Химические реактивы. Понятия и классификация

Химические реактивы – это вещества, которые используются в химических и медицинских лабораториях для анализа веществ, приготовления растворов, проведения реакции, изготовлении красителей, моющих средств, ароматизаторов и т.п. Реактивы делятся на несколько основных видов:

• Органические вещества;
• Неорганические вещества;
• Реактивы, в состав которых входят радиоактивные элементы;
• Аналитические реактивы;
• Растворители;
• Индикаторы.

Органические реагенты бывают трех видов: растворители; кислоты; соли и соединения. Чаще всего они используются для титриметрии, люминесцентного анализа, фотометрии и др. Преимуществом данных реактивов, пожалуй, является их высокая чувствительность и избирательность, благодаря которым можно использовать определенный реагент для определения какого-то одного иона даже в присутствии мешающих ионов.

Неорганические реагенты – это соли, кислоты, оксиды, гидроксиды, металлы и неметаллы. Реактив Несслера также является неорганическим веществом.

Радиоактивные реактивы содержат изотопы: Н², С¹⁴, N¹⁵, О¹⁷, О¹⁸ и т.д.

Аналитические реактивы используют для приготовления некоторых растворов и проведения аналитических опытов в учебных и научно-исследовательских заведениях.

Растворители в свою очередь тоже делятся на органические и неорганические. Они могут быть как одним веществом, так и смесью из двух, трех и т.д.

Индикаторы подразделяются на 4 группы: металлоиндикаторы; редокс-индикаторы; кислотно-основные и адсорбционные индикаторы. Меняя цвет раствора, в который их добавляют, они показывают, какая реакция произошла в растворе и какие ионы там присутствуют. Индикаторы по-разному проявляют себя в разных pH и при образовании комплексов, осадков и других соединений.

Практически все вещества в природе имеют в себе примеси. На заводе по производству реактивов, прежде чем получить нужное вещество, оно проходит множество этапов обработки. В связи с этим полученный реактив не всегда получается чистым и имеет до 5% примесей. По степени чистоты все химические реактивы классифицируются на 5 групп:

• Технический (тех.);
• Чистый (ч.);
• Чистый для анализа (ч.д.а.);
• Химически чистый (х.ч.);
• Особо чистый (ос.ч.).

Помимо общепринятых сокращений, на банках с веществами ставятся метки – цветные полосы, которые помогают быстро сориентироваться, какой чистоты это вещество.    Технические реактивы – это реактивы, содержащие в себе около 5% примесей и только 95% основного вещества. Эта квалификация считается самой низшей. На упаковке метка обозначается коричневым цветом.

Чистые реактивы содержат в себе от 98% основного вещества. Полоса на упаковке обозначается зеленым цветом.

Чистый для анализа реактив должен содержать в себе много больше 98% основного компонента и минимальное количество примесей. Цвет для такого реактива – синий.

Химически чистые реактивы являются высшей степенью чистоты реактива с содержанием в себе 99 и более процентов. Цвет – красный.

Примеси в растворах мешают проведению анализа, приготовлению растворов и т.д. Чем их больше, тем менее точным получится результат проделанного опыта. Особо чистые реактивы содержат настолько малую долю примеси, что ошибки такого рода практически сводятся к нулю.

ГСО и Стандарт-титры

ГСО – это некий образец вещества, либо материала, по химическому составу и физическим свойствам который схож с какой-то группой веществ или материалов и прошедший метрологическую аттестацию. Государственный стандартный образец нужен для метрологического анализа объектов окружающей среды, химической и нефтяной продукции.

Стандарт-титры представляют собой запаянные ампулы или пластиковые флаконы с определенным количеством какого-либо вещества и служат для приготовления раствора с определенной концентрацией или с определенным значением pH, в случае со стандарт-титрами для приготовления буферных растворов. Приготовление растворов с помощью стандарт-титра происходит следующим образом: в мерную колбу, объемом 1000 мл (или другого объема, указанного в паспорте), помещают лабораторную воронку, в которую вставляется стеклянный бойок, с помощью которого пробивается запаянная часть ампулы с одного конца, затем с другого. Все содержимое ампулы переносится в колбу через воронку, путем промывания ампулы дистиллированной водой. Важно, чтобы все содержимое ампулы перешло в колбу. Далее объем доводят до метки на мерной колбе. Готовые растворы хранят в плотно закрытой лабораторной посуде в темном месте.

Все химические реактивы по степени опасности согласно СанПиН и ГОСТу делятся на классы:

• 1-й класс опасности. Сюда входят чрезвычайно опасные вещества. Их ПДК (предельно допустимая концентрация) чуть меньше 0,1 мг. Концентрация, превышающая этот показатель, приводит к летальному исходу. К таким веществам относятся ртуть, цианид калия, никотин и т.д.
• 2-й класс опасности. Высокоопасные вещества. Их ПДК = до 1мг. К таким веществам относятся литий, свинец, мышьяк, кадмий, хлороформ и т.д.
• 3-й класс опасности. Умеренно опасные вещества. ПДК = до 10 мг/м³. К таким веществам относятся соединения марганца, алюминия, бензин и т.д.
• 4-й класс опасности. Малоопасные вещества. ПДК = более 10мг. Самые популярные и известные всем вещества: керосин, аммиак, алюминий, этанол, соединения железа и т.д.

Приготовление растворов

Все вещества обладают таким свойством, как растворимость. Растворимость вещества выражается в граммах вещества на 100 граммов раствора (растворителя) – сколько граммов растворенного вещества содержится в 100 граммах раствора (растворителя).

Для приготовления раствора заданной концентрации необходимо пипеткой перенести нужный объем вещества в мерную колбу заданного объема и довести до метки дистиллированной водой. Для расчёта можно воспользоваться формулой C₁V₁=C₂V₂, где C₁  – концентрация исходного раствора, а V₁ – его объем; C₂ – необходимая концентрация, а V₂ – неизвестное, т.е. тот объем, который нужно найти для конечного раствора: V₂= C₁V₁/ C₂. Самое важное правильно при разбавлении концентрированных кислот – нужно добавлять кислоту в воду, а не наоборот: это чревато такими последствиями, как разбрызгивание кислоты и попадание ее на кожу и одежду. Это правило необходимо знать не только химикам, но и домашним хозяйкам, которые в быту пользуются разбавлением кислот, например, уксусной.

Хранение реактивов

Существуют реактивы, при взаимодействии друг с другом которые способны взрываться или устраивать пожар. Для этого необходимо знать такие реактивы и хранить отдельно. Во всех коробках с реактивами есть инструкция по хранению данных веществ. Следует неукоснительно следовать ей, во избежание не только серьезных последствий, но и простой порчи реактивов из-за неправильного хранения. Также следует уделить внимание и тем регентам, которые относятся к какому-либо классу опасности, дабы избежать отравления или даже летального исхода.

Реактивы, которые нельзя хранить в стеклянных тарах (например, плавиковая кислота и щелочи), должны хранится в пластиковых бутылях.

Вещества, которые разлагаются или меняют свои свойства под действием света, хранятся в темных или желтых стеклянных тарах.

Некоторые реактивы нуждаются в герметичном хранении, добиться этого можно с помощью промазывания пробок парафином. На каждой таре необходимо указывать название, концентрацию и срок годности данного реактива. Сливать отработанные реактивы нужно в специально отведенные для этого склянки для последующей переработки или утилизации.

Химические лаборатории должны быть оборудованы специальными вытяжными и обычными шкафами для хранения, а также хорошо вентилируемыми помещениями, в которых непосредственно хранятся все реактивы.