В химической лаборатории самое главное — строжайшим образом соблюдать все меры безопасности. В чем же состоят правила проведения опытов?

Прежде чем приступить к опытам, даже самым простым, надо подготовить рабочее место, необходимую посуду и оборудование, а также внимательно прочитать описание опыта, чтобы, проводя его, вы ясно понимали, что и зачем делаете. Химия требует аккуратной, а главное — грамотной работы! Очень важно также, чтобы после окончания работы не оставалось никакой грязи — ни на столе, ни на полу, ни на одежде. Использованное для опытов оборудование тоже должно быть вымыто.

Конечно, в этой книжке не будут описаны сложные и опасные опыты. Ну чем могут быть опасны самодельные весы? Но ведь беспечный или неаккуратный человек может пораниться и иголкой, и даже карандашом. Опыты же с химическими реактивами представляют дополнительную опасность. От разных веществ могут остаться трудно удаляемые пятна, а то и дырки на одежде. Реактивы могут вызвать ожог на коже; особенно надо беречь глаза. Кроме того, при смешивании некоторых вполне безобидных веществ возможно образование ядовитых соединений, которыми можно отравиться. Происходит такое, как правило, у людей химически неграмотных, которые не знают состав и свойства веществ, не представляют себе, что между ними может произойти нежелательная реакция. Если вы только начали интересоваться превращениями веществ и еще не знаете ни химических формул, ни уравнений реакций, единственный способ избежать неприятностей — строго следовать инструкции, описанию эксперимента. И если вы захотите сделать что-то сверх того, что описано в эксперименте, то без дополнительных знаний вам не обойтись, а их вы можете почерпнуть из соответствующих учебников (и не только школьных!) и справочников.

Для иллюстрации сказанного приведем только три примера «из жизни». Два закончились сравнительно благополучно, третий — печально.

Пример первый. Согласно правилам при работе с пипетками едные пары над раствором могут попасть в организм. Основная опасность в другом: если потерять бдительность, самый кончик пипетки, погруженный в жидкость, может оказаться в воздухе (уровень жидкости ведь понижается), и тогда под действием разности давлений все содержимое пипетки мгновенно окажется во рту! Хорошо если в пипетке была чистая вода или на худой конец раствор поваренной соли или хлорида кальция — противно, но не смертельно. А если это была сильная щелочь, или кислота, или очень ядовитое вещество? Один химик, пренебрегший правилами техники безопасности, засасывал таким способом в большую пипетку крепкий раствор аммиака — нашатырный спирт. И в это время ему что-то сказал коллега. Достаточно было незадачливому химику, наклонившемуся над колбой, чуть-чуть приподнять голову, как кончик пипетки, который был погружен в раствор не очень глубоко (раствора в колбе было немного), оказался в воздухе. И через долю секунды около 10 миллилитров раствора оказалось у него во рту. Конечно, химик тут же прополоскал рот большим количеством воды, но через некоторое время со слизистых оболочек языка и внутренней части щек начала лохмотьями слезать кожа. Боли не было, но и приятного тоже было мало. Этот случай послужил ему хорошим уроком: всегда надо выполнять все правила и инструкции, а также стараться предусмотреть все неприятные события, которые могут произойти. И не только в химической лаборатории. Например, не ставить чайник или стакан с кипятком на самый край стола…

Пример второй. Как-то в редакцию журнала «Химия и жизнь» пришло письмо от матери школьника 7-го класса: «Мой сын отравился каким-то едким газом. При этом он уверял, что смешивал самые безобидные вещества — уксус и жидкость для стирки белья. Сыну, конечно, здорово влетело. Я уверена, что на самом деле он что-то скрывает. Ведь уксус — не серная кислота. Да и стиральным порошком, я не слышала, чтобы кто-нибудь отравился».

Что же произошло? Уксус, конечно, не серная кислота, но смешивать без разбора все подряд — дело, не достойное любителя химии. В данном случае уксус выступал просто в качестве кислоты, хотя и слабой. Вместо него могла быть любая другая кислота. Стиральный порошок здесь, конечно, ни при чем. «Жидкость для стирки белья», которую использовал незадачливый юный химик, — это, скорее всего, отбеливатель. Вот в нем-то, очевидно, и было все дело. Отбеливатели бывают разные. В состав многих моющих средств входят так называемые оптические отбеливатели. Это вполне безопасные вещества; их назначение, образно говоря, — «обмануть глаз», выдать желтоватую ткань за белоснежную. Справляются они с этим за счет явления, которое называется флуоресценцией (об этом интересном и красивом явлении будет рассказано в главе «Химики разгадывают тайны свечения»). Преобразуя невидимый ультрафиолетовый свет (он поступает с солнечным светом) в голубой, синий и фиолетовый, оптический отбеливатель, который сам может быть бесцветным, «подправляет» цвет ткани так, что она кажется нам белой. Этот прием давно известен, только вместо синтетических флуоресцирующих красителей наши мамы и бабушки подкрашивали (а иногда и сейчас подкрашивают) ткань синькой. При сильном разведении ее бледно-синий цвет, смешиваясь с ослабленным желтоватым цветом ткани, давал ощущение белого цвета, поскольку желтый и голубой — дополнительные цвета, которые в сумме дают белый цвет. Современные оптические отбеливатели придают белью гораздо более яркий белый цвет, особенно при прямом солнечном освещении.

Совершенно иначе действуют химические отбеливатели. В их состав входят вещества, которые химически разрушают различные загрязнения на ткани, а заодно и дезинфицируют ее. Раньше ткани (хлопчатобумажные и льняные) белили на солнце: под действием ультрафиолетового света большинство красителей постепенно выцветает. С ростом промышленного производства тканей для той же цели стали использовать хлорную известь, которую называли также белильной. Это смешанная кальциевая соль двух кислот — соляной и хлорноватистой. Впервые хлорную известь получил английский химик Смитсон Теннант (1761–1815), тот самый, который в 1804 году открыл самые тяжелые металлы платиновой группы — осмий и иридий. За несколько десятилетий производство хлорной извести выросло в десятки раз, она стала довольно дешевым препаратом. Действующее начало этого вещества — так называемый активный хлор, окислитель, разрушающий загрязнения (а при неправильном употреблении — и саму ткань). В настоящее время хлорную известь используют в основном для дезинфекции.

Активный хлор содержится и в иных веществах. Издавна (с 1789 года) известна жавелевая вода, близкая родственница хлорной извести, в формуле которой место кальция занимает калий. Свое название она получила от названия пригорода Парижа — Жавеля, где располагались заводы по ее производству (сейчас это один из парижских районов). Наравне с ней использовали и так называемую «лабарракову воду»; в ней на месте калия находится его «родственник» натрий. А назвали этот отбеливающий раствор по имени парижского аптекаря Антуана Жермена Лабаррака (1777–1850); его начали использовать с 1820 года. Натриевая соль хлорноватистой кислоты (химики называют ее гипохлоритом натрия) входит в состав многих современных средств для отбеливания.

Помимо веществ с активным хлором для той же цели используют и вещества с «активным кислородом». К таким веществам относится, например, перекись водорода (женщинам она хорошо известна в качестве средства для обесцвечивания волос), ее соединение с мочевиной (гидроперит), некоторые другие вещества. Все эти вещества обладают сильным окислительным действием.

Какая же опасность может возникнуть от химических отбеливателей? Активного вещества в растворе для стирки немного, и опасности такие отбеливатели никакой не представляют — если использовать их строго в соответствии с инструкцией. И если даже взять неразбавленный концентрат отбеливателя на основе активного кислорода, то при неправильном употреблении его действие будет проявляться разве что в бурном выделении газообразного кислорода, который для белья бесполезен, но и для человека безвреден. Иначе обстоит дело с активным хлором в составе гипохлоритов. Растворы гипохлоритов устойчивы только в щелочной среде. При подкислении идет реакция образования хлорноватистой кислоты. Это опасная реакция, так как образующаяся в свободном виде хлорноватистая кислота — вещество токсичное и нестабильное. Она разлагается с выделением хлора, которым, скорее всего, и отравился незадачливый юный химик. Ведь предельно допустимой (и, следовательно, сравнительно безопасной) считается такая концентрация хлора в воздухе, при которой на одну часть хлора приходится миллион частей воздуха (один маленький наперсток хлора, «разведенный» в кубометре воздуха)! Смешав неразбавленный отбеливатель с уксусом, юный химик мог получить в воздухе в сотни раз большую концентрацию ядовитого газа. Более того, известны случаи, когда гипохлориты давал и взрывчатые смеси с некоторыми веществами, которые используются в быту (по понятным причинам мы их здесь не указываем). Так что, работая с любым, даже привычным химикатом, следует строго соблюдать инструкцию.

Описание третьего случая предоставим самому пострадавшему. Вот запись того, что с ним случилось много лет назад: «Пишу по поводу странного и в некотором роде трагического случая, произошедшего со мной. Но сначала немного о себе. Химией увлекся в 4-м классе, а в 7-м классе, выступая по программе восьмого, победил на районной, городской и республиканской олимпиадах. В следующем году опять победил на республиканской, на Всероссийской — третий диплом, на Всесоюзной моя работа отмечена первым дипломом. В нынешнем году собирался ехать на Всесоюзную олимпиаду, прошел по конкурсу — и не поехал. Причиной был взрыв.

Как всякий уважающий себя химик, помимо теории я занимаюсь и практикой в небольшой домашней лаборатории. Услышал где-то рецепт приготовления… (дальше название вещества мы будем заменять буквой Х — на всякий случай) и решил исследовать свойства этого вещества. Получил кристаллы X, отфильтровал их, промыл, высушил. Подумал — нелишне бы сделать порошок…

В общем, у меня было 2,5 г чистого вещества X. Взяв на пробу кристаллик. я поднес к нему спичку. Он с треском разлетелся; стало быть, к открытому пламени неустойчив. Пересыпал кристаллы в фарфоровую ступку, стал крайне осторожно, на вытянутой руке, перетирать пестиком. Заметил несколько неперетертых кристаллов, стряхнул их на край ступки, коснулся пестиком, едва-едва провел (повторяю, крайне осторожно) — и взрыв, неожиданный, ужасной силы. А всего-то два с половиной грамма…

Руки и ноги в крови. Если бы я не был близорук и не носил бы очков, остался бы слепым: оба стекла — вдребезги, фарфоровая ступка превратилась в пыль, газовая плита из стального листа пробита фарфоровым осколком почти насквозь. Так что мне еще очень и очень повезло. Вызвал скорую, попал в больницу. В справке написали: «Множественные раны обеих рук, повреждение сухожилий-сгибателей, травматическая ампутация первой фаланги среднего пальца правой руки». Наложили массу швов — 24 на одной руке и 4 на другой.

Вот выздоровел, но не могу понять, почему же все-таки произошел взрыв? Я неплохо знаю правила работы в лаборатории, но я азартен, работая, теряю представление о времени и о многом забываю. Надо исправляться; этот случай меня многому научил. Чрезмерная увлеченность, неосторожность, излишняя самоуверенность стали причиной несчастья. А ведь всего через пять дней надо было лететь на Всесоюзную олимпиаду.

До сих пор мне просто везло. Например, вышел я как-то из дому и увидел соседа, на два года моложе меня, — трясет перед носом пузырек с бурой смесью. Спрашиваю, что в пузырьке, а он небрежно отвечает: «Бсртолетка с фосфором». Я пузырек взял и отшвырнул подальше. Не успел долететь до земли, как взорвался. А сосед только в затылке почесал…»

Что можно было ответить автору письма? Он допустил непростительную ошибку, работая с веществом X в домашних условиях. И помимо прочего, не прочитал предварительно об этом веществе, не узнал о его коварных свойствах. А ведь о нем написано достаточно. Например, в химической энциклопедии сказано, что высокая взрывоопасность вещества X ограничивает применение соединений этого класса, причем для близкого по строению вещества Y замечено: «Взрывается от удара, трения и даже от прикосновения острым предметом». Словом, растирать в ступке пестиком более двух граммов такого вещества — почти то же самое, что положить в костер неразорвавшийся снаряд и стоять рядом, ожидая, что будет дальше (к сожалению, и такие случаи бывают). Вещество X, как и многие другие взрывчатые вещества, опасно держать в сухом виде даже в склянках с притертой стеклянной пробкой, так как крупинка, попавшая в зазор между пробкой и горлышком, при открывании может привести к взрыву.

Если бы юный химик заранее прочитал о свойствах вещества Х, он, скорее всего, отказался бы от его получения и тем более — от «изучения свойств». А если у него не было доступа к книгам, в которых это вещество достаточно подробно описано, то он вообще не должен был получать его.

В этой книге, конечно, не будет опытов с взрывчатыми, ядовитыми и прочими опасными веществами. Но даже работая с безобидным столовым уксусом, следует соблюдать аккуратность и осторожность. Место для опытов должно быть свободно от ненужных предметов. Под рукой должна быть тряпка, чтобы сразу убрать пролившуюся жидкость или просыпавшееся вещество. А закончив работу, надо оставить после себя идеальный порядок — это одно из основных правил работы в химической лаборатории. Вообще, химики — люди достаточно аккуратные и знают, что если сразу после окончания эксперимента не вымыть посуду, потом сделать это будет намного труднее. Для мытья химической посуды используются специальные кислотные или щелочные растворы, но если грязь отмывается легко, в ход идут обычные ершики, похожие на те, которыми пользуются в домашнем хозяйстве.

Заканчивая разговор о безопасности и аккуратности, уместно привести любопытную выдержку из системы штрафов, налагаемых на студентов за нарушение правил работы в лаборатории. Эти штрафы были введены самими студентами знаменитого германского университета в Гейдельберге еще в 1854 году (собранные деньги шли на покупку химической литературы).

Вероятно, это был первый и единственный случай, когда студенты постановили штрафовать самих себя! Вот некоторые положения этого документа:

«Кто оставляет открытым газовый кран при негорящем газе, платит 12 крейцеров (около 10 долларов в современных ценах.

Кто бросает в раковины осколки керамики, бумагу и другие предметы, препятствующие стоку воды, платит 3 крейцера.

Кто оставляет открытым кран для воды, когда она не используется, платит 3 крейцера.

Кто после использования лабораторного прибора не убирает его или его части на место, платит 6 крейцеров».

В заключение этого очень серьезного и важного раздела — немного юмора. В 1970 году директор Иркутского института органической химии академик Михаил Григорьевич Воронков был в командировке в Индии. Во время посещения университета в городе Джайпур (он расположен юго-западнее Дели) М. Г. Воронков обнаружил «Правила выживания в химической лаборатории». Вернувшись домой, он восстановил их по памяти и прислал в редакцию журнала «Химия и жизнь». После публикации эти правила были перепечатаны и повешены на дверях в сотнях химических лабораторий, что вызвало улыбку старожилов и удивление новичков: некоторые из них все написанное восприняли вполне серьезно.

Вот эти правила:

«Если вы откупорили что-либо — закупорьте.

Если в руках у вас жидкое — не разлейте, порошкообразное — не рассыпьте, газообразное — не выпустите наружу.

Если включили — выключите.

Если открыли — закройте.

Если разобрали — соберите.

Если вы не можете собрать — позовите на помощь умельца.

Если вы не разбирали — не вздумайте собирать.

Если вы одолжили что-либо — верните.

Если вы пользуетесь чем-либо — держите в чистоте и порядке.

Если вы привели что-либо в беспорядок — восстановите статус-кво.

Если вы сдвинули что-либо — верните на место.

Если вы хотите воспользоваться чем-либо, принадлежащим другому, попросите разрешения.

Если вы не знаете, как это действует, ради бога, не трогайте.

Если это вас не касается — не вмешивайтесь.

Если не знаете, как это делается, сразу спросите.

Если не можете что-либо понять — почешите в затылке.

Если все же не поймете, то и не пытайтесь.

Если вы горите на работе, постарайтесь, чтобы у вас ничего не загоралось.

Если у вас что-либо взорвалось, проверьте, остались ли вы живы.

Если не усвоили этих правил, не входите в лабораторию».

Ну вот, теперь самое время заняться экспериментом. Помимо весов нам понадобятся самые простые вещи, например, обычная аптечная пипетка.