Fonte: Robert M. Rioux & Taslima A. Zaman, Pennsylvania State University, University Park, PA
Un acido minerale (o acido inorganico) è definito come un acido solubile in acqua derivato da minerali inorganici per reazione chimica rispetto agli acidi organici(ad esempio acido acetico, acido formico). Esempi di acidi minerali includono:
• Acido borico (CAS No.10043-35-3)
• Acido cromico (CAS No.1333-82-0)
• Acido cloridrico (CAS No.7647-01-0)
• Acido fluoridrico (n. CAS 7664-39-3)
• Acido nitrico (n. CAS 7697-37-2)
• Acido perclorico (n. CAS 7601-90-3)
• Acido fosforico (CAS No.7664-38-2)
• Acido solforico (CAS No.7664-93-9)
Gli acidi minerali si trovano comunemente nei laboratori di ricerca e la loro natura corrosiva li rende un rischio significativo per la sicurezza. Poiché sono reagenti importanti nel laboratorio di ricerca e spesso non hanno sostituti, è importante che siano maneggiati correttamente e con cura. Alcuni acidi sono anche sensibili agli urti e in determinate condizioni possono causare esplosioni(cioèsali di acido perclorico).
Gli acidi minerali sono corrosivi e, se gli acidi vengono inalati, possono essere distruttivi per i tessuti delle mucose e il tratto respiratorio superiore, il che causerebbe bruciore alla gola e al naso, tosse, respiro sibilante, mancanza di respiro ed edema polmonare (ritenzione idrica). Il contatto con la pelle provoca ustioni e il contatto visivo può persino causare cecità. L’ingestione può causare danni permanenti al tratto digestivo, mentre il contatto con la pelle, gli occhi, le vie respiratorie e il tratto digestivo provoca ustioni e irritazioni.
Quando si diluiscono gli acidi, aggiungere l’acido all’acqua lentamente e in piccole quantità per evitare grandi quantità di rilascio di calore durante la miscelazione. Non usare mai acqua calda o aggiungere acqua all’acido. Grandi quantità di calore possono essere rilasciate, causando l’ebollizione vigorosa della soluzione e spruzzi di acido dal contenitore. Indossare DPI appropriati quando si mescola o si diluisce un acido.
Questo documento fornisce linee guida generali per l’uso e la manipolazione degli acidi minerali solo per classe di pericolo e non si applica alla manipolazione sicura dell’acido fluoridrico, dove devono essere seguite istruzioni speciali approvate dallo sperimentatore principale. È necessario prestare particolare attenzione quando si maneggia e si utilizza acido fluoridrico perché 1) dissolve la maggior parte dei materiali tra cui vetro e ceramica, quindi deve essere conservato utilizzando polietilene e 2) è altamente tossico, causando gravi ustioni, dove i sintomi dolorosi o visibili possono essere ritardati di 8 ore o più.
L’acido nitrico è un forte ossidante che reagisce con la maggior parte dei metalli, evolvendo idrogeno gassoso o ossidi di azoto a seconda della concentrazione e del metallo. Non scioglie oro o platino. L’acido solforico è reattivo all’acqua e l’acido solforico concentrato reagisce violentemente con molte sostanze chimiche organiche portando all’evoluzione del gas. L’acido cloridrico reagisce con l’acido nitrico per formare aqua regia, che provoca l’evoluzione dei fumi marroni, che consistono in ossidi di azoto tossici.
In alcuni casi, possono essere applicate più linee guida per l’uso di una sostanza chimica(ad esempio, l’uso precauzionale del benzene come liquido infiammabile e si applicherebbe un cancerogeno). Fare riferimento alla scheda di dati di sicurezza (SDS) per l’acido minerale specifico prima di utilizzarlo. Se non è possibile seguire le linee guida menzionate in questo documento, lo sperimentatore principale deve sviluppare una procedura operativa standard alternativa che fornisca un livello equivalente di sicurezza. Ci possono essere casi in cui il livello di sicurezza dovrà essere ancora più rigoroso.
1. Controlli tecnici
2. Dispositivi di protezione individuale (DPI)
3. Ulteriori precauzioni
4. Conservazione
5. Procedure di emergenza
6. Smaltimento dei rifiuti
Gli acidi minerali derivati da materiali inorganici sono ampiamente utilizzati nei laboratori di ricerca e nell’industria chimica. A causa delle loro proprietà pericolose è importante imparare a gestire in sicurezza queste sostanze chimiche.
La maggior parte degli acidi minerali vanno da acidi molto forti come l’acido cloridrico, solforico, cromico e nitrico ad acidi forti come gli acidi fosforico, fluoridrico e borico. Questi acidi sono molto corrosivi.
Inoltre, gli acidi minerali come l’acido nitrico e l’acido solforico sono forti agenti ossidanti e possono reagire violentemente causando esplosioni.
Questo video illustrerà la natura pericolosa degli acidi minerali, come maneggiare, smaltire e conservare in modo sicuro queste sostanze chimiche; e cosa fare in caso di emergenza, come il contatto con la pelle o la fuoriuscita.
Per capire perché la manipolazione sicura degli acidi minerali è importante e quali precauzioni di sicurezza seguire, diamo prima un’occhiata più da vicino alla natura pericolosa degli acidi minerali.
Come accennato in precedenza, gli acidi minerali sono corrosivi e causeranno irritazione e danni ai tessuti umani. Se inalato, l’acido reagirà con la mucosa delle vie respiratorie con conseguente tosse, bruciore alla gola e possibilmente edema polmonare. L’ingestione può causare gravi danni al tratto digestivo, mentre il contatto con la pelle può portare a ustioni e contatto visivo alla cecità.
Se vogliamo garantire una manipolazione sicura degli acidi minerali dobbiamo comprenderne la reattività e le proprietà. Gli acidi ossidanti come l’acido nitrico, o l’aqua regia, reagiscono con i metalli e possono rilasciare gas tossici o esplosivi, ad esempio biossido di azoto o idrogeno.
Oltre ad essere un forte ossidante, l’acido solforico ha anche proprietà disidratanti e reagirà violentemente con composti organici come lo zucchero domestico. La reazione è altamente esotermica e produce carbonio, acqua, anidride solforosa e anidride carbonica gassosa. Il calore rilasciato durante la reazione porta l’acqua a bollire, il che potrebbe portare a ustioni.
Ora che conosciamo le proprietà pericolose degli acidi minerali, impariamo come gestirli in sicurezza in modo da non causare incidenti.
Mentre si lavora con acidi minerali, indossare sempre adeguati dispositivi di protezione individuale o DPI, che includono occhiali di sicurezza o una visiera. Inoltre, le maniche lunghe e i pantaloni a tutta lunghezza devono essere indossati insieme alle scarpe chiuse.
Inoltre, indossare un grembiule riutilizzabile o usa e getta o un cappotto da laboratorio in gomma, neoprene o PVC. I tradizionali cappotti da laboratorio in cotone-poliestere possono assorbire facilmente gli acidi minerali in caso di fuoriuscita e non sono raccomandati.
Utilizzare sempre doppi guanti in nitrile, neoprene o PVC quando si lavora con acidi minerali. Ricorda di sostituire i guanti ogni volta che si verifica uno spruzzo.
Gli acidi minerali devono essere maneggiati in una cappa aspirante chimica correttamente funzionante, che viene eliminata dal disordine e dai materiali incompatibili. L’anta della cappa aspirante dovrebbe fornire una sicurezza ottimale consentendo al contempo l’esecuzione dell’attività in modo libero.
Gli acidi minerali con concentrazioni di 3 molari o meno possono essere maneggiati su un piano di lavoro. Ricorda, questi acidi sono ancora corrosivi.
Quando si trasferiscono gli acidi da una grande bottiglia a un becher, utilizzare contenitori secondari per contenere il contenitore più piccolo.
A questo punto hai imparato a proteggerti quando lavori con gli acidi minerali. Ora impariamo come utilizzare, smaltire e conservare in modo sicuro queste sostanze chimiche.
Molti acidi reagiscono esotermicamente alla diluizione con acqua. Non aggiungere mai acqua all’acido; aggiungere sempre piccole quantità di acido all’acqua. Altrimenti il calore rilasciato potrebbe portare la soluzione a bollire e spruzzare acido fuori dal contenitore.
Ricorda di non mescolare mai l’acido nitrico con materiali organici. L’acido nitrico è un forte ossidante e può reagire violentemente con materiali organici portando a esplosioni o incendi.
Inoltre, informati sempre sui rischi per la sicurezza quando lavori con acidi minerali. Le linee guida sulla sicurezza sono disponibili nelle schede di dati di sicurezza fornite dai fornitori di prodotti chimici.
Ogni volta che si lavora con gli acidi è necessario garantire il corretto smaltimento di eventuali rifiuti. Tutti i rifiuti di acidi minerali devono essere tenuti separati dai rifiuti organici e smaltiti attraverso il sistema di gestione dei rifiuti chimici dell’organizzazione. Il contenitore dei rifiuti deve essere etichettato secondo la normativa EH & S, comprese le informazioni di contatto, il contenuto, i pericoli e la data di inizio e di fine.
Inoltre, il contenitore dei rifiuti dovrebbe essere idealmente dotato di un imbuto di sicurezza che regoli la pressione o controllato periodicamente per l’evoluzione del gas. Evitare contenitori sovrapressurizzati, che potrebbero eruttare violentemente. Conservare sempre il contenitore dei rifiuti in un contenitore secondario come un bidone di plastica.
In alternativa, i rifiuti acidi potrebbero essere smaltiti nello scarico, ma è necessario assicurarsi che la soluzione di scarto non contenga metalli. I rifiuti acidi devono essere neutralizzati a partire dalla diluizione con acqua ghiacciata.
Seguito dall’aggiunta di una soluzione di base acquosa, come idrossido di sodio 1 M o bicarbonato di sodio saturo fino a quando il pH è neutro. La soluzione neutralizzata può quindi essere versata nello scarico.
I contenitori di acido minerale devono essere conservati insieme in un armadietto acido. Questo cabinet dovrebbe essere etichettato come acidi inorganici. A causa della loro natura corrosiva, gli acidi minerali non devono preferibilmente essere conservati in un armadio o in uno scaffale metallico.
Se possibile, dovrebbe essere usato un contenitore secondario in plastica, specialmente per gli acidi nitrici.
Inoltre gli acidi minerali non devono essere conservati insieme a basi, agenti ossidanti, materiali organici e combustibili. Tutti i contenitori devono essere conservati in posizione verticale in un luogo asciutto e ben ventilato, lontano da fonti di calore o di accensione.
Inoltre, l’acido nitrico, che è un forte ossidante, deve essere conservato separatamente in un contenitore secondario chimicamente resistente in polietilene, PYREX o Nalgene.
Se un acido minerale deve essere trasferito in un contenitore più piccolo, assicurarsi che il contenitore sia compatibile con l’acido e che visualizzi chiaramente un’etichetta corrispondente alle informazioni dell’etichetta del produttore.
Ormai hai imparato a lavorare in sicurezza con gli acidi minerali. Tuttavia, è importante che tu abbia familiarizzato anche con le procedure cruciali in caso di emergenza.
In caso di contatto con la pelle, rimuovere immediatamente gli indumenti contaminati e risciacquare abbondantemente con acqua per almeno 15 minuti.
In caso di esposizione oculare, sciacquare immediatamente gli occhi con abbondante quantità di acqua per almeno 15 minuti e quindi consultare immediatamente un medico.
In caso di grande quantità di inalazione di vapore, spostare la persona all’aria aperta e quindi consultare un medico. Se l’acido minerale viene ingerito, consultare immediatamente un medico.
In caso di una piccola fuoriuscita di sostanze chimiche, liberare immediatamente l’area circostante e cercare di controllare che la fuoriuscita si diffonda ulteriormente. Utilizzare un kit di fuoriuscita per ripulire la fuoriuscita, che è un materiale assorbente che può essere spazzato via con una scopa. Un’ulteriore decontaminazione e neutralizzazione può essere necessaria utilizzando bicarbonato di sodio solido o carbonato di calcio.
In caso di fuoriuscita di grandi dimensioni, evacuare l’area allertando immediatamente gli altri e chiamare il 911. Assicurati che qualcuno sia vicino alla scena per fornire informazioni sulla sostanza chimica versata e sull’incidente. Avere a disposizione le informazioni sul prodotto e la scheda di dati di sicurezza (SDS). Tutte le fuoriuscite devono essere segnalate all’agenzia per la salute e la sicurezza ambientale (EH & S) che regola i requisiti e gli standard.
Ora hai imparato come gestire la maggior parte degli acidi minerali e rispondere in caso di emergenza, tuttavia, devi stare molto attento quando maneggi l’acido fluoridrico.
L’acido fluoridrico non è come la maggior parte degli altri acidi minerali. Non è solo altamente corrosivo, ma reagisce anche con la maggior parte dei materiali, anche vetro e ceramica.
Inoltre l’acido fluoridrico è molto tossico e può penetrare nella pelle. Una volta assorbito reagisce con gli ioni calcio e magnesio nel corpo causando danni ai tessuti e ustioni chimiche. Pertanto, oltre ai normali DPI, devono essere indossati guanti speciali in neoprene o gomma butilica spessa.
In caso di contatto con la pelle l’area viene lavata con acqua per almeno 15 minuti e quindi trattata con gluconato di calcio per legare ioni fluoruro. Consultare immediatamente un medico.
Hai appena visto il video di JoVE sulla manipolazione sicura degli acidi minerali. Ora dovresti capire i pericoli degli acidi minerali, le precauzioni di sicurezza appropriate durante l’uso, lo smaltimento e la conservazione di queste sostanze chimiche. Inoltre, dovresti anche sapere cosa fare in caso di emergenza come un contatto con la pelle o una fuoriuscita. Come sempre, grazie per aver guardato.
L’uso di acidi minerali nei laboratori comporta notevoli rischi per la salute e la sicurezza, ma con una corretta manipolazione, i potenziali pericoli possono essere mitigati. Mentre qui viene fornita una linea guida di base, questo documento non si applica alla manipolazione sicura dell’acido fluoridrico e devono essere seguite istruzioni speciali approvate dallo sperimentatore principale. I pericoli possono variare a seconda degli esperimenti o dei laboratori, che dovrebbero essere valutati attentamente per ridurre le possibilità di incidenti di laboratorio.
Mineral acids derived from inorganic materials are widely used in research laboratories as well as in chemical industry. Due to their hazardous properties it is important to learn how to safely handle these chemicals.
Most mineral acids range from very strong acids such as hydrochloric-, sulfuric-, chromic- and nitric acid to strong acids such as phosphoric-, hydrofluoric-, and boric acids. These acids are very corrosive.
Additionally, mineral acids such as nitric acid and sulfuric acid are strong oxidizing agents and can react violently causing explosions.
This video will illustrate the hazardous nature of mineral acids, how to safely handle, dispose, and store these chemicals; and what to do in case of an emergency, like skin contact or spill.
In order to understand why safe handling of mineral acids is important and which safety precautions to follow, let us first take a closer look at the hazardous nature of mineral acids.
As mentioned earlier, mineral acids are corrosive and will cause irritation and damage to human tissue. If inhaled the acid will react with the mucus membrane of the respiratory tract resulting in coughing, burning of the throat, and possibly pulmonary edema. Ingestion can cause severe damage of the digestive tract, while skin contact can lead to burns and eye contact to blindness.
If we want to ensure safe handling of mineral acids we need to understand their reactivity and properties. Oxidizing acids such as nitric acid, or aqua regia, will react with metals and can release toxic or explosive gases, for example nitrogen dioxide or hydrogen.
In addition to being a strong oxidizer, sulfuric acid has also dehydrating properties and will react violently with organic compounds such as household sugar. The reaction is highly exothermic and yields in carbon, water, sulfur dioxide and carbon dioxide gas. The heat released during the reaction brings the water to boil, which could lead to burns.
Now that we know about the hazardous properties of mineral acids, let’s learn how to safely handle them so that we don’t cause any accidents.
While working with mineral acids, always wear proper personal protective equipment, or PPE, which includes safety goggles or a face shield. Furthermore, long sleeves and full-length pants should be worn along with closed-toed shoes.
Additionally wear a reusable or disposable apron or lab coat made of rubber, neoprene or PVC. Traditional cotton-polyester lab coats can readily absorb the mineral acids in case of a spill and are not recommended.
Always use double nitrile, neoprene, or PVC gloves when working with mineral acids. Remember to replace gloves whenever a splash occurs.
Mineral acids should be handled in a properly functioning chemical fume hood, which are cleared of clutter and incompatible materials. The fume hood sash should provide optimal safety while allowing execution of the task in an unencumbered manner.
Mineral acids with concentrations of 3 molar or less may be handled on a bench top. Remember, these acids are still corrosive.
When transferring acids from a big bottle to a beaker use secondary containers to hold the smaller container.
At this point you have learned how to protect yourself when working with mineral acids. Now let’s learn how to safely use, dispose and store these chemicals.
Many acids will react exothermically upon dilution with water. Never add water to the acid; always add small amounts of acid to the water. Otherwise the released heat could bring the solution to boil and splash acid out of the container.
Remember to never mix nitric acid with organic materials. Nitric acid is a strong oxidizer and can react violently with organic materials leading to explosions or fire.
Furthermore, always inform yourself about the safety hazards when working with mineral acids. The safety guidelines can be found in the safety data sheets provided by chemical vendors.
Every time you work with acids you need to ensure proper disposal of any waste. Any mineral acid waste should be kept separate from organic waste and disposed through the organization’s chemical waste management system. The waste container has to be labeled according to EH&S regulation including contact information, content, hazards as well as start- and end date.
Furthermore the waste container should be ideally equipped with a pressure regulating safety funnel or checked periodically for gas evolution. Avoid over-pressurized containers, which may violently erupt. Always store the waste container in a secondary container such as a plastic bin.
Alternatively, the acid waste could be disposed in the drain, but you have to make sure that the waste solution does not contain any metals. The acid waste has to be neutralized starting with the dilution using ice water.
Followed by the addition of an aqueous basic solution, such as 1 M sodium hydroxide or saturated sodium bicarbonate until the pH is neutral. The neutralized solution may then be poured down the drain.
Mineral acid containers should be stored together in an acid cabinet. This cabinet should be labeled as Inorganic Acids. Due to their corrosive nature mineral acids should preferably not be stored in a metal cabinet or shelf.
If possible, a secondary container made of plastic should be used, especially for nitric acids.
Furthermore mineral acids should not be stored together with bases, oxidizing agents, organic materials, and combustibles. All containers have to be stored upright in a dry and well-ventilated place away from heat or ignition sources.
Additionally, nitric acid, which is a strong oxidizer, should be stored separately in a chemically resistant secondary container made of polyethylene, PYREX, or Nalgene.
If a mineral acid has to be transferred into a smaller container, make sure the container is acid compatible and clearly displays a label matching the information of the manufacturer’s label.
By now you have learned how to safely work with mineral acids. However, it is important that you also familiarize yourself with crucial procedures in case of an emergency.
In case of skin contact, immediately remove contaminated clothing and rinse thoroughly with water for at least 15 min.
In case of eye exposure, immediately rinse eyes with copious amount of water for at least 15 min and then promptly seek medical attention.
In case of large amount of vapor inhalation, move person to fresh air and then seek medical attention. If mineral acid is ingested, immediately seek medical attention.
In case of a small chemical spill, clear the surrounding area immediately and try to control the spill from spreading further. Use a spill kit to clean up the spill, which is an absorbent material that can be swept up with a broom. Further decontamination and neutralization may be required using solid sodium bicarbonate or calcium carbonate.
In case of a large spill, evacuate the area immediately alerting others and call 911. Make sure someone is near the scene to provide information about the chemical spilled and the accident. Have the product information and the safety data sheet (SDS) available. All spills must be reported to the Environmental Health and Safety (EH&S) agency regulating requirements and standards.
Now you have learned how to handle most mineral acids and respond in case of an emergency, however, you have to be extra careful when handling hydrofluoric acid.
Hydrofluoric acid is not like most other mineral acids. It is not only highly corrosive, but also reacts with most materials, even glass and ceramics.
Furthermore hydrofluoric acid is very toxic and can penetrate skin. Once absorbed it reacts with calcium and magnesium ions in the body causing sever tissue damage and chemical burns. Therefore, in addition to normal PPE, special gloves made of neoprene, or thick butyl rubber, have to be worn.
In case of skin contact the area is flushed with water for at least 15 minutes, and then treated with calcium gluconate to bind fluoride ions. Seek immediate medical attention.
You’ve just watched JoVE’s video on safe handling of mineral acids. You should now understand the hazards of mineral acids, the appropriate safety precautions while using, disposing, and storing of these chemicals. In addition, you should also know what to do in case of an emergency like a skin contact or a spill. As always, thanks for watching.
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