— Ci idioci umieścili porcelanowy pojemnik z "galaretą" w specjalnej komorze, maksymalnie izolowanej... Myśleli, że komora jest całkowicie izolowana, ale gdy otworzyli pojemnik za pomocą manipulacji, "galareta" przeszła przez metal i plastik, jak woda przez gąbkę, wydostała się na zewnątrz, a wszystko, z czym się stykała, znowu zamieniało się w "galaretę". Zginęło trzydzieści pięć osób, ponad sto zostało okaleczonych, a cały budynek laboratorium został całkowicie zniszczony. Byłeś tam kiedyś? Wspaniała budowla! A teraz "galareta" spływa do piwnic i niższych pięter... Oto preludium do kontaktu.
— A. Strugacki, B. Strugacki "Piknik na skraju drogi"
Cześć, %%username%!
W tym, że wciąż coś piszę — winić należy . On natchnął mnie pomysłem.
Po prostu, po krótkim zastanowieniu, zdecydowałem, że mały wykład na temat substancji żrących będzie stosunkowo szybki. Może kogoś to zainteresuje. A dla niektórych — i przyda się.
Jedziemy.
Najpierw ustalmy definicje.
Żrący — 1. Chemicznie rozkładający. 2. Ostry, wywołujący podrażnienie, ból. 3. Zjadliwy, sarkastyczny.
Ożegow S.I. Słownik języka rosyjskiego. — M.: Rus. jęz., 1990. — 921 s.
Tak więc, odrzucamy od razu dwie ostatnie definicje słowa. Również odrzucamy "żrące" lakrymatory — które nie są tak bardzo żrące, co wywołujące łzy, i sternity — które wywołują kaszel. Tak, poniżej będą substancje, które mają te właściwości, ale one — co najważniejsze! — naprawdę rozkładają materiały, a czasem i ciało.
Nie będziemy rozważać substancji, które są żrące tylko dla człowieka i podobnych — z powodu specyficznego niszczenia błon komórkowych. Dlatego ipryty pozostaną poza na czołowej liście.
Będziemy rozważać związki, które w warunkach pokojowych są cieczami. Dlatego nie będziemy rozpatrywać ciekłego tlenu i azotu, a także gazów takich jak fluor, chociaż można je uznać za żrące, tak.
Jak zwykle, spojrzenie będzie wyłącznie subiektywne, oparte na osobistym doświadczeniu. I tak — możliwe, że kogoś pominę — pisz komentarze, %username%, w ciągu trzech dni od publikacji będę uzupełniał artykuł o to, co zapomniałem od samego początku!
I tak — nie mam czasu i energii, aby stworzyć "hit-parad", więc będzie to mieszanka. Z wszystkimi wyjątkami — wyszła całkiem krótka.
Żrące zasady
A konkretnie — wodorotlenki metali alkalicznych: litu, sodu, potasu, rubidu, cezji, francu, wodorotlenek talu (I) oraz wodorotlenek baru. Jednakże:
- Litu, cezji, rubidu i baru odrzucamy — są drogie i rzadko spotykane
- Jeśli ty, %username%, napotkasz wodorotlenek francu, to żrącość będzie cię interesować w ostatniej kolejności — jest on straszliwie radioaktywny.
- To samo dotyczy talu — jest on niesamowicie trujący.
Dlatego pozostały sód i potas. Ale bądźmy szczerzy — właściwości wszystkich żrących zasad są bardzo podobne.
Wodorotlenek sodu — znany jako 'soda kaustyczna' — jest wszystkim znany. Wodorotlenek potasu jako dodatek do żywności E525 — również. Oba mają podobne właściwości: są bardzo higroskopijne, czyli przyciągają wodę, w powietrzu 'rozpływają się'. Dobrze rozpuszczają się w wodzie, przy czym wydziela się duża ilość ciepła.
'Rozpływanie się' w powietrzu — w zasadzie tworzenie bardzo stężonych roztworów zasad. Dlatego jeśli położysz kawałek żrącej zasady na papier, skórę, niektóre metale (np. aluminium) — z czasem okaże się, że materiał został dobrze zjedzony! To, co pokazano w 'Fight Club', jest naprawdę bliskie prawdy: naprawdę, spocone ręce — tak do zasady — będzie boleć! Osobiście wydawało mi się to boleśniejsze niż od kwasu solnego (o tym poniżej).
Jednakże, jeśli ręce są bardzo suche — najprawdopodobniej w suchej zasadzie nic nie poczujesz.
Żrące zasady doskonale rozkładają tłuszcze na glicerol i sole kwasów tłuszczowych — tak produkuje się mydło (cześć, 'Fight Club'!) Trochę dłużej, ale również skutecznie rozkładają białka — czyli zasadniczo zasady rozpuszczają ciało, szczególnie mocne roztwory — tak w podgrzaniu. W porównaniu z tą samą kwasom chlorowym (o którym również poniżej) ich wadą jest to, że wszystkie zasady przyciągają dwutlenek węgla z atmosfery, a zatem ich siła będzie stopniowo malała. Ponadto zasady reagują również ze składnikami szkła — szkło staje się mętne, chociaż aby je całkowicie rozpuścić — tutaj, oczywiście, trzeba się postarać.
Do żrących zasad czasami zalicza się również wodorotlenki tetraalkilamonium, na przykład
Wodorotlenek tetrametylamoniowy
W rzeczywistości w tych substancjach połączone są właściwości kationowych środków powierzchniowo czynnych (to jak zwykłe mydło — tylko kationowe: tutaj cząstka aktywna jest cząstką amfifilową — z ładunkiem „+”, a w mydle — z ładunkiem „-”) oraz relatywna wysoka zasadowość. Jeśli dostanie się na ręce — można ją namydlić w wodzie i umyć, jak mydłem, jeśli w roztworze wodnym podgrzeje się włosy, skórę lub paznokcie — rozpuszczą się. „Żrącość” w porównaniu do wodorotlenków sodu i potasu — nie jest zbyt imponująca.
Kwas siarkowy
H2SO4
Najbardziej popularny, prawdopodobnie, w całej historii. Nie jest najbardziej żrący, ale wystarczająco nieprzyjemny: skoncentrowany kwas siarkowy (który ma 98%) — oleista ciecz, która bardzo lubi wodę, a dlatego wszystkim ją odbiera. Odbierając wodę z celulozy i cukru, spala je. Dokładnie tak samo radośnie odbierze wodę i tobie, %username%, szczególnie jeśli wlejesz go na delikatną skórę twarzy lub do oczu (cóż, do oczu tak czy inaczej wszystko wpadnie z przygodami). Szczególnie życzliwi ludzie mieszają kwas siarkowy z olejem, aby trudniej się zmywał i lepiej wchłaniał w skórę.
Swoją drogą, odbierając wodę, kwas siarkowy bardzo się nagrzewa, co jeszcze bardziej uatrakcyjnia sytuację. Dlatego spłukiwanie go wodą — to bardzo zły pomysł. Lepiej — olejem (zmywać, a nie wcierać — a potem już spłukać wodą). Albo dużym strumieniem wody, aby od razu chłodzić.
„Najpierw woda, a potem kwas — inaczej stanie się wielka tragedia!” — to właśnie o kwasie siarkowym, chociaż z jakiegoś powodu wszyscy uważają, że chodzi o każdy kwas.
Będąc utleniaczem, kwas siarkowy utlenia powierzchnię metali do tlenków. A ponieważ interakcja tlenków z kwasami zachodzi z udziałem wody jako katalizatora — a woda nie jest oddawana przez kwas siarkowy — zachodzi efekt zwany pasywacją: gęsta, nierozpuszczalna i nieprzepuszczalna warstwa tlenku metalu chroni go przed dalszym rozpuszczaniem.
W tym mechanizmie skoncentrowany kwas siarkowy wysyła się daleko do żelaza, aluminium. Ciekawe, że jeśli kwas zostanie rozcieńczony — pojawia się woda, a wysyłanie nie jest możliwe — metale się rozpuszczają.
Swoją drogą, tlenek siarki SO3 rozpuszcza się w kwasie siarkowym i powstaje oleum — który czasami błędnie pisze się jako H2S2O7, ale to nie do końca prawda. Oleum ma jeszcze większe powinowactwo do wody.
Własne odczucia po kontakcie kwasu siarkowego z ręką: trochę ciepło, później lekko piecze — zmyłem pod bieżącą wodą, nic strasznego. Nie wierzcie filmom, ale nie polecam kapać na twarz.
Organiki często korzystają z chromianu potasu lub «mieszaniny chromowej» — to jest chromian potasu rozpuszczony w kwasie siarkowym. Zasadniczo jest to roztwór kwasu chromowego, który dobrze sprawdza się w myciu naczyń z resztek organicznych. Po kontakcie z ręką też powoduje pieczenie, ale w zasadzie — kwas siarkowy plus toksyczny chrom sześciowartościowy. Dziur w ręce nie oczekuj, chyba że na ubraniu.
Autor tych słów zna idiotę, który zamiast chromianu potasu użył nadmanganianu potasu. W kontakcie z organicznymi substancjami trochę zaiskrzyło. Obecni odczuli jedynie lekki strach.
Kwas solny
HCl
Powyżej 38% w wodzie nie występuje. Jest jednym z najpopularniejszych kwasów do rozpuszczania — w tym przypadku przewyższa inne, ponieważ technologicznie może być bardzo czysty, a poza działaniem jako kwas, tworzy także kompleksowe chlorowodorek, które zwiększa rozpuszczalność. Przy okazji, właśnie z tego powodu nierozpuszczalny chlorowodorek srebra jest całkiem rozpuszczalny w skoncentrowanym kwasie solnym.
W przypadku kontaktu ze skórą piecze trochę mocniej, subiektywnie — także swędzi, a do tego śmierdzi: jeśli w laboratorium z słabą wentylacją pracujesz dużo z skoncentrowanym kwasem solnym — twój dentysta powie ci «dziękuję»: wzbogacisz go na plombach. Przy okazji, guma do żucia pomaga. Ale nie za bardzo. Lepiej — wentylacja.
Ponieważ nie jest oleista i znacznie się nie rozgrzewa w wodzie, to żrąco działa tylko na metale, a i to nie na wszystkie. Przy okazji, stal w skoncentrowanym kwasie solnym ulega pasywacji i mówi jej «nie!». Z tego korzystają podczas transportu.
Kwas azotowy
HNO3
Też bardzo popularny, dlaczego się go boją — a szkoda. Skoncentrowany — do 70% — jest najbardziej popularny, powyżej to «dymiący», najczęściej nikomu niepotrzebny. Jest też bezwodny — ten wręcz wybucha.
Będąc utleniaczem, pasywuje wiele metali, które pokrywają się nierozpuszczalną powłoką i mówią: «do widzenia» — to chrom, żelazo, aluminium, kobalt, nikiel i inne.
Skóra reaguje natychmiast na zasadzie reakcji ksantoproteinowej — pojawi się żółta plama, co oznacza, że ty, %username%, rzeczywiście składasz się z białka! Po pewnym czasie żółta skóra złuszczy się, jak po poparzeniu. Przy tym pieczenie jest mniej intensywne niż przy kwasie solnym, chociaż nie pachnie lepiej — i tym razem jest bardziej toksyczna: unoszące się tlenki azotu nie są zbyt dobre dla organizmu.
W chemii używa się tzw. «mieszanki nitrującej» — najbardziej popularna składa się z kwasu siarkowego i azotowego. Wykorzystywana jest w syntezach, w szczególności przy uzyskiwaniu wesołej substancji — piroksyliny. Pod względem żrącości — ten sam chromian plus piękna żółta skóra.
Jest też «woda królewska» — to jedna część kwasu azotowego na trzy części kwasu solnego. Stosowana jest do rozpuszczania niektórych metali, głównie szlachetnych. Na różnych proporcjach i dodaniu wody oparty jest metod kropelkowa do kontroli próbek złotych wyrobów — swoją drogą, specjalistów w tej metodzie bardzo trudno oszukać fałszywką. Pod względem żrącości dla skóry — ta sama «mieszanka nitrująca» plus wydziela charakterystyczny zapach, którego nie pomylisz z niczym innym, jest również dość toksyczny.
Jest jeszcze «odwrotna woda królewska» — kiedy proporcje są odwrotne, ale to rzadka specyfika.
Kwas fosforowy
H3PO4
W rzeczywistości podałem wzór kwasu ortofosforowego — najpowszechniejszego. Jest jeszcze kwas metafosforowy, polifosforowy, ultrafosforowy — ogólnie, jest tego sporo, ale nieistotne.
Skoncentrowany kwas ortofosforowy (85%) — to taki syrop. Kwas sam w sobie nie jest mocny, często używa się go w przemyśle spożywczym, swoją drogą — kiedy zakładają ci plomby, to powierzchnię zęba wcześniej trawią kwasem fosforowym.
Korozyjność jest tak sobie, ale jest jeden nieprzyjemny szczegół: ten syrop dobrze wsiąka. Dlatego jeśli kapnie na ubrania — wsiąknie, a potem powoli zacznie niszczyć. I jeśli po kwasie azotowym i solnym powstanie plama lub dziura — to od kwasu fosforowego rzecz będzie się rozwarstwiać, zwłaszcza na obuwiu, gdy dziura jakby się kruszy, aż powstanie na wylot.
No, w ogóle trudno jest ją nazwać żrącą.
Kwas fluorkowy
HF
Skoncentrowany kwas fluorkowy — to około 38%, chociaż są też dziwne wyjątki.
Słaba kwas, który z wielką miłością fluorków tworzy trwałe kompleksy ze wszystkim, co napotka. Dlatego zaskakująco rozpuszcza to, czego inne, silniejsze towarzyszki — nie potrafią, a więc często używana jest w różnych mieszankach do rozpuszczania. Gdy nałożysz ją na rękę, odczucia będą bardziej od innych składników takich mieszanek, ale jest pewien szczegół.
Kwas fluorkowy rozpuszcza SiO2. A więc piasek. A więc szkło. A więc kwarc. I tak dalej. Nie, jeśli polejesz tym kwasem okno — ono się nie rozpuści, ale pozostanie mętna plama. Aby rozpuścić — trzeba długo trzymać, a jeszcze lepiej — podgrzać. Podczas rozpuszczania wydziela się SiF4, który jest tak korzystny dla zdrowia, że lepiej robić to pod wentylacją.
Mały, ale miły szczegół: krzem znajduje się u Ciebie, %username%, w paznokciach. Więc jeśli kwas fluorkowy dostanie się pod paznokcie — nic nie zauważysz. Ale w nocy nie będziesz mógł spać — będzie bolało TAK, że czasem pojawia się chęć oderwania palca. Uwierz, przyjacielu — wiem.
I w ogóle kwas fluorkowy jest toksyczny, rakotwórczy, wchłania się przez skórę i wiele innych rzeczy — ale dzisiaj rozmawiamy o trujących właściwościach, prawda?
Pamiętasz, że umówiliśmy się na początku, że fluoru nie będzie? Nie będzie go. Ale będą...
Fluorki gazów szlachetnych
W rzeczywistości fluor to surowy facet, z którym nie możesz zbytnio kombinować, dlatego niektóre gazy szlachetne tworzą z nim fluorki. Znane są takie stabilne fluorki: KrF2, XeF2, XeF4, XeF6. Wszystkie to kryształy, które w powietrzu w różnym tempie i chętnie rozkładają się pod wpływem wilgoci do kwasu fluorkowego. Trującość — odpowiadająca.
Kwas jodowodorowy
HI
Najsilniejszy (pod względem stopnia dysocjacji w wodzie) kwas binarny. Silny reduktor, z którego korzystają chemicy organiczni. W powietrzu utlenia się i staje się brunatny, brudząc wszystko przy kontakcie. Wrażenia przy kontakcie — jak przy kwasie solnym. I to wszystko.
Kwas chlorowy
HClO4
Jedna z najsilniejszych (pod względem stopnia dysocjacji w wodzie) kwasów ogólnie (rywalizują z nią superkwasy – o nich później) – funkcja kwasowości Hammeta (liczbowe wyrażenie zdolności medium do bycia dawcą protonów względem dowolnej zasady, im mniejsza – tym silniejszy kwas) wynosi -13. Anhydro – silny utleniacz, lubi wybuchać, a ogólnie jest niestabilna. Skoncentrowana (70%-72%) – utleniacz nie gorszy, często stosuje się do rozkładu obiektów biologicznych. Rozkład jest interesujący i fascynujący tym, że może wybuchać w trakcie: trzeba uważać, żeby nie było cząsteczek węgla, żeby nie wrzało zbyt gwałtownie itd. Kwas solny jest zresztą dość zanieczyszczony – nie da się go oczyścić przez destylację, wybucha ta zaraza! Dlatego używa się go rzadko.
Po kontakcie ze skórą piecze, uczucie podobne do kwasu solnego. Śmierdzi. Gdy widzisz w filmach, że ktoś wrzucił trupa do pojemnika z kwasem solnym – i on się rozpuścił, to tak, to możliwe – ale długo lub trzeba podgrzać. Jeśli ogrzewasz – może wybuchnąć (patrz powyżej). Więc bądź krytyczny wobec kinematografii (chyba widziałem to w 'Kloverfield, 10').
A propos, żrącość tlenku chloru (VII) Cl2O7 i tlenku chloru (VI) Cl2O6 wynika z tego, że z wodą te tlenki tworzą kwas solny.
A teraz wyobraźmy sobie, że postanowiliśmy w jednym związku połączyć silną kwasowość – i żrącą moc fluoru: weźmy cząsteczkę kwasu solnego lub siarkowego – i zastąpmy w niej wszystkie grupy hydroksylowe fluorem! Wyjdzie straszny gniot: będzie wchodzić w reakcje z wodą i podobnymi związkami – i w miejscu reakcji od razu powstanie silny kwas i kwas fluorynowy. A?
Fluorki siarki, bromu i jodu
Pamiętacie, że umówiliśmy się rozpatrywać tylko ciecze? Z tego powodu do naszego artykułu nie trafił trifluorek chloru ClF3, który wrze w +12 °C, chociaż wszystkie straszenia o tym, że jest strasznie toksyczny, zapala szkło, maska gazowa i przy rozlaniu 900 kilogramów – przegryza 30 cm betonu i metr żwiru – to prawda. Ale umówiliśmy się – ciecze.
Jednak jest żółta ciecz – pentafluorek jodu IF5, bezbarwna ciecz – trifluorek bromu BrF3, jasnożółta – pentafluorek bromu BrF5, które nie są gorsze. BrF5, na przykład, także rozpuszcza szkło, metale i beton.
Analogicznie — wśród wszystkich fluorków siarki płynny jest tylko dekafluorek disiarki (czasami nazywany także pięciofluorkiem siarki) — bezbarwna ciecz o wzorze S2F10. Jednak ten związek w normalnych temperaturach jest wystarczająco stabilny, nie rozkłada się w wodzie — więc nie jest szczególnie żrący. Prawda, jest 4 razy bardziej toksyczny od fosgenu o podobnym mechanizmie działania.
A propos, mówi się, że pentafluorek jodu był «specjalnym gazem» do wypełnienia atmosfery w ratunkowym statku w ostatnich scenach filmu «Obcy» z 1979 roku. Cóż, szczerze mówiąc, nie pamiętam.
Superkwasy
Termin «superkwas» wprowadzono przez Jamesa Conant w 1927 roku w celu klasyfikacji mocniejszych kwasów niż zwykłe kwasy mineralne. W niektórych źródłach kwas chlorowy zalicza się do superkwasów, chociaż to nieprawda — to zwykły kwas mineralny.
Rząd superkwasów to kwasy mineralne, do których dołączono halogen: halogen przyciąga elektrony, wszystkie atomy mocno się denerwują, a wszystko co zwykle dostaje się wodoru: ten odłącza się w postaci H+ — bum: oto kwas stał się silniejszy.
Przykłady — kwas fluoro-sulfowy i kwas chloro-sulfowy
W przypadku kwasu fluoro-sulfowego funkcja Hammetta wynosi -15,1, zresztą dzięki fluorowi, ten kwas stopniowo rozpuszcza probówkę, w której jest przechowywany.
Potem ktoś mądry pomyślał: a co by to było, gdyby wziąć kwas Lewisa (substancję zdolną do przyjmowania pary elektronów od innej substancji) i wymieszać z kwasem Brønsteda (substancją, która może oddać proton)! Wymieszali pentafluorek antymonu z kwasem fluorkowym — i otrzymali kwas heksafluoroantymonowy HSbF6. W tym systemie kwas fluorkowy wydziela proton (H+), a sprzężona zasada (F−) izoluje się poprzez wiązanie koordynacyjne z pentafluorkiem antymonu. Tworzy się duży anion oktaedryczny (SbF6−), będący bardzo słabym nukleofilem i bardzo słabą zasadą. Stając się «wolnym», proton powoduje superkwasowość systemu — funkcja Hammetta wynosi -28!
A potem przyszli inni i powiedzieli, a czemu wzięliśmy słaby kwas Brønsteda — i wymyślili coś takiego.
Kwas tetrafuorometansulfonowy
— sam w sobie już jest superkwasem (funkcja Hammetta — 14,1). Tak więc dodano znowu pentafluorek antymonu — otrzymano obniżenie do -16,8! Taki sam zabieg z kwasem fluoro-sulfowym dał obniżenie do -23.
A potem grupa naukowców z katedry chemii amerykańskiego uniwersytetu w Kalifornii pod przewodnictwem profesora Christophera Reeda spotkała się z kolegami z Instytutu Katalizy SO RAN (Nowosybirsk) i wymyśliła kwas karboranowy H(CHB11Cl11). No cóż, nazwali go „karboranowym” dla zwykłych ludzi, a jeśli chcesz poczuć się jak naukowiec — powtórz „2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12-undekachlor-1-karbo-kloso-dodekaboran(12)” trzy razy szybko.
Tak wygląda ta piękność
To jest suchy proszek, który rozpuszcza się w wodzie. To jest najsilniejszy kwas w chwili obecnej. Kwas karboranowy jest około milion razy silniejszy od stężonego kwasu siarkowego. W normalnych skalach nie da się zmierzyć siły kwasu, ponieważ kwas protonu odnosi wszystkie znane słabe zasady oraz wszystkie rozpuszczalniki, w których się rozpuszcza, w tym wodę, benzen, fullerene-60, dwutlenek siarki.
Później Christopher Reed w wywiadzie dla serwisu informacyjnego Nature powiedział: „Pomysł syntezy kwasu karboranowego narodził się z fantazji „o cząsteczkach, które nigdy wcześniej nie były tworzone.” Razem z kolegami chce użyć kwasu karboranowego do utleniania atomów gazu szlachetnego ksenonu — po prostu dlatego, że nikt wcześniej tego nie robił. Oryginalne, co tu powiedzieć.
Cóż, ponieważ superkwasy to w rzeczywistości zwykłe kwasy, działają tak samo, tylko nieco silniej. Oczywiście, skóra będzie piec, ale to nie znaczy, że będą rozpuszczać. Kwas fluorosulfonowy to osobny przypadek, ale tam wszystko dzięki fluorowi, tak jak w kwasie fluorkowym.
Kwas trihalogenoacetylowy
A konkretnie — kwas trifluoroacetonowy i kwas trichloroacetonowy
Są urocze i przyjemne w połączeniu cech rozpuszczalnika polarnym organicznym i wystarczająco silnego kwasu. Śmierdzą — przypomina ocet.
Najbardziej uroczy to kwas trifluoroacetonowy: 20% roztwór niszczy metale, korki, gumę, bakelit, polietylen. Na skórze piecze i tworzy suche owrzodzenia, które sięgają do warstwy mięśniowej.
Kwas trichloroacetonowy w tym przypadku to młodszy brat, ale jest również niezły. Tak przy okazji, brawa dla słabszej płci: w pogoni za urodą niektórzy decydują się na tzw. zabieg TCA-peelingu (TCA to TetraChloroAcetate) — kiedy tym samym kwasem tetrachloroacetonowym usuwają górną, zrogowaciałą warstwę skóry.
Prawda, jeśli kosmetolog rozmawia przez telefon, możliwy jest fail.
Cóż, mniej więcej tak to wygląda, jeśli mówimy o cieczy i o jej konsystencji. Będą jeszcze jakieś uzupełnienia?
Źródło: habr.com
