实验室中气体的用途介绍和使用规范
(1)乙炔:乙炔的处理是将颗粒活性炭、木炭、石棉或硅藻土等多孔性物质填充在气瓶内,再将丙酮掺入,通入乙炔使之溶解于丙酮中,直至15℃时压力达15.5kgf/cm2。国外曾有报道,在乙炔站充灌乙炔瓶,当瓶压力达到23kgf/cm2时,往往因容器密封不良会喷出气体。此时,操作人员采取措施制止气体喷出,由于衣服和人体摩擦发生静电,当手伸到容器附近,便产生放电火花,引起爆炸事故。
乙炔是极易燃烧、容易爆炸的气体。含有7%～13%(指体积分数,下同)乙炔的乙炔-空气混合气和含有大约30%乙炔的乙炔-氧气混合气最易爆炸。在未经净化的乙炔内可能含有0.03%～1.8%的磷化氢。磷化氢的自燃点很低,气态磷化氢(PH3)在温度为100℃时就会自燃,而液态磷化氢(P2H4)甚至在稍低于100℃的温度下也会自燃。因此当乙炔中含有空气时,有磷化氢存在就可能构成乙炔-空气混合气的爆炸起火。一般规定乙炔中磷化氢含量不得超过0.2%,而乙炔含量应在98%以上,硫化氢含量应小于0.1%。空气能剧烈地增加乙炔的爆炸性,应尽量地减少其含量。乙炔和铜、银、汞等金属或其盐类长期接触,会生成乙炔铜(Cu2C2)和乙炔银(Ag2C2)等易爆物质。因此,凡供乙炔用的器材(如管路和零件),都不能使用银和含铜量在70%以上的铜合金。乙炔和氯、次氯酸盐等化合会发生燃烧和爆炸。因此,乙炔燃烧时,绝对禁止用四氯化碳来灭火。存放乙炔气瓶处要通风良好,温度要保持35℃以下。充灌后的乙炔气瓶要静置24h后使用,以免使用时受丙酮的影响。这种影响特别表现在原子吸收分光光度分析中作为燃气时的火焰不稳,噪声增大,其原因之一就是受到丙酮蒸气的作用。为了防止气体回缩,应该装上回闪阻止器。
应当注意,当气瓶内还剩有相当量乙炔时(一般最低降低到1个表压),就需要换用另一只新乙炔气瓶。
在使用乙炔气瓶过程中,应经常注意瓶身温度情况。如瓶身有发热情况,说明瓶内有自动聚合,此时,应立即停止使用,关闭气门并迅速用冷水浇瓶身,直至瓶身冷却,不再发热。
(2)氢气:氢气无毒、无腐蚀性、极易燃烧,单独存在时比较稳定。但其密度小,易从微孔漏出,而且它的扩散速度很快,易和其他气体混合。因此要检查氢气导管是否漏气,特别是连接处一定要用肥皂水检查。氢气在空气中的爆炸极限为4.00%～74.20%(体积分数),其燃烧速度比碳氢化合物等气体快,在常温和101.3kPa(1atm)下约为2.7m/s(指氢气约占混合物的40%)。
存放氢气的气瓶处一定要严禁烟火,远离火种、热源,储于阴凉通风的仓间。应与氧气、压缩空气、氧化剂、氟、氯等分间存放,严禁混储混运。
(3)氧气:氧气是强烈的助燃气体。纯氧在高温下是很活泼的,当温度不变而压力增加时,氧气可以和油类发生剧烈的化学反应而引起发热自燃,产生强烈的爆炸。例如,一般工业矿物油与3.04×103kPa(30atm)以上的氧气接触就能自燃。因此氧气气瓶一定要严防同油脂接触。氧气瓶中绝对不能混入其他可燃气体或误用其他可燃气体气瓶来充灌氧气。氧气瓶一般是在20℃、1.52×104kPa(150atm)的条件下充灌的。氧气气瓶的压力会随温度增高而增高,因此要禁止在强烈阳光下曝晒,以免随着钢瓶壁温增高引起瓶内压力过高。实验室有时需用液态氧蒸发制得不含水分的气态氧。在这步操作中不要使液氧滴在手上、脸上或身体其他裸露部分。液氧滴在皮肤上会引起烧伤或严重冻伤。由于液氧具有剧烈的氧化性能,因此处理液氧的工作地点不能放置棉、麻一类的碎屑。这类物质浸上液氧后,着火时会引起爆炸。操作人员身上应避免溅上液氧,因布和头发极易吸收氧气,吸氧后接触明火时,会发生燃烧。
(4)氧化亚氮:氧化亚氮也称笑气,具有麻醉兴奋作用,因此使用时要特别注意通风。液态氧化亚氮在20℃时的蒸气压为5066kPa(50atm)。氧化亚氮受热时分解为含氧和氮的混合物,可燃性气体即可借混合物中的氧而燃烧。例如,原子吸收分光光度计就是使用氧化亚氮-乙炔火焰进行燃烧的,反应为:
在此过程中氧化亚氮分解为含氧33.3%和氮66.7%的混合物,乙炔即借其中的氧燃烧,乙炔为吸热化合物,分解时将放出它在生成时所吸收的全部热量。但在氧化亚氮-乙炔火焰中发生的反应比一般火焰要复杂。燃烧时要严禁从原子吸收分光光度计的喷雾室的排水阀吸入空气,否则会引起爆炸。
