ПТБ и составы травления…
Добрый день, уважаемые читатели. Сегодня мы поговорим с вами о правилах техники безопасности и некоторых подводных камнях при использовании различных составов травления меди и её сплавов.
Думаю не для кого не секрет, что ПТБ - это важная часть любой работы. Особенно когда работа идёт с широким спектром химических реактивов. От соблюдения ПТБ напрямую зависит жизнь и здоровье… Работа с составами травления в этом смысле не исключение.
Поэтому сегодня приведём несколько примеров почему необходимо строго соблюдать ПТБ при работе с составами травления, почему не стоит сыпать реактивы на глазок при приготовлении составов травления, а так же использовать сомнительные и непроверенные рецептуры…
Итак, начнём с одной из популярных рецептур для травления меди и её сплавов на основе лимонной кислоты. Выглядит она следующим образом:
1. 100 мл. 3% перекиси водорода;
2. 30 гр. лимонной кислоты;
3. 5 гр. хлорида натрия (поваренной соли).
О данной рецептуре и её модернизированных вариантах мы писали чуть ранее.
В общем и целом это неплохая рецептура из того что завалялось на кухне и в аптечке - дёшево и сердито! ...но имеет одно плохое свойство: уходит в разнос, особенно когда хлорид натрия насыпают на глаз и льют перекись водорода так же.
Дело в том, что протекающие при травлении реакции экзотермические т.е. протекают с выделением теплоты. Дополнительно выделяющаяся теплота разогревает травильный раствор, что увеличивает скорость протекающих реакций по правилу Вант-Гоффа.
…примерно при 35-40 градусах Цельсия начинает ускоряться процесс распада перекиси водорода. При этом образующиеся при травлении ионы меди катализируют (ускоряют) данный процесс (ионы переходных металлов ускоряют распад перекиси).
И в один прекрасный момент процесс становится неуправляемым и если не принять должных мер, то раствор закипает и в воздухе образуется достаточно едкий аэрозоль.
На практике реален один из трёх сценариев: либо вы успеете поймать это всё вовремя и примите меры, а если не успеете, то одно из двух - либо раньше израсходуется перекись, либо раствор закипит и превратится в едкий аэрозоль.
Как это выглядит вживую показано на видео ниже. Единственное отличие от исходной рецептуры - в демонстрационном опыте использован 10% раствор перекиси водорода — для большей наглядности увеличения скорости протекающих реакций, но в определённых условиях процесс так же развивается и при использовании всего 3% раствора. Благо это происходит крайне редко, но всё же происходит…
Что бы не надевать СИЗы два раза параллельно заснял ещё один опыт, показывающий, почему не стоит использовать при подготовке поверхности раствор перекиси водорода в высокой концентрации.
По видео отлично видно образование плёнки оксидов при извлечении платы из травильного раствора. В данном демонстрационном опыте для большей наглядности использован травильный раствор в той же концентрации, что и выше.
И сразу же краткий вывод: если не хотите ненароком испортить заготовки - используйте растворы с указанными концентрациями реактивов. Их не просто так указали… И если испортите только заготовки - это будет пол-беды, куда хуже если раствор закипит, попадёт в глаза, дыхательные пути и лёгкие… Здоровья это явно не добавит...
Не особо хорошая ситуация складывается и в модернизированной рецептуре травления при использовании серной кислоты вместо лимонной.
Дело в том, что при определённых условиях серная кислота способна достаточно эффективно реагировать с хлоридом натрия. Результатом данной реакции будет выделение газообразного хлороводорода (HCl) — это один из классических лабораторных способов получения хлороводорода и, соответственно соляной кислоты (раствора хлороводорода в воде). Поэтому не стоит ощутимо повышать концентрацию серной кислоты и хлорида натрия в такой рецептуре.
Хлороводород — бесцветный, термически устойчивый ядовитый газ с резким запахом. Во влажном воздухе дымит. Отлично растворяется в воде с образованием соляной кислоты.
При вдыхании хлороводорода и при попадании его на слизистую оболочку глаз будет образовываться раствор соляной кислоты. Если хлороводорода будет много — можно получить, как минимум, химический ожог слизистых, а как максимум тяжёлое отравление (вплоть до отёка лёгких и летального исхода).
На видео ниже показан процесс протекания химических реакций в подобном растворе. Зелёный цвет раствора в данном случае обусловлен образующимся хлоридом меди, а также тетрахлорокупратом натрия.
Так же можно заметить, что при небольшом добавлении 10% раствора гидроксида аммония стекающие несколько капель становятся сине-фиолетового цвета — это образуется аммиакат меди. При реакции паров аммиака с хлороводородом образуется белый дым — хлорид аммония.
А на фото это выглядит вот так:
В заключении же рассмотрим ещё один небольшой момент: почему не стоит использовать растворы травления, предназначенные для менее активных металлов (например, меди) для травления более активных (например, железа или цинка) т.е. почему растворы должны корректироваться.
Процессы разогрева раствора и распада перекиси водорода могут протекать ещё интенсивнее. Это можно продемонстрировать, если приготовить травильный состав на основе перекиси водорода и серной кислоты (в качестве примера).
В этом случае, при добавлении железной стружки будет наблюдаться достаточно быстрое разогревание травильного раствора и достаточно бурный распад перекиси водорода. Данный процесс в реальном времени показан на видео ниже.
Хорошо видно, что примерно в середине видео вся добавленная стружка уже прореагировала с травильным раствором и дальнейший процесс идёт самопроизвольно. Неприятная ситуация, однако...
Думаю выводы наглядны и очевидны…
А на этом на сегодня всё. Спасибо, что дочитали до конца!