存在时，通常在空气中比较稳定，如：高锰酸钾重铬酸钾等但以溶液存在时就易和空气中的还原性杂质如H2SSO2等作用而变质，象KMnO4、Na2S2O3、K3Fe（CN）6等溶液。9．非氧化还原反应。有些试剂的变质并非有元素价态的变化，即发生非氧化还原反应也使其失效，实验室最常见的事例如生石灰吸收水分变成熟石灰进一步吸收水分而失效，氢氧化钠和氢氧化钾也因吸收二氧化碳带有杂质若长期暴露在空气中则完全转化成碳酸盐，此外，MgO、BaO、Ba（HO）2也应防止它们和空气中二氧化碳反应。10．聚合和缩合。分子结构中具有不饱和双键或三键的有机物容易发生聚合，如甲醛溶液易聚合生成白色三聚甲醛，氰化钾试剂也易聚合，还有电荷高、半径小的中心离子形成的含氧酸盐溶液，则能因缩合而形成多酸盐沉淀，如钼酸铵溶液缩合析出四钼酸铵沉淀。三聚甲醛加热处理后可重新释放出甲醛气体，但有些试剂一旦发生聚合或缩合反应往往是不可逆的，从而造成变质失效。此外，光化反应，如：银盐分解、碘化汞、邻苯三酚、氯仿等遇光发生的反应；霉变，即化学试剂滋生繁殖霉菌的现象引起实验室中诸如碳水化合物等的变化，也会引起试剂质变和损耗。总之，化学试剂质变有诸多原因，我们应当防患于未然尽量妥善处理好环境，降低试剂损耗缓解试剂的质变试剂。