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不要低估硫酸的伤害,容不得侥幸疏忽科普 [复制链接]

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#广州地铁儿童被硫酸灼伤#

对硫酸的研究始于古代,这是一类可以从中提取酸的玻璃状矿物。苏美尔人有一张硫酸盐类型清单,他们根据物质的颜色对其进行分类。关于硫酸的起源和特性的一些最早讨论出现在希腊医生Dioscorides(公元一世纪)和罗马博物学家老普林尼(PlinytheElder,公元2-79年)的著作中。盖伦还讨论了它的医疗用途。酸性物质的冶金用途记录在Panopolis得Zosimos的希腊化炼金术著作、论文PhisicaetMystica和LeydenpapyrusX.

中世纪的伊斯兰化学家,如Jābiribn?ayyān(卒于公元年至年,拉丁语中称为Geber)、AbūBakral-Rāzī(公元年至年,拉丁语中称为Rhazes)、IbnSina(公元年至年),在拉丁语中称为Avicenna)和Mu?ammadibnIbrāhīmal-Watwat(公元–年)在他们的矿物分类列表中包括了硫酸。

硫酸被中世纪的欧洲炼金术士称为“硫酸的油”,因为它是通过在铁甑中焙烧“绿硫酸”(硫酸铁(II))制得的。对它的第一个模糊暗示出现在博韦文森特的作品中,归因于圣阿尔贝图斯马格努斯的CompositumdeCompositis以及伪盖伯的Summaperfectionis(整个公元十三世纪)。

在17世纪,德荷化学家约翰·格劳伯(JohannGlauber)在存在蒸汽的情况下,通过将硫磺与硝石(硝酸钾,KNO)一起燃烧来制备硫酸。硝石分解时,会将硫氧化成SO,然后与水结合生成硫酸。年,伦敦药剂师约书亚·沃德用这种方法开始了第一次大规模生产硫酸。

年在伯明翰,约翰·罗巴克(JohnRoebuck)采用这种方法在衬铅室中生产硫酸,这种室比以前使用的玻璃容器更坚固、更便宜,而且可以做得更大。这个过程使硫酸生产有效地工业化。经过多次改进,这种称为铅室法或“室法”的方法在近两个世纪的时间里一直是硫酸生产的标准。

JohnRoebuck的工艺产生的硫酸浓度接近65%。后来法国化学家约瑟夫·路易斯·盖-吕萨克和英国化学家约翰·格洛弗对铅室工艺进行了改进,将浓度提高到78%。然而,一些染料的制造和其他化学过程需要更浓缩的产品。在整个18世纪,这只能通过类似于原始炼金术过程的技术干馏矿物来制造。黄铁矿(二硫化铁,FeS2)在空气中加热生成硫酸亚铁(II),FeSO4,通过在空气中进一步加热氧化形成iron(III)sulfate,Fe2(SO4),当加热到°C时,分解为氧化铁(III)和三氧化硫,它们可以通过水生成任何浓度的硫酸。然而,该工艺的费用高昂,阻碍了浓硫酸的大规模使用。

年,英国醋商PeregrinePhillips获得了接触工艺的专利,这是一种生产三氧化硫和浓硫酸的更为经济的工艺。今天,世界上几乎所有的硫酸都是用这种方法生产的。

硫酸能够引起非常严重的灼伤,尤其是在高浓度时。与其他腐蚀性酸和碱一样,它与皮肤和肉等活组织接触后,很容易通过酰胺和酯水解分解蛋白质和脂质。此外,它对碳水化合物表现出很强的脱水性能,释放出额外的热量并引起二次热灼伤。因此,它会迅速攻击角膜,如果溅到眼睛上会导致永久性失明。如果摄入,它会不可逆转地损害内脏,甚至可能致命。因此,在处理它时应始终使用防护设备。此外,其强氧化性使其对许多金属具有很强的腐蚀性,并可能扩大对其他材料的破坏。由于这些原因,硫酸造成的损害可能比其他类似的强酸(例如盐酸和硝酸)造成的损害更严重.

硫酸必须小心储存在由非反应性材料(如玻璃)制成的容器中。等于或高于1.5M的溶液标记为“腐蚀性”,而大于0.5M但小于1.5M的溶液标记为“刺激性”。然而,即使是正常的实验室“稀释”等级(大约1M,10%),如果接触时间足够长,也会使纸烧焦。

与其他腐蚀剂一样,酸液溅到皮肤上的标准急救处理是用大量水冲洗。持续清洗至少10到15分钟,以冷却酸烧伤周围的组织并防止二次损伤。立即脱掉受污染的衣服,彻底清洗下面的皮肤。

稀释危害

由于稀释过程中释放的热量,稀释酸的制备可能很危险。为避免飞溅,通常将浓酸加入水中,而不是相反。一句常言道:“做你应该做的,把酸加到水里”。水的热容量比酸高,因此当加入酸时,冷水容器会吸收热量。

此外,由于酸比水密度大,它会沉到底部。热量在容器底部的酸和水的界面处产生。酸不会沸腾,因为它的沸点较高。界面附近的温水由于对流而上升,这会冷却界面,并防止酸或水沸腾。

相反,向浓硫酸中加水会在酸的顶部形成一层薄薄的水。这层薄薄的水产生的热量会沸腾,导致硫酸气溶胶扩散,甚至更糟,导致爆炸。

制备浓度大于6M(5%)的溶液是最危险的,因为产生的热量可能足以使稀释的酸沸腾:有效的机械搅拌和外部冷却(如冰浴)是必不可少的。

温度大约每升高10摄氏度,反应速率就会翻一番。[41]因此,反应将随着稀释的进行而变得更加剧烈,除非给混合物时间来冷却。在温水中加入酸会引起剧烈反应。

在实验室规模上,可以通过将浓酸倒在由去离子水制成的碎冰上来稀释硫酸。冰在溶解酸的同时在吸热过程中融化。在此过程中融化冰所需的热量大于溶解酸所放出的热量,因此溶液保持低温。所有的冰都融化后,可以用水进一步稀释。

工业危害

硫酸不易燃。

这种酸造成的主要职业风险是导致灼伤的皮肤接触(见上文)和吸入气溶胶。接触高浓度气溶胶会立即严重刺激眼睛、呼吸道和粘膜:接触后这种刺激会迅速停止,但如果组织损伤更严重,则有随后出现肺水肿的风险。在较低浓度下,慢性接触硫酸气溶胶最常报告的症状是牙齿腐蚀,几乎所有研究都发现了这一点:截至年,呼吸道可能受到慢性损害的迹象尚无定论。反复职业接触硫酸雾可能会使患肺癌的几率增加64%。硫酸的允许接触限值(PEL)固定为1mg/m左右,有报道称摄入硫酸会导致维生素B12缺乏并伴有亚急性联合变性。在这种情况下,脊髓最常受到影响,但视神经可能会出现脱髓鞘、轴突缺失和神经胶质增生。

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