Меры предосторожности при работе с ультранизкими температурами.

Shaker · 17 Апр 2024

Общие сведения.

Охлаждающие бани необходимы в лабораторной химии, особенно органической, поскольку они позволяют поддерживать сверхнизкие температуры от 13°C до -196°C. Эти низкие температуры необходимы для выполнения различных задач, таких как сбор жидкостей после дистилляции, удаление растворителей с помощью роторного испарителя или проведение химической реакции при температуре ниже комнатной для кинетического контроля.

Охлаждающие ванны, как правило, бывают двух видов: (а) холодная жидкость (в частности, жидкий азот, вода или даже воздух), но чаще всего под этим термином подразумевается (б) комбинация из трех компонентов: (1) охлаждающий агент (например, сухой лед или водяной лед); (2) жидкий "транспортер" (например, жидкая вода, этиленглицеролацетон и т.д.), который переносит тепло между ванной и сосудом; и (3) добавка для снижения температуры плавления системы твердое тело/жидкость.

Например, распространенным примером является использование смеси льда и каменной соли для замораживания мороженого. При добавлении соли температура замерзания воды снижается, что позволяет достичь более низких температур по сравнению с использованием только льда.

Понижение температуры любого растворителя - важная концепция в химической науке и физике. Эта идея применима к любому растворителю, который растворяется в растворителе, как, например, антифриз или соль в воде, что обычно повышает точки кипения и замерзания. Есть и исключения, например, холодные пакеты, в которых используется нитрат аммиака или мочевина в воде, и пакеты с готовой едой, которые являются эндотермическими или экзотермическими. Цель - снизить температуру, чтобы уменьшить растворимость растворителя, вызвать кристаллизацию и убедиться, что растворитель может быть использован повторно. Примечательно, что точки замерзания нафты и ацетона ниже, чем температура сухого льда, которая составляет -109,3 °F или -78,5 °C.

Для проведения бани с сухим льдом обычно используется ацетон, поскольку он не замерзает при температуре сухого льда. Эта смесь отводит тепловую энергию от растворителя в герметичном контейнере, предотвращая выкипание при комнатной температуре. Однако важно отметить, что ацетон может легко разрушить многие пластмассы, поэтому вместо него рекомендуется использовать стекло или металл.

Прежде чем использовать углекислый газ, твердый или сухой лед, необходимо ознакомиться с этой темой, поскольку он представляет собой уникальную опасность для тех, кто работает с ним или рядом с ним. Сухой лед - это твердая форма двуокиси углерода, которая выпускается в виде хлопьев, гранул или блоков. Он не горит и часто используется для быстрого охлаждения материалов или транспортировки биологических образцов.

Риски.

Твердый диоксид углерода или сухой лед не относится к категории опасных веществ в соответствии со стандартом OSHA Hazard Communication Standard 2012 (29 CFR 1910.1200). Однако при работе с этим материалом необходимо соблюдать определенные меры предосторожности. К ним относятся:

Риск контакта с кожей: сухой лед при температуре -109 °F (-79 °C) может привести к серьезному обморожению при контакте с кожей. Клетки кожи быстро замерзают, что приводит к значительным повреждениям.

Опасность удушья: сухой лед может сублимироваться (превращаться из твердого тела в газ) при температуре выше -79 °C. При этом выделяется значительное количество CO2 (1 кг твердого вещества = ~550 л газа), который может быстро вытеснить кислород в окружающем воздухе, вызывая головокружение, головную боль, затрудненное дыхание, потерю сознания и даже смерть. Этот риск особенно велик в закрытых помещениях или местах с ограниченной вентиляцией.

Опасность избыточного давления: закрытые контейнеры с сухим льдом могут оказаться под давлением из-за быстрого выделения большого количества газа CO2. Если газ не сможет выйти, контейнер может сильно разорваться через некоторое время при обычной комнатной температуре.

Безопасное обращение с сухим льдом.

1. Поймите опасность обращения с сухим льдом. Сухой лед может вызвать обморожение и повреждение тканей из-за чрезвычайно низкой температуры, а пары углекислого газа, которые он выделяет в непроветриваемых помещениях, могут быть токсичными. При длительном контакте не растирайте пораженное место. Вместо этого снимите одежду, которая не примерзла к коже, и поместите пораженный участок в теплую воду. Избегайте прямого сухого тепла.

2. Защитите себя с помощью соответствующей одежды и снаряжения. Оденьте рубашку с длинными рукавами, длинные брюки и обувь с закрытыми носками, а также наденьте перчатки и очки, чтобы защитить руки и глаза от травм.