Хабрахабр

О едком и не очень

Погибло тридцать пять человек, больше ста изувечено, а все здание лаборатории приведено в полную негодность. – Эти идиоты поместили фарфоровый контейнер со «студнем» в специальную камеру, предельно изолированную… То есть это они думали, что камера предельно изолирована, но когда они открыли контейнер манипуляторами, «студень» пошел через металл и пластик, как вода через промокашку, вырвался наружу, и все, с чем он соприкасался, превращалось опять же в «студень». Великолепное сооружение! Вы там бывали когда-нибудь? А теперь «студень» стек в подвалы и нижние этажи… Вот вам и прелюдия к контакту.

— А. Стругацкий, Б. Стругацкий «Пикник на обочине»

Привет, %username%!

Он навеял идею. В том, что я всё ещё что-то пишу — вините вот этого человека.

Может кому-то будет и интересно. Просто, немного поразмыслив, я решил, что небольшой экскурс по едким веществам получится относительно быстро. А кому-то — и полезно.

Поехали.
Сразу определимся с понятиями.

Разъедающий химически. Едкий — 1. Резкий, вызывающий раздражение, боль. 2. Язвительный, колкий. 3.

Ожегов С.И. Словарь русского языка. — М.: Рус.яз., 1990. — 921 с.

Также отбрасываем «едкие» лакриматоры — которые не столько едкие, сколько вызывают слезотечение, и стерниты — которые вызывают кашель. Итак, отбрасываем сразу два последних значения слова. — действительно разъедают материалы, а иногда и плоть. Да, ниже будут вещества, которые обладают и этими свойствами, но они — что главное!

А потому иприты останутся не у дел. Мы не будем рассматривать вещества, едкие только для человека и подобных — в виду специфического разрушения мембран клеток.

Поэтому жидкий кислород и азот, а также газы типа фтора рассматривать не будем, хотя их можно считать едкими, да. Мы будем рассматривать соединения, которые в комнатных условиях — жидкости.

И да — вполне возможно, что кого-то я и не упомню — пиши комментарии, %username%, в течение трёх суток с момента публикации я буду дополнять статью тем, что забылось с самого начала! Как обычно, взгляд будет исключительно субъективным, основанным на собственном опыте.

И со всеми исключениями — она вышла довольно короткой. И да — у меня нет времени и сил строить «хит-парад», поэтому будет сборная солянка.

Едкие щелочи

А конкретно — гидроксиды щелочных металлов: лития, натрия, калия, рубидия, цезия, франция, гидроксид таллия (I) и гидроксид бария. Но:

  • Литий, цезий, рубидий и барий отбрасываем — дорого и редко встретишь
  • Если ты, %username%, встретишь гидроксид франция, то едкость тебя будет волновать в последнюю очередь — он жутко радиоактивный
  • То же и с таллием — он ядовит до жути.

А потому остались натрий и калий. Но будем откровенны — свойства у всех едких щелочей очень схожие.

Гидроксид калия как пищевая добавка Е525 — тоже. Гидроксид натрия известен всем как «каустическая сода» (не путать с пищевой, кальцинированной и другими содами, а также поташем). Хорошо растворяются в воде, при этом выделяется большое количество теплоты. По свойствам оба похожи: сильно гигроскопичны, то бишь тянут воду, на воздухе «расплываются».

А потому, если положить кусочек едкой щёлочи на бумагу, кожу, некоторые металлы (тот же алюминий) — то по прошествии времени обнаружится, что материал хорошо подъело! «Расплывание» на воздухе — по сути образование очень концентрированных растворов щелочей. Лично мне показалось больнее, чем от соляной кислоты (о ней ниже). То, что показывали в «Бойцовском клубе» — очень похоже на правду: действительно, потные руки — да в щёлочь — будет больно!

Впрочем, если руки очень сухие — скорее всего в именно сухой щёлочи ничего и не почувствуешь.

Недостатком в сравнении с той же хлорной кислотой (о ней тоже ниже) является то, что все щёлочи тянут углекислый газ из атмосферы, а потому сила будет постепенно снижаться. Едкие щёлочи отлично разваливают жиры на глицерин и соли жирных кислот — так и варят мыло (привет, «Бойцовский клуб!») Чуть дольше, но так же действенно расщепляются белки — то есть в принципе щёлочи плоть растворяют, особенно крепкие растворы — да при нагревании. Кроме того, щёлочи реагируют и с компонентами стекла — стекло мутнеет, хотя, чтобы его всё растворить — тут, конечно, надо постараться.

К едким щелочам иногда относят и тетраалкиламмоний гидроксиды, например

Гидроксид тетраметиламмония

На самом деле в этих веществах объединились свойства катионных поверхностно-активных веществ (ну это как обычное мыло — только катионное: тут активная дифильная частица — с зарядом "+", а в мыле — с зарядом "-") и относительно высокая основность. Если попадёт на руки — можно намылить в воде и помыть, как мылом, если в водном растворе погреть волосы, кожу или ногти — растворятся. «Едкость» на фоне гидроксидов натрия и калия — так себе.

Серная кислота

H2SO4
Самая популярная, наверное, во всех историях. Не самая едкая, но достаточно неприятная: концентрированная серная кислота (которая 98%) — маслянистая жидкость, которая очень любит воду, а потому у всех её отнимает. Отнимая воду у целлюлозы и сахара, обугливает их. Точно так же она радостно отнимет воду и у тебя, %username%, особенно если налить её на нежную кожу лица или в глаза (ну в глаза на самом деле всё будет попадать с приключениями). Особо добрые люди мешают серную кислоту с маслом, чтобы труднее смывалась и лучше впитывалась в кожу.

А потому смывать её водой — очень плохая идея. Кстати, забирая воду, серная кислота здорово разогревается, что делает картину ещё больше сочной. Ну или большим потоком воды, чтобы сразу и охлаждать. Лучше — маслом (смывать, а не втирать — а потом уже смыть водой).

«Сначала вода, а потом кислота — иначе случится большая беда!» — это именно про серную кислоту, хотя почему-то все считают, что про любую кислоту.

А поскольку взаимодействие оксидов с кислотами проходит при участии воды как катализатора — а воду серная кислота не отдаёт — то происходит эффект, называемый пассивацией: плотная, нерастворимая и непроницаемая плёнка оксида металла защищает его от дальнейшего растворения. Будучи окислителем, серная кислота окисляет поверхность металлов до оксидов.

Примечательно, что если кислоту разбавить — появляется вода, и посылать не получается — металлы растворяются. По этому механизму концентрированную серную кислоту посылают в далёкие дали железо, алюминий.

У олеума тяга к воде ещё больше. Кстати, оксид серы SO3 растворяется в серной кислоте и получается олеум — который иногда ошибочно пишут как H2S2O7, но это не совсем верно.

Фильмам не верьте, но на лицо капать не советую. Собственные ощущения от попадания серной кислоты на руку: немного тепло, потом чуток печёт — смыл под краном, ничего страшного.

По сути это — раствор хромовой кислоты, он хорош для мытья посуды от остатков органики. Органики часто пользуются хромпиком или «хромовой смесью» — это бихромат калия, растворённый в серной кислоте. Дырок в руке не дождёшься, разве что на одежде. При попадании на руку тоже жжётся, но по сути — серная кислота плюс токсичный шестивалентный хром.

При контакте с органикой немножко жахнуло. Автор этих строк знаком с идиотом, который вместо бихромата калия использовал перманганат калия. Присутствующие обделались отделались лёгким испугом.

Соляная кислота

HCl
Выше 38% в воде не бывает. Одна из самых популярных кислот для растворения — в этом она покруче остальных, потому что технологически может быть очень чистой, а кроме действия, как кислота, ещё и образует комплексные хлориды, которые повышают растворимость. Кстати, именно по этой причине нерастворимый хлорид серебра очень даже растворим в концентрированной соляной кислоте.

Кстати, помогает жвачка. Эта при попадании на кожу жжётся чуток сильнее, субъективно — ещё и зудит, к тому же воняет: если в лаборатории с плохой вытяжкой работать много с концентрированной соляной кислотой — твой стоматолог скажет тебе «спасибо»: ты его озолотишь на пломбах. Лучше — вытяжка. Но не сильно.

Кстати, сталь в концентрированной соляной кислоте пассивируется и говорит ей «не-а!». Поскольку не маслянистая и с водой сильно не разогревается, то едкость — только к металлам, и то не ко всем. Чем и пользуются при транспортировке.

Азотная кислота

HNO3
Тоже очень популярная, её тоже почему-то боятся — а зря. Концентрированная — это которая до 70% — она самая популярная, выше — это «дымящая», чаще всего никому не нужная. Есть ещё безводная — так та ещё и взрывается.

Будучи окислителем, пассивирует многие металлы, которые покрываются нерастворимой плёнкой и говорят: «до свидания» — это хром, железо, алюминий, кобальт, никель и другие.

Через какое-то время жёлтая кожа слезет, как при ожоге. С кожей моментально реагирует по принципу ксантопротеиновой реакции — будет жёлтое пятно, что означает, что ты, %username%, всё-таки состоишь из белка! При этом щиплет меньше соляной, хотя воняет не хуже — и на этот раз токсичнее: летящие окислы азота не очень хороши для организма.

Используется в синтезах, в частности в получении весёлого вещества — пироксилина. В химии используют так называемую «нитрующую смесь» — самая популярная состоит из серной и азотной кислот. По едкости — тот же хромпик плюс красивая жёлтая кожа.

Используется для растворения некоторых металлов, в основном — драгоценных. Так же есть «царская водка» — это часть азотной кислоты на три части соляной. По едкости для кожи — та же «нитрующая смесь» плюс воняет отменно, запах не спутаешь ни с чем, он тоже довольно токсичный. На разном соотношении и добавлении воды основан капельный метод проверки пробы золотых изделий — кстати, специалистов по этому методу очень сложно надурить с подделкой.

Есть ещё «обратная царская водка» — когда соотношение наоборот, но это редкая специфика.

Фосфорная кислота

H3PO4
На самом деле я привёл формулу ортофосфорной кислоты — самой распространённой. А есть ещё метафосфорная, полифосфорные, ультрафосфорные — короче, хватает, но неважно.

Кислота она сама по себе средняя, её часто используют в пищевой промышленности, кстати — когда тебе ставят пломбы, то поверхность зуба предварительно протравливают фосфорной кислотой. Концентрированная ортофосфорная кислота (85%) — это такой сиропчик.

Поэтому если капнет на вещи — впитается, а потом будет потихоньку разъедать. Коррозионность у неё так себе, но есть неприятный нюанс: этот сиропчик хорошо впитывается. И если от азотной и соляной кислоты будет пятно или дырка — то от фосфорной вещь будет разлазиться, особенно это красочно на обуви, когда дырка как бы крошится, пока не получится насквозь.

Ну а вообще едкой её назвать сложно.

Плавиковая кислота

HF
Концентрированная плавиковая кислота — это примерно 38%, хотя и бывают странные исключения.

Поэтому на удивление растворяет то, что другие, более сильные подруги — не могут, а потому очень часто используется в разных смесях для растворения. Слабенькая кислота, которая берёт яростной любовью фторид-ионов образовывать стойкие комплексы со всем, с кем можно. При попадании на руку ощущения будут больше от других компонентов таких смесей, но есть нюанс.

То есть песок. Плавиковая кислота растворяет SiO2. То есть кварц. То есть стекло. Нет, если ты плеснёшь на окно этой кислотой — оно не растворится, но мутное пятно останется. Ну и так далее. При растворении выделяется SiF4, который так полезен для здоровья, что лучше это делать под вытяжкой. Чтобы растворить — нужно долго держать, а ещё лучше — нагреть.

Так вот, если плавиковая кислота попадёт под ногти — ты ничего не заметишь. Маленький, но приятный нюанс: кремний содержится у тебя, %username%, в ногтях. Поверь, друг — я знаю. Но ночью спать не сможешь — болеть будет ТАК, что иногда возникает желание оторвать палец.

И вообще плавиковая кислота токсична, канцерогенна, впитывается через кожу и масса всего — но мы-то сегодня про едкость, правда?

Его и не будет. Помнишь, мы договаривались в самом начале, что фтора не будет? Но будут…

Фториды инертных газов

На самом деле фтор — суровый парень, с ним особо не повыпендриваешься, а потому некоторые инертные газы образуют с ним фториды. Известны такие стабильные фториды: KrF2, XeF2, XeF4, XeF6. Всё это — кристаллы, которые на воздухе с разной скоростью и охотой разлагаются влагой до плавиковой кислоты. Едкость — соответствующая.

Иодоводородная кислота

HI
Самая сильная (по степени диссоциации в воде) бинарная кислота. Сильный восстановитель, чем пользуются химики-органики. На воздухе окисляется и становится бурой, чем и пачкает при контакте. Ощущения при контакте — как от соляной. Всё.

Хлорная кислота

HClO4
Одна из самых сильных (по степени диссоциации в воде) кислот вообще (с ней конкурируют суперкислоты — о них ниже) — функция кислотности Гаммета (численное выражение способности среды быть донором протонов по отношению к произвольному основанию, чем меньше — тем сильнее кислота) составляет -13. Безводная — сильный окислитель, любит взрываться, да и вообще неустойчива. Концентрированная (70%-72%) — окислитель не хуже, часто используют в разложении биологических объектов. Разложение интересно и захватывающе тем, что может взрываться в процессе: нужно следить, чтобы не было частиц угля, чтобы не кипело слишком бурно и т.д. Хлорная кислота к тому же довольно грязная — её невозможно очистить субперегонкой, взрывается зараза! Поэтому используют её нечасто.

Воняет. При попадании на кожу жжётся, ощущения как от соляной. Если греть — может рвануть (см. Когда видите в фильмах, что кто-то кинул труп в ёмкость с хлорной кислотой — и он растворился, то да, такое возможно — но долго или греть. Так что будьте критичны к кинематографу (я, кажется, видел это в «Кловерфилд, 10»). выше).

Кстати, едкость оксида хлора (VII) Cl2O7 и оксида хлора (VI) Cl2O6 — это итог того, что с водой эти оксиды образуют хлорную кислоту.

Дрянь получится редкостная: она будет взаимодействовать с водой и подобными соединениями — и будет в месте реакции сразу получаться сильная кислота и плавиковая кислота. А теперь представим, что мы решили в одном соединении объединить сильную кислотность — и едкость фтора: возьмём молекулу хлорной или серной кислоты — и заменим не ней все гидроксильные группы на фтор! А?

Фториды серы, брома и иода

Помните, мы договорились рассматривать только жидкости? По этой причине в нашу статью не попал трифторид хлора ClF3, который кипит при +12 °C, хотя все страшилки о том, что он жутко токсичен, воспламеняет стекло, противогаз и при разливании 900 килограммов — проедает 30 см бетона и метр гравия — всё это правда. Но мы же договорились — жидкости.

BrF5, к примеру, тоже растворяет стекло, металлы и бетон. Однако есть жёлтая жидкость — пентафторид иода IF5, бесцветная жидкость — трифторид брома BrF3, светло-жёлтая — пентафторид брома BrF5, которые не хуже.

Но это соединение при обычных температурах достаточно стабильно, не разлагается водой — а потому не особо и едко. Аналогично — среди всех фторидов серы жидким является только декафторид дисеры (иногда её называют ещё пятифтористой серой) — бесцветная жидкость с формулой S2F10. Правда, в 4 раза токсичнее фосгена с аналогичным механизмом действия.

Ну не помню, честно.
Кстати, говорят, что пентафторид иода был «специальным газом» для заполнения атмосферы в спасательном шаттле в последних кадрах фильма «Чужой» 1979 года.

Даже нашёл, присмотрелся и понял, что Рипли там жила в таких суровых условиях, что инопланетный зверь - просто няшка

Суперкислоты

Термин «суперкислота» введён Джеймсом Конантом в 1927 году для классификации более сильных кислот, чем обычные минеральные кислоты. В некоторых источниках хлорную кислоту относят к суперкислоте, хотя это не так — она обычная минеральная.

Ряд суперкислот — это минеральные, к которым подцепили галоген: галоген тянет на себя электроны, все атомы очень сильно гневаются, а достаётся всё как обычно водороду: тот отваливается в виде Н+ — бабах: вот и кислота стала сильнее.

Примеры - фторсерная и хлорсерная кислоты


У фторсерной кислоты функция Гаммета -15,1, кстати, благодаря фтору, эта кислота постепенно растворяет пробирку, в которой хранится.

Смешали пентафторид сурьмы с плавиковой кислотой — получили гексафторсурьмяную кислоту HSbF6. Потом кто-то из умных подумал: а давайте возьмём кислоту Льюиса (вещество, способное принять пару электронов другого вещества) и смешаем с кислотой Бренстеда (веществом, которое способно отдавать протон)! Так образуется большой октаэдрический анион (SbF6−), являющийся очень слабым нуклеофилом и очень слабым основанием. В этой системе плавиковая кислота выделяет протон (H+), а сопряжённое основание (F−) изолируется координационной связью с пентафторидом сурьмы. Став «свободным», протон обусловливает сверхкислотность системы — функция Гаммета -28!

А потом пришли другие и сказали, а чего это кислоту Бернстеда взяли слабую — и придумали вот что.

Трифторметансульфоновая кислота

— сама по себе уже суперкислота (функция Гаммета — 14,1). Так вот, к ней добавили опять пентафторид сурьмы — получили снижение до -16,8! Такой же фокус с фторсерной кислотой дал снижение до -23.

Ну «карборановой» её назвали для обычных людей, а если хочешь почувствовать себя учёным — произнеси «2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12-ундекахлор-1-карба-клозо-додекаборан(12)» три раза и быстро. А потом группа ученых с химической кафедры американского университета Калифорнии под управлением профессора Кристофера Рида затусила с коллегами из Института катализа СО РАН (Новосибирск) и придумали карборановую кислоту H(CHB11Cl11).

Так выглядит эта красотка

Это — сухой порошочек, который растворим в воде. Это и есть Самая Сильная Кислота на текущий момент. Карборановая кислота приблизительно в миллион раз сильнее концентрированной серной кислоты. В обычных шкалах измерить силу кислоты не удается, так как кислота протонирует все известные слабые основания и все растворители, в которых она растворяется, включая воду, бензол, фуллерен-60, диоксид серы.

Вместе с коллегами он хочет использовать карборановую кислоту для окисления атомов инертного газа ксенона — просто потому, никто прежде этого не делал. Впоследствии Кристофер Рид в интервью службе новостей Nature сказал: «Идея синтеза карборановой кислоты родилась из фантазий «о молекулах, никогда прежде не создаваемых». Оригинально, что сказать.

Ясно, что кожу будут жечь, но это не значит — что растворять. Ну поскольку суперкислоты — это обычные кислоты, то и действуют они обычно, только немного сильнее. Фторсульфоновая — отдельный случай, но там всё благодаря фтору, как и в плавиковой.

Тригалогенуксусные кислоты

А конкретно - трифторуксусная и трихлоруксусная кислота

Милы и приятны сочетанием свойств органического полярного растворителя и достаточно сильной кислоты. Воняют — похоже на уксус.

На коже жжётся и образует сухие язвы, доходящие до мышечного слоя. Самая няшка — трифторуксусная кислота: 20%-ный раствор разрушает металлы, пробку, резину, бакелит, полиэтилен.

Кстати, аплодисменты слабому полу: в погоне за красотой, некоторые идут на так называемую процедуру ТСА-пилинга (ТСА — это TetraChloroAcetate) — когда этой самой трихлоруксусной кислотой растворяют верхний огрубевший слой кожи. Трихлоруксусная в этом плане — младший брат, но тоже ничего.

Правда, если косметолог заболтается по телефону, возможен фэйл

Ну вот примерно так, если говорить про жидкость и про едкость. Будут ещё дополнения?

Показать больше

Похожие публикации

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»