Вода – универсальный растворитель. Именно поэтому в химической лаборатории чистая вода используется в неисчислимом множестве случаев. И хотя водопроводных кранов в каждой лаборатории обычно вдосталь, для опытов чаще всего используется вода особой чистоты – дистиллированная и деминерализованная.
В силу недостаточной стойкости стекла к растворению в щелочных составах, при хранении (и тем более при продуцировании) химически чистой воды применение стеклянной посуды и приборов может оказаться затруднительным. Лучшие результаты дает использование алюминиевых емкостей (оксидная пленка на внутренней поверхности которых препятствует обогащению жидкости отщепленными молекулами металла), либо пластиковой посуды. Допускается выстилание стеклянных емкостей пластиковой пленкой.
Во избежание загрязнения дистиллированной и деминерализованной воды хранение ее запаса должно вестись в емкостях с герметически закрывающимися горловинами. Переливается химически чистая вода только в тщательно отмытую посуду. Поскольку длительное хранение особо чистой воды не допускается, каждую новую её партию следует проверять на чистоту.
Приготовление особо чистой воды
Дистиллированную и деминерализованную воду используют как основу для растворов, так и для подготовки лабораторной посуды к применению. Существуют, однако, сложности: вода, сконденсировавшаяся в холодильнике перегонного куба, не является химически чистой. В ней – пусть и в минимальных количествах – содержатся посторонние примеси. Это и частицы обычной бытовой пыли (как правило, органического состава), и продукты выщелачивания стекла, и соединения металла (если холодильник дистиллятора выполнен из меди или стали).
Помимо того, воде свойственно растворять газы (углекислый газ, соединения азота), соли и органические вещества. Удаление примесей требует от лаборанта дополнительных усилий. Следы металлов исчезают после обработки воды активированным углем с добавкой аммиака.
В качестве дополнительной меры используется очистка воды при помощи дитизона. Удобство данного метода состоит в способности препарата менять цвет при наличии загрязнителей. Как только раствор дифенилтиокарбазона перестанет реагировать на ионы металлов, и сохранит свой изначальный зеленый цвет, вода считается очищенной. Растворенный дитизон удаляется из воды прибавкой тетрахлорметана.
Важный этап приготовления особо чистой воды – удаление органики. Справиться с проблемой помогает вторичная перегонка дистиллированной воды, слегка подкисленной серной кислотой и марганцовокислым калием. Однако в данном случае холодильник дистиллирующего устройства должен быть выполнен из кварца либо посеребренного невыщелачивающегося стекла. Приемник готовой воды изолируют от атмосферы и принимают меры против загрязнения конденсата.
Проверить качество дистиллированной и деминерализованной воды можно замером ее электропроводности. Хорошо очищенная вода – прекрасный диэлектрик, ее удельное сопротивление не бывает ниже 50 тысяч ом∙см.
Приборы – помощники
В условиях современности делать последовательное очищение воды при помощи разнообразных реагентов – архаично. Производство деминерализованной воды, по чистоте сходной с водой двойной дистилляции, можно вести при помощи систем ионитовых фильтров. Последовательное прохождение воды через катиониты и аниониты, при условии достаточно длительного контакта жидкости с реагентами, дает весьма позитивные результаты.
Возможность восстановления работоспособности ионитных фильтров снижает стоимость готового продукта. Тем не менее, напрямую обрабатывать ионообменными смолами водопроводную воду не рекомендуется из-за быстрого насыщения фильтрующих слоев.
Прекрасно зарекомендовали себя и лабораторные мембранные фильтры. Вода, предварительно очищенная от относительно крупных частиц при помощи многослойных фильтров, очищается, просачиваясь через полимерную пленку с порами размером в десяти- и стомиллионные доли метра.
Подобная миниатюризация пропускных отверстий фильтра дает возможность задерживать на поверхности полимерной пленки практически все частицы вещества – кроме молекул воды. И хотя мембранные фильтры, предназначенные для очистки воды – как и ионообменные смолы – способны к восстановлению работоспособности, их нужно тщательно оберегать от контактов с жировыми веществами и нефтепродуктами. Даже минимальные количества этих загрязнителей могут привести мембранный фильтр для воды в необратимо непригодное состояние.
Срок хранения особо чистой воды определяется экспериментальным путем. Однако многократный забор химически чистой воды из емкости постоянного хранения резко повышает возможность загрязнения остатка. Поэтому объем выработки дистиллированной и деминерализованной воды не должен превышать двух-трехсуточной потребности.