2. Пожароопасность растворителей

При оценке пожароопасности растворителей определяют группу горючести; температуру вспышки (Т_всп.), температуру самовоспламенения; концентрационные и температурные пределы воспламенения; скорость возгорания; способность взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и другими веществами. Основные показатели пожароопасности органических растворителей приведены в табл. 1. К легковоспламеняющим веществам относятся растворители, Т_всп. которых в закрытом тигле не превышает 61 °С. Наиболее взрывоопасные смеси с воздухом образуют углеводородные растворители.

Нижний (верхний) концентрационный предел воспламенения – минимально (максимальное) содержание паров расвторителя в смеси его с окислительной средой, при котором возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания.

3. Правила безопасной работы с растворителями

Все органические растворители представляют собой легкоподвижные (летучие) жидкости различной степени токсичности, почти все горючи и взрывоопасны (табл. 1). Поэтому при работе с ними необходимо соблюдать определенные правила:

• работать в помещениях с включенной принудительной вентиляцией;

• использовать только закрытые источники тепла (электрические плитки, колбонагреватели);

• одевать средства индивидуальной защиты (халат, перчатки), при необходимости – очки, респиратор;

• проверять герметичность установок;

• избегать проливов растворителей. В случае пролива, жидкость собирают с помощью песка, опилок и других адсорбирующих материалов;

• емкости с растворителями должны стоять в поддонах во избежание разливов;

• в лаборатории не курить, не принимать пищи;

• строго соблюдать методики проведения лабораторных работ;

• сливать отработанные растворители в специальную емкость;

• хранить растворители в прохладных помещениях, защищенных от прямого солнечного света, в герметично закрытой таре. Учитывая легкую испаряемость растворителей, тару следует заполнять не более чем на 90 % объема;

• в случае отравления немедленно прекратить работу с растворителем и выйти на свежий воздух. В случае раздражения слизистой глаз промыть глаза 2 %-м раствором гидрокарбоната натрия. При сильном раздражении дыхательных путей, аллергической реакции и химических ожогах обратиться к врачу.

4. Основные физические константы растворителей

Температура кипения.

Кинетическая энергия молекул жидкости, достаточная для разрыва кристаллической решетки, мала для преодоления сил сцепления между отдельными молекулами и создания внутримолекулярного давления, равного внешнему. При нагревании вещества до температуры кипения создаются условия для свободного перехода молекул из жидкого состояния в газообразное, т. е. в состояние совершенно независимых движений каждой молекулы. Температура кипения является важнейшей константой жидкостей. По ее величине проводят идентификацию органического соединения и проверяют чистоту жидкости.

Температура кипения веществ зависит от их молекулярной массы, элементного состава и строения. Среди соединений одного класса температура кипения обычно растет с увеличением молекулярной массы. Для соединений с близкой по величине молекулярной массой, но разных классов температура кипения выше у веществ, способных образовывать ассоциаты за счет водородных связей (спирты, карбоновые кислоты, амины).

Температуру кипения вещества, имеющегося в больших количествах, можно определить путем простой перегонки. Чистое вещество почти полностью перегоняется в пределах 1–2 С. Если имеется лишь небольшое количество вещества (1–3 мл), то его температуру кипения определяют в пробирке, которая закрыта корковой пробкой, снабженной термометром и имеющей вырез для связи внутреннего пространства с атмосферным воздухом.

Относительная плотность.

Плотность является одной из важнейших характеристик жидких органических соединений. Она показывает массу единицы объема вещества и измеряется в г/см³. Поскольку с изменением температуры несколько меняется плотность жидкости, то указываются температурные условия определения плотности (обычно при 20 °С).

В практических определениях плотности точность измерений объемов имеет ряд сложностей. Это заставило использовать отношение плотностей анализируемого вещества и воды (относительную плотность d_ОТН = d_Ж / d_В). Расчет такой физической константы позволяет избавиться от измерения объемов, так как в данном случае имеют дело только с отношением между массами одного и того же объема. Это вытекает из следующих выражений:

d_Ж = m_Ж / V_Ж, d_В = m_В / V_В и V_Ж = V_В и, наконец, d_ОТН = d_Ж/d_В = m_Ж/m_В.

Принято, что относительную плотность органического вещества определяют при стандартной температуре (20 С) по отношению к плотности дистиллированной воды при 4С, когда она равна 1 г/см³. В таблицах ее обозначают d₄²⁰.

Обычно углеводороды бывают легче воды. Все бром- и иодуглеводороды, хлор- и нитроарены, ди- и трихлорзамещенные углеводородов алифатического ряда тяжелее воды. Введение кислородсодержащих групп, таких как –СООН и –ОН, также приводит к увеличению плотности. Простейшие кислоты (муравьиная, уксусная) имеют плотность выше 1 г/см³. В гомологических рядах с возрастанием длины углеводородной цепи растет плотность для углеводородов первичных спиртов, аминов, альдегидов. Для галоидных алкилов, одноосновных кислот и их эфиров наблюдается обратная картина.

Относительную плотность измеряют с помощью ареометров (денсиметров) и пикнометров. Ареометр – это прибор, градуированный по растворам с хорошо известной относительной плотностью. Применение ареометров дает лишь приближенные значения плотности жидкости (с точностью до второго знака после запятой) и требует больших количеств исследуемого продукта. Для малых количеств используют пикнометры (маленькая стеклянная колбочка с тщательно измеренным объемом с помощью воды).

В таблице 2 приведены основные физические свойства некоторых органических растворителей.

Таблица 2. Физические свойства некоторых органических растворителей

Название органического растворителя	Мм	Ткип, ºС	Тпл, ºС	d420, г/см3
Ацетон	58	55-57	-94	0,79-0,80
Бензол	78	81-115	-26	0,87-0,88
Глицерин	92	290	18	1,23-1,26
Диоксан	88	95-105	10	1,03-1,04
Дибутиловый эфир	130	127-142	-93	0,76-0,79
Диметилформамид	73	153	-61	0,95
1,2-Дихлорэтан	99	79-97	-35	1,26
1,2-Дихлорэтилен	97	59-61	-80	1,25-1,28
Диэтиловый эфир	74	34-35	-116	0,71-0,72
Изооктан (2,2,4-триметилпентан)	114	100-116	-60	0,7415
Изопропиловый спирт	60	79-83	-86	0,78-0,79
Ксилол	106	127-159	-99	0,86-0,87
Муравьиная кислота	46
Пиридин	79	114-122	-42	0,98-0,99
Тетрахлорметан (четыреххлористый углерод)	154	75-78	-23	1,59-1,61
Тетрахлорэтилен (перхлорэтилен)	165
Трихлорэтилен	131	86-87	-73	1,46
Уайт-спирит	129	165-200		0,80
Уксусная кислота	60	118-119	16-17	1,04
Хлороформ	119	59-62	-63	1,48
Циклогексан	84	80-83	3-6	0,77-0,78
Циклогексанол	100	152-170	22-25	0,94-0,95
Циклогексанон	98	155-156	-16	0,94-0,95
Этанол	46	77-80	-117	0,79
Этилацетат	88	70-80	-82	0,88-0,91