В железном сосуде можно хранить

Однажды для целей экспериментов с гальваникой и паяльными флюсами в домашних условиях были закуплены три вида кислот: соляная, серная, азотная. Все концентрированные, химически чистые. Все они были в одинаковых небольших пластиковых флакончиках миллилитров на 100. Позже выяснилось, что материал этих флаконов — полиэтилен высокой плотности (PEHD). Казалось, что раз в таких ёмкостях эти кислоты продают, то и хранить их можно таким же образом сколь угодно долго. Тем более, что в интернейтах этих ваших всяких пишут, что полиэтилен и полипропилен химически стойки к кислотам. Но… жизнь показала, где тут крабы зимуют:

Коричневый флакон слева на фото хранил в себе соляную кислоту (чда) 2 года. Флакон справа — для сравнения, таким матово-белым он был изначально. Кроме того, весь это флакон снаружи покрылся росой, пахнущей соляной кислотой, и вообще вонь распространялась вокруг, из-за чего этот (и другой, с азотной кислотой) забытый было уже флакон и был обнаружен.

Оказалось, что соляная кислота просачивается через полиэтилен (PE) и полипропилен (PP), причём целиком (т. е. вся молекула HCL проходит), поэтому долгосрочно (более года) в такой таре хранить её нельзя. Кислота была перелита в стеклянную тару, но с полиэтиленовой крышкой. Через два года:

В общем-то, капелек кислоты на поверхности крышки не наблюдается, но запах снаружи есть. Т. е. теперь проблема в подборе материала крышки-пробки. Кто-то в Сети написал, что достаточно пробки из мягкой резины… пробуем:

Хрен-то с два — это фото сделано уже через неделю. Активно испаряющаяся кислота сконденсировалась у пробки и явно реагирует с ней, судя по пузырькам и тёмно-жёлтому цвету. Часть пробки, побывавшая внутри, бодро изменила цвет:

Неполучи… лося. Походу хранить её можно только в стеклянной колбе со стеклянной плотно притёртой пробкой:

Но такой в наличии нет… Не совсем понятно, каким образом стеклянная пробка может герметично закрыть отверстие. Наверное, её нужно ещё смазывать таким веществом, с которым данная кислота реагирует с образованием в итоге такого другого вещества, которое плотно-непроницаемо заполнит промежуток между пробкой и горлышком. Какую смазку для какой кислоты лучше использовать — тема отдельного исследования.

С серной кислотой никаких проблем не возникло. Её продают в магазинах типа «Автозапчасти» в 6-литровых полипропиленовых (PP) канистрах (аккумуляторный электролит), из этого же материала сделаны корпуса автомобильных аккумуляторов, и храниться в таких ёмкостях данная кислота может десятилетиями. Она почти не испаряется, поэтому не пахнет, даже если её кипятить (а если кипятить, то испаряется вода, концентрация кислоты повышается, температура её кипения возрастает и испарительные способности при комнатной температуре падают совсем до нуля). Так что с хранением серной кислоты проблем нет, лишь бы не разлить её и не испачкаться ею. Соответственно, хранить серную кислоту лучше как раз не в стеклянной (бьющейся) таре, а в PP (правда сильно концентрированную советуют хранить всё-таки в стекле с PP-пробкой, т. к. полипропилен со временем этой кислотой обугливается).

А вот с азотной кислотой совсем всё плохо получилось. Хотя цвет флакона со временем не изменился, эта кислота тоже просочилась через PEHD и воняла, и это испарение её вредно для здоровья. Провёл эксперимент: положил флакон во внешнюю бочку, в которую напихал бумажки. Через некоторое время все бумажки в бочке стали влажными и покоричневели. Интернет нам говорит по этому поводу, что хранить азотную кислоту можно только в стеклянном сосуде, со стеклянной пробкой. За неимением таковой тары, пришлось сей флакон выбросить (азотную кислоту, предварительно разбавив, можно вылить в землю, там с неё получится много разных азотных удобрений, которые очень любят все растения).

Профессиональное хранение

Но давайте разберёмся, в чём советуют хранить эти кислоты в промышленности (помимо стекла). Вот что гласят инструкции от производителей химреактивов по этому поводу.

Серная кислота

1. Может перевозиться в бочках и цистернах из коррозионно-стойкой стали марки 06ХН28МДТ. На металле образуется пассивирующий слой и дальнейшее взаимодействие с контейнером прекращается.
2. Полиэтилен высокой плотности (PEHD), полипропилен (PP), тефлон (он же polytetrafluoroethylene = PTFE, он же фторопласт-4).

На практике концентрированная серная кислота приводит к коричневению (обугливанию изнутри) PEHD и PP, что, по всей видимости, портит её чистоту. Но зато она через эти пластики не проникает. Тефлон… надо проверять, да и дороговат он. Серная кислота аккумуляторной концентрации (1.27-1.28 г/см3) может в PP-канистре храниться многие годы, канистра не коричневеет, количество кислоты не уменьшается (если, конечно, крышка нормально-плотно завинчена).

Соляная кислота

1. В стальных гуммированных (покрытых изнутри резиной) бочках и цистернах.
2. UPVC (Unplasticized Polyvinyl Chloride — непластифицированный поливинилхлорид, нПВХ), упрочнённый (снаружи) оболочкой из пропитанного эпоксидной смолой стекловолокна.
3. Полиэтилен высокой плотности, HDPE.
4. Полипропилен, PP, упрочнённый пропитанным эпоксидной смолой стекловолокном.

Как показал опыт и эксперименты, все эти промышленные методы хранения годятся только для непродолжительного хранения или транспортировки («в бочках и цистернах»). Сохранить в течение многих лет соляную кислоту, наверное, получится только в стеклянной таре со стеклянной же пробкой (и непонятно какой смазкой: кто-то использует силиконовое масло).

Через фторопласт (= тефлон, PTFE) соляная кислота просачивается, также как и через PP/PEHD, и оный тоже коричневеет.

Азотная кислота

1. Концентрации более 92% — в алюминиевых бочках и цистернах. Алюминий либо чистый, либо сплав, не содержащий меди. А также из нержавеющих сталей марок (импортных) 304L и DIN 1.4361.
2. Концентрация 60-70% — в бочках и цистернах из коррозионно-стойкой российской стали марки Х18Н9Т, импортные — 304L, 316L, 321.
3. Оказывается даже обычная стеклянная тара не годится для хранения особо чистой азотной кислоты (имеет место быть реакция и кислота загрязняется) — нужно кварцевое стекло или окварцованное изнутри силикатное бутылочное стекло (внутренняя поверхность химически обрабатывается в течение 6-12 часов кипящей 70%-ной азотной кислотой с последующим прокаливанием при температуре 400-500°С в течение 3 ч).
4. Поливинилхлорид (PVC). Точнее нПВХ — непластифицированный поливинилхлорид, в котором нет пластификаторов. Укреплённый стекловолокном, пропитанным полиэфирной/эпоксидной смолой.
5. Поливинилиденфторид (PVDF).
6. Этиленхлортрифторэтилен (ECTFE).
7. Тефлон (он же политетрафторэтилен = PTFE — polytetrafluoroethylene, он же фторопласт-4).

Банальные ПВХ, фторопласт, алюминий — вот в чём, оказывается, надо хранить азотную кислоту. В тефлоновых контейнерах ещё (бывают такие, но они маленькие и почти непрозрачны). Или тогда уж проще купить стеклянный флакон с тефлоновой пробкой. И совсем уж просто и дёшево — тефлоновую пробку. Или самому вырезать нужной формы и диаметра на токарном станке из PTFE-стержня.

Что используют в лабах

Помимо стеклянных бутылок со стеклянными пробками, на случайных фотках различных лабораторий наиболее часто наблюдаются вот такие бутыли:

Установлено, что эти красные (иногда серые) пробки сделаны из полипропилена.

Также продают разноцветные крышки для разных кислот (видимо, сделаны из разных материалов; точнее, наверное, прокладка в них из подходящего материала):

Ещё бывают стеклянные бутылки, обтянутые полиэтиленовой оболочкой:

Если такая бутылка упадёт и разобьётся, то вся кислота останется внутри PE-мешка.

Такие дела… А как храните кислоты вы?