Các trạng thái brom bậc cao: những chất không nên đụng tới (2019)
(blogs.sciencemag.org)- Khi vượt ra ngoài các dạng quen thuộc như brom nguyên tố và bromide, các loài brom-oxy ở trạng thái oxy hóa +3·+5 có độ phản ứng và mức độ nguy hiểm tăng mạnh
- Bài báo của Konrad Seppelt bàn về quy trình tổng hợp đáng tin cậy của bromyl fluoride (BrO2F) và các hợp chất brom mới xuất phát từ chất này
- Việc tổng hợp BrO2F cần sodium bromate, bromine pentafluoride và hydrogen fluoride tinh khiết đã chưng cất lại; ngay cả ở nhiệt độ thấp, điều kiện phản ứng cũng cực kỳ khắt khe
- Sản phẩm và các dẫn xuất chỉ có thể được xử lý trong khoảng nhiệt độ thấp, và một số có nguy cơ nổ lớn ở quanh +10°C hoặc khi được gia nhiệt sau khi đã nóng chảy
- Tài liệu bổ trợ cấm scale-up; đây là thí nghiệm khó tiếp cận nếu không có line chân không tốt, thuốc thử đặc biệt, HF khan được chưng cất lại và thiết bị bảo hộ mạnh
Vượt ra ngoài brom quen thuộc sang trạng thái oxy hóa bậc cao
- Brom nguyên tố là chất lỏng đỏ đục, tạo hơi màu cam có tính ăn mòn, nên các nhà hóa học thực nghiệm tương đối dễ nhận biết
- Các dạng thường gặp là brom nguyên tố có số oxy hóa 0 và bromide có số oxy hóa -1; muối bromide rất phổ biến và nhìn chung rẻ
- Khi số oxy hóa tăng lên +3·+5, các hợp chất halogen hỗn hợp và các loài brom-oxy xuất hiện
- Cũng có những loài tương đối quen thuộc như ion bromate (BrO3-)
- Bài báo của Konrad Seppelt bao gồm cả những hợp chất brom-oxy lạ hơn và đi ngược trực giác hơn
Tổng hợp BrO2F và các dẫn xuất nguy hiểm
- Chất ban đầu là bromyl fluoride (BrO2F) trước đó cũng chưa có quy trình tổng hợp đáng tin cậy, và quy trình mới bắt đầu từ sodium bromate
- Quy trình tổng hợp dùng sodium bromate, bromine pentafluoride và hydrogen fluoride tinh khiết đã chưng cất lại
- Bromine pentafluoride được giới thiệu là chất oxy hóa và fluor hóa mạnh; từng có nỗ lực dùng nó trong hỗn hợp nhiên liệu đẩy tên lửa lỏng nhưng đã bị bỏ vì quá khó xử lý
- Tài liệu bổ trợ viết rằng có thể dùng chưng cất chân không kép trong line kim loại để thu được HF đủ khan
- Quy trình tiếp diễn ở nhiệt độ thấp
- Bromine pentafluoride và HF được ngưng tụ lên bromate rắn ở nhiệt độ nitơ lỏng
- Khi làm ấm đến -78°C, phản ứng “vigorous” bắt đầu
- Sau đó, ở -40°C, phần HF và pentafluoride còn lại được bơm loại bỏ; quá trình này có thể mất vài giờ
- Ở khoảng -10°C, sản phẩm được thăng hoa để tách khỏi cặn rắn
- Bromine fluorine dioxide tạo thành là chất rắn không màu, nhưng nếu vượt quá +10°C đáng kể thì gần như chắc chắn có thể phát nổ
- Sau khi thu được chất tinh khiết, Seppelt cho nó phản ứng với nhiều chất để tạo ra các hợp chất mới có cấu trúc tinh thể lạ
- Ví dụ xuất hiện những loài khó đặt tên như cation của Br3O6+ triflate
- Một hợp chất được tạo bằng cách ngưng tụ trifluoroacetic anhydride lên bromyl fluoride ở -196°C rồi làm ấm, sau đó kết tinh lại trong freon hóa lỏng để thu được tinh thể vàng
- Tinh thể này nóng chảy ở -12°C, chất lỏng đỏ sau khi nóng chảy bắt đầu từ từ giải phóng khí và khi làm ấm thêm thì chắc chắn sẽ nổ
- Tài liệu bổ trợ cảnh báo không được scale-up quy trình điều chế này trong bất kỳ trường hợp nào
- Ngay cả với lượng được mô tả, vẫn cần line chân không tốt và được bảo trì kỹ
- Cần tiếp cận các thuốc thử không thường gặp như bromine pentafluoride
- Phải chấp nhận việc chưng cất lại HF khan
- Trong suốt thí nghiệm phải trang bị thiết bị bảo hộ mạnh
1 bình luận
Ý kiến trên Hacker News
Đây là một bài viết từ năm 2019
Bài này thuộc loạt blog cũ tuyệt vời Things I Won't Work With của Derek Lowe
Nó được viết rất dễ tiếp cận ngay cả khi không biết nhiều về hóa học, và thường khá hài hước
Cũng xin giới thiệu bài năm 2010 cùng loạt là "FOOF" Dioxygen Difluoride: https://www.science.org/content/blog-post/things-i-won-t-wor...
Nó thường được nhắc ở đây nên tôi đã đọc cả loạt, và đây chính là cách khiến mọi người quan tâm đến những chủ đề khó
Kết quả tốt nhất của hóa học Đức có vẻ là đốt sạch tiền tài trợ nghiên cứu
Loạt bài này của Derek Lowe nằm trong số những bài viết khoa học cứng hài hước nhất mà tôi từng đọc
Nghe có vẻ là tiêu chuẩn thấp, nhưng đây thực sự là những bài viết xuất sắc
Tôi đã đọc toàn bộ 33 bài kéo dài hơn 20 năm và ước gì có nhiều hơn nữa. Derek là cây bút chuyên mục định kỳ, nhưng bài mới của loạt này chỉ thỉnh thoảng mới có
Đây là điểm khởi đầu tốt: https://www.science.org/content/blog-post/what-here-compound...
Chỉ mục chỉ riêng các bài "Things I Won't Work With" ở đây: https://www.science.org/topic/blog-category/things-i-wont-wo...
Trước đây khi làm trong phòng thí nghiệm di truyền học, tôi phải chuẩn bị khay gel để xem kết quả xét nghiệm DNA
Đó là xét nghiệm PCR để nhận diện alen HLA, về cơ bản giống như tìm nhóm máu nhưng là phiên bản của hệ miễn dịch
Chất làm cho các hạt DNA trong gel hiện kết quả bằng huỳnh quang dưới tia cực tím là Ethidium Bromide, một trong các muối brom của brom ở trạng thái oxy hóa thấp được nhắc trong bài: https://en.m.wikipedia.org/wiki/Ethidium_bromide
Hồi đó, gel điện di được tạo bằng cách cho bình chứa chất đó vào lò vi sóng rồi lấy ra khuấy mỗi khi nó nóng lên
Thường sẽ có một ít hơi bốc ra và trong đó cũng có một lượng nhỏ bromide. Với lượng ít thì chắc không sao, nhưng nếu lặp lại nhiều lần mỗi ngày, 5 ngày một tuần, 45 tuần một năm, tôi vẫn tự hỏi nó đã ảnh hưởng đến tôi và đồng nghiệp đến mức nào
Điều đó không có nghĩa là phơi nhiễm mạn tính tuyệt đối không thể gây hại
Tuy nhiên đó là chuyện của phần cation hữu cơ, còn anion Br- thì so ra hoàn toàn hiền lành. Bạn đang nhìn nhầm yếu tố nguy hiểm
Br- được dùng làm đối ion tiêu chuẩn trong các dược phẩm được phê duyệt cho người. Các thuốc bào chế dưới dạng muối HBr là như vậy: https://www.google.com/search?q=hydrobromide+site:drugbank.c...
Ông bị ung thư vòm họng khi mới ngoài 50 và qua đời ngay sau buổi bảo vệ luận án tiến sĩ của tôi
Giáo sư Konrad Seppelt trở nên khá nổi tiếng trong lĩnh vực này vì đã tạo ra nhiều hợp chất xenon kỳ lạ, và cũng là người đầu tiên trên thế giới tạo ra hợp chất giữa khí trơ và “kim loại quý”
Ông đã xử lý flo nguyên tố suốt hàng chục năm, nên có vẻ hẳn là biết cách làm việc với các chất nguy hiểm
Chỉ cần trộn xenon với flo rồi cho tiếp xúc với ánh sáng mặt trời hoặc tia cực tím nhân tạo. Việc nó không được thử trong thời gian dài là do định kiến
Tôi từng ngồi trong giờ vật lý, mà đó lại là không gian dùng chung với phòng học hóa
Đang ngồi thì một giáo viên hóa bắt đầu dọn dẹp gì đó, tôi không rõ chính xác chuyện gì xảy ra, nhưng rồi đột nhiên có một tiếng nổ bụp và khói đỏ bốc ra, mọi người bắt đầu ho sặc sụa nên phải sơ tán cả khu vực đó
Hóa ra thầy đã đổ brom xuống bồn rửa và nó phản ứng với thứ gì đó có sẵn ở đó
Chắc khi đó bọn tôi đang làm một trong nhiều phản ứng cộng thường gặp trong hóa hữu cơ, và nó có một mùi rất đặc trưng mà ngoài đời bình thường gần như không bao giờ ngửi thấy
Trong cùng phòng thí nghiệm hóa đó cũng có biển cảnh báo "đừng hút pipet bằng miệng", nhưng giờ thì tôi thật sự hút pipet bằng miệng khi chuyển tardigrade. Có thể kiểm soát thể tích chuyển đi tốt đến mức đáng kinh ngạc
Tôi đoán là Mỹ vì giáo viên ở đó có vẻ được đào tạo sơ sài một cách khác thường
Ai cũng biết là brom và clo phải được khử hoạt tính bằng thiosulfate hoặc sulfite rồi mới được đổ xuống cống
Tôi luôn thích đọc "Things I Won't Work With" của Derek Lowe, nhưng thành thật mà nói dạo này nó bắt đầu hơi nhàm
Tất nhiên bài này là từ năm 2019 nên khi đó chưa như vậy
Người viết có thể tạo ra một nhịp cảm xúc nhất định bằng cấu trúc bài và cách chọn từ, và Lowe làm việc đó rất giỏi
Nhưng nếu nội dung thực tế không đủ vững tương xứng, thì những thủ pháp cấu trúc đó sẽ lộ ra khá nhiều và tạo cảm giác trống rỗng
Nó rất giống với việc trong tiêu đề câu view hay thumbnail YouTube người ta phóng to đầu và mắt thêm một chút rồi cường điệu hóa biểu cảm
Nghĩa là dùng cấu trúc để gợi ra ở người xem một phản ứng cảm xúc mà bản thân nội dung của tiêu đề hay thumbnail không thể gánh nổi nếu trình bày theo phong cách thực tế hơn, và theo thời gian điều đó bắt đầu gây khó chịu
Là một người chỉ có kiến thức hóa học ở mức A Level, tức trình độ trung học phổ thông, tôi luôn bật cười mỗi khi đọc "Things I Won't Work With"
Cảm giác như những hóa chất nguy hiểm đó được tổng hợp trong những tình huống mờ ám kiểu như bước ra từ phim hoạt hình
Có vài chất sở hữu hệ số kinh hoàng vượt quá giới hạn của những người còn tỉnh táo
Mỗi năm vẫn có vài người chết trong các tai nạn khi xử lý hóa chất nguy hiểm, và một số người trong đó còn có chút thời gian để từ biệt bạn bè đồng nghiệp và hối hận về sai lầm của mình
Mấy kẻ hề xem nhẹ quy tắc an toàn nên đọc câu chuyện của Karen Wetterhahn
Ngoài trường hợp của Louis Slotin ra thì tôi khó mà nghĩ ra tai nạn nào kinh khủng hơn, gần như đọc lên cứ như bước ra từ truyện kinh dị
Có những nhà khoa học theo nghĩa đen đã chết vì công trình nghiên cứu của mình. Chúc một ngày tốt lành
Wetterhahn đã tuân thủ rất kỹ mọi biện pháp phòng ngừa được biết đến vào thời điểm đó. Cái chết của bà thật khủng khiếp, nhưng theo những gì chúng ta biết thì không hề có "trò hề" nào ở đây
Nếu là người phớt lờ quy tắc an toàn thì chẳng phải nên изучать những trường hợp thật sự bị thương vì phớt lờ quy tắc sao. Có rất nhiều trường hợp như vậy
Bài học từ vụ Karen Wetterhahn gần hơn với kiểu "dù bạn làm mọi thứ đúng, đúng như sổ tay hướng dẫn, con quái vật vẫn có thể ăn mất mặt bạn". Không phải kiểu câu chuyện để mấy kẻ làm bừa tập trung vào
Tôi đến văn phòng trung tâm của chương trình thì ở đó cũng đầy người mặc đồ bảo hộ đi lại, và có một người đang được sơ cứu trong văn phòng chương trình
Hóa ra trong lúc "tổng vệ sinh đón xuân", ai đó đã vô tình lắc một chai ether cũ trong tủ hút, và có vẻ trong chai ether cũ đó đã có gốc tự do nên dẫn đến nổ
Tất cả cửa sổ trong phòng đều bị thổi bay, dù chúng cách đó 20~30 feet. Nhà hóa học đó sống sót nhờ mặc đồ bảo hộ, nhưng vài năm sau trên mặt vẫn còn sẹo vĩnh viễn
Căn phòng đó sau này lại thành văn phòng của tôi. Vụ việc và cuộc điều tra được tóm tắt ở đây: https://synapse.ucsf.edu/articles/2019/03/24/date-ucsf-histo...
Chỉ là những biện pháp đó không đủ mà thôi
Trước đây tôi từng xem một video dạng danh sách khá thú vị về những hóa chất nguy hiểm nhất trên một kênh YouTube khoa học nổi tiếng
Vài năm sau tôi biết đến "In the Pipeline" qua HN, rồi nhận ra video dạng danh sách đó đã đạo "Things I Won't Work With"
Tôi không biết ở đây có bài học nào để rút ra không, nhưng đúng là mọi chuyện đã diễn ra như thế
Biết đâu trên một hành tinh lạnh hơn rất nhiều ở một thiên hà xa xôi nào đó, sự sống có tri giác đã tiến hóa dựa trên các phản ứng kiểu này
Có lẽ một nhà hóa học ở đó đang viết rằng các chuỗi carbon-hydro dài ở nhiệt độ của họ là chất rắn và trơ, nên phần lớn vô dụng