Reactivos químicos y su manejo

En el laboratorio químico y en muchas operaciones en la industria se emplean reactivos químicos. En general estas son sustancias que implican riesgos en su manipulación si no se toman en cuenta sus propiedades y se trabaja descuidadamente. En esta sección se indican las medidas adecuadas para trabajar con ellos, almacenarlos y disponer con seguridad y atención al ambiente de los residuos que se generan en ellos.

Peligrosidad de los reactivos químicos.

Existen diferentes normatividades para indicar los aspectos de peligrosidad y seguridad de los reactivos químicos. En Internet se puede localizar mucha información de la peligrosidad de los reactivos químicos que se condensa en las hojas de datos de la peligrosidad de los productos químicos (en inglés MSDS – Materials Safety Data Sheets). Los catálogos de productos de las diferentes firmas suministradoras de reactivos y material de laboratorio por lo general traen esta información. Pero en caso de no disponer de estos catálogos  una fuente inmediata y valiosa de información sobre como manejar cualquier reactivo químico se encuentra en las etiquetas de los frascos que los contienen.

Los riesgos primarios que se derivan de las sustancias químicas, están determinados por su:

• Toxicidad
• Corrosividad
• Inflamabilidad
• Reactividad

La toxicidad de una sustancia nos indica su capacidad de ocasionar daños en los órganos, el sistema nervioso al ser inhalada, ingerida o se absorbe a través de la piel. Para valorar la peligrosidad de las sustancias desde este punto de vista se recurre a diversos índices, que en muchos casos son evaluados en animales de laboratorio bajo condiciones controladas. Uno de estos índices es la DL50 (dosis que resulta letal en el 50 % de los casos). Mientras más bajo es este valor, más tóxica es la sustancia. Por supuesto, no todas las personas son igualmente sensibles  a las sustancias tóxicas. Uno de los riesgos a los que se presta gran atención en la actualidad es a la actividad cancerígena de las sustancias. Una sustancia carcinógenica puede producir neoplasia maligna. Una neoplasia maligna es un tumor que crece sin poder ser controlado y es llamado cáncer. Es necesario tomar en cuenta además la actividad alergénica de muchas sustancias químicas.

La corrosividad de una sustancia va a determinar su acción destructiva sobre los materiales. Esto incluye la acción destructiva que puede ejercer sobre los tejidos de las diferentes partes de nuestro cuerpo. En el laboratorio manipulamos corrientemente muchas sustancias que son corrosivas en estado gaseoso, líquido y sólido y que pueden ser ácidas, alcalinas o neutras. Los gases corrosivos pueden ser inhalados por las vías respiratorias o absorbidos a través de la piel. En el primer caso, pueden ocasionar severas lesiones a los pulmones. Un ejemplo es el cloro. Las sustancias líquidas pueden afectarnos por ingestión accidental, ocasionando lesiones en el estómago, o por contacto con la piel, causando lesiones con frecuencia en forma de quemaduras. Como ejemplos clásicos tenemos los ácidos y álcalis concentrados y las soluciones de bromo concentradas. Los sólidos corrosivos muestran su efecto de forma retardada, pues interactuan con el agua de los tejidos.

La inflamabilidad de una sustancia nos indica a capacidad de sus vapores de formar una mezcla tal con el aire que en presencia de una fuente de ignición, se formen y diseminen las llamas. Dos propiedades son importantes, la temperatura o punto de inflamación y la volatilidad. La temperatura de inflamación es la temperatura a la cual los vapores de una sustancia sobre su superficie alcanzan una concentración tal que se inflaman por acercamiento de una fuente externa de calor. La volatilidad se mide por la temperatura de ebullición. Alguinas sustancias son pirofóricas, o sea pueden arder en ausencia de un punto externo de ignición.

La reactividad de una sustancia va a condicionar que puedan ocurrir reacciones químicas violentas con desprendimiento brusco de gases y calor. Estas características serán vistas en más detalle en otras partes del texto. En este grupo tenemos a las sustancias explosivas, a los oxidantes y a los comburentes. Una explosión no es más que una reacción química muy rápida con desprendimiento de gran cantidad de energía. Las sustancias explosivas entran en este tipo de reacciones por choques,  aumentos bruscos de presión o bajo condiciones dadas de temperatura. Los oxidantes son sustancias que generan el oxígeno necesario para que ocurran reacciones de oxidación, en muchos casos violentas. Un peligro siempre presente en el laboratorio químico es la formación de peróxidos en las sustancias orgánicas, que propician reacciones en cadena que pueden terminar en una explosión. Los comburentes son sustancias que reaccionan fácilmente con los oxidantes.

En la figura se ilustran los códigos que nos indican en los reacivos químicos sus riesgos generales:

Fig. Indicación de los riesgos de las sustancias químicas

Algunas sustancias peligrosas de uso en el laboratorio se indican en la tabla.

Tabla . Algunas sustancias peligrosas

Muchos fabricantes o distribuidores incluyen en las etiquetas de los envases las  indicaciones del equipo de protección individual a utilizar.

La NFPA (National FIRE Protection Association) de los EEUU prescribe un rombo o diamante que identifica los riesgos que crea el producto en un incendio (figura).

Indicaciones según la NFPA de EEUU.

En estas indicaciones se sigue una escala de 0 a 4 que señalan:

Existen otras indicaciones sobre la peligrosidad de las sustancias químicas que aparecen en los catálogos u hojas de seguridad de los productos químicos. Por ejemplo en loscatálogos Merck aparecen las siguientes clasificaciones:

WGK Clase de peligrosidad para el agua:

• 0 en general sustancia no peligrosa para el agua
• 1 sustancia débilmente peligrosa para el agua
• 2 sustancia peligrosa para el agua
• 3 sustancia muy peligrosa para el agua

VbF clase de peligrosidad desde el punto de vista de seguridad contraincendios:

• Clase AI Líquidos con un punto de inflamación inferior a 21 °C que no se disuelven ni ellos ni sus componentes combustibles en agua a 15 °C.
• Clase AII Líquidos con un punto de inflamación de 21-55 °C que no se disuelven ni ellos ni sus componentes combustibles en agua a 15 °C.
• Clase AIII Líquidos con un punto de inflamación de 55-100 °C que no se disuelven ni ellos ni sus componentes combustibles en agua a 15 °C. Si se calientan hasta su punto de inflamación o por encima de él pasan a la clase AI
• Clase AIV Líquidos con un punto de inflamación inferior a 21 °C que se disuelven en agua a 15 °C o cuyos componentes combustibles se disuelven en agua a 15 °C.

Clasificación suiza de tóxicos

• 1* tóxicos muy fuertes (cancerígenos, mutágenos, tertógenos).
• 1-2 Tóxicos muy fuertes
• 3 tóxicos fuertes
• 4 sustancias y productos no inocuos
• 5 sustancias y productos con peligrosidad m´nima
• 5S admitido para el autoservicio
• F exento de clasificación de tóxico
• BT narcóticos
• RA sustancias radioactivas

Frases R - Estas frases indican los riesgos inherentes a cada producto. Por ejemplo:

R10 Inflamable.

R23 Tóxico por inhalación.

R36 Irrita los ojos.

R45 Puede causar cáncer.

R51 Tóxico para los organismos acuáticos.

R62 Posible riesgo de perjudicar la fertilidad.

Estas frases pueden ser combinadas y aparecer por ejemplo:

R36/38 Irrita los ojos y la piel.

Frases S - Estas frases indican las medidas de seguridad específica para el producto. Por ejemplo:

S1 Consérvese bajo llave.

S13 Manténgase lejos de alimentos, bebidas y piensos.

S20 no comer ni beber durante su utilización.

S37 Úsense guantes adecuados.

S43.1 En caso de incendio utilizar agua.

S50 no mezclar con .... (se indica el producto).

S62 en caso de ingestión no provocar vómitos; acúdase inmediatamente al médico y muéstresele la etiqueta o el envase.

Las frases S también se combinan, por ejemplo

S1/2 Consérvese bajo llave y manténgase fuera del alcance de los niños.

Es muy importante destacar que la no presencia de alguna indicación o advertencia no quiere decir que el producto esté exento de riesgos.

Almacenamiento  y transporte de productos químicos.

De nuevo los catálogos y etiquetas de los recipientes que contienen los productos quimicos nos dan una valiosa información.

Muchos reactivos traen una banda de color, que nos facilita el almacenamiento seguro, pues debemos almacenar juntos los de colores similares. Los colores utilizados son:

• Blanco – Riesgo al contacto. Guardar en área de corrosivos.
• Amarillo – Riesgo por reactividad. Guardar por separado de inflamables y combustibles.
• Rojo – Riesgo de inflamación. Guardar en área para productos inflamables.
• Verde – Riesgo mínimo o ausente. Guardar en área de almacenamiento general.
• Azul – Riesgo para la salud. Guardar en área segura.
• Stripes – Sustancia incompatible. Guardarla aparte, incluso de los productos del mismo color.

Para los productos Merck se tiene la clasificación LGK. Algunos ejemplos:

• LGK 1 Sustancias explosivas
• LGK 4.2 Sustancias autoinflamables
• LGK 8 Sustancias corrosivas

Las Indicaciones para el transporte de los productos químicos están, por lo general, en correspondencia con la clasificación para el almacenamiento.

Resulta conveniente tomar en cuenta las siguientes medidas generales al almacenar reactivos químicos

1. Evite almacenar reactivos en lugares altos y de difícil acceso.
2. No guarde líquidos volátiles en lugares donde puedan recibir luz.
3. Los éteres, parafinas y olefinas forman peróxidos cuando son expuestos al aire. No los guarde por largos periodos de tiempo y manipulelos con cuidado.
4. Al utilizar los cilindros de gases, transpórtelos en carritos adecuados. Durante su uso o almacenamiento fíjelos bien a la mesa de trabajo o a la pared. Los cilindros con válvulas defectuosas deben ser devueltos al proveedor. Cerciórese de la fecha de verificación de los cilindros.
5. Consulte la bibliografia indicada para obtener información sobre el almacenamiento de productos químicos, asegurándote que los reactivos "incompatibles" sean guardados separadamente.

En la tabla siguiente se indican algunas incompatibilidades de productos químicos.

Tabla  . Incompatibilidades de algunos productos químicos

Disposición de residuos.

La mejor manera de disponer de residuales es minimizando su generación. Por ello es muy importante planificar el trabajo del laboratorio de forma que se utilicen las menores cantidades de reactivos y escoger sustitutos de los reactivos peligrosos para lograr los fines que se persiguen. Otro aspecto que puede ayudar, es disminuir los inventarios de reactivos, o sea, tener en el laboratorio y el almacen, estrictamente el material necesario para realizar el trabajo que se exige del laboratorio. Es muy frecuente, que se pasa revista a los inventarios y nos encontramos con sustancias que ya han caducado (en muchos casos ni tienen ya las etiquetas), y que nos ocasionan un quebradero de cabeza para su disposición). Esto influye de manera importante en el presupuesto del laboratorio. Siempre que sea posible, utilice las técnicas instrumentales de análisis. Las mismas permiten trabajas con cantidades muy pequeñas de muestras y permiten microescalar los experimentos. En esto es importante, como parte del sistema de calidad del laboratorio, disponer de aquellos equipos que efectivamente se utilicen en el laboratorio con una frecuencia tal que justifiquen su adquisición. La relación costo-beneficio puede indicar que se a más aconsejable contratar un servicio que adquirir un costoso equipo que no se utilice frecuentemente. El empleo de kits de reactivos para determinaciones colorimétricas, permite disminuir el trabajo de preparación de soluciones exactas y ayuda a gastar en una determinación las cantidades exactas de reactivos que se necesitan.

Para la recolección y eliminación de los residuos del laboratorio es bueno tomar en cuenta la siguiente clasificación:

A)    Solventes orgánicos y soluciones de sustancias orgánicas que no contienen halógenos con > de 5 % de agua.

B)    Solventes orgánicos y soluciones de sustancias orgánicas que no contienen halógenos con < de 5 % de agua.

C)    Solventes orgánicos y soluciones de sustancias que contienen halógenos.

D)    Residuos sólidos orgánicos de productos químicos de laboratorio.

E)     Bases orgánicas.

F)     Bases inorgánicas.

G)    Acidos orgánicos.

H)    Acidos minerales.

I)       Soluciones salinas (en los recipientes de recolección se debe ajustar el pH a un valor entre 6 y 8).

J)       Residuos inorgánicos tóxicos, así como de sales de metales pesados y sus soluciones. Se deben cerrar firmemente los envases de recolección.

K)    Compuestos combustibles tóxicos.

L)     Mercurio y residuos de sales inorgánicas de mercurio.

M)   Residuos de sales metálicas regenerables (recomendable que cada metal se recoja por separado).

N)    Residuos inorgánicos sólidos.

O)    Restos de vidrio, metal o plástico.

P)     Aceites y grasas del petróleo.

Verifique primero si es posible recuperar el residuo en el laboratorio. Muchas veces esto constituye una medida de ahorro. Por ejemplo, residuos con un mismo solvente, pueden ser tratados por algún procedimiento, para recuperar el solvente.

Una medida sana es que los residuos se almacenen de manera que puedan ser vistos e inspeccionados de manera fácil.

Siempre que sea posible indique los porcentajes aproximados de los componentes que van en un residuo, ya que las empresas especializadas en su destrucción, exigen una descripción minuciosa del material que reciben.

Los residuos deben guardarse para su disposición en recipientes adecuados, debidamente etiquetados y con indicaciones para su manejo (figura).

Figura: Recipientes para la disposición de residuos:

a y b) líquidos; c) sólidos.

Las operaciones para la desactivación de residuos o su transformación en una clase de residuos menos peligrosos se fundamentan en las propiedades de los compuestos químicos. Por ejemplo:

Las soluciones acuosas de ácidos orgánicos pueden neutralizarse cuidadosamente con hidrogenocarbonato de sodio o hidróxido de sodio. Antes de verterlos se controla el pH.

El fenol se neutraliza con carbonato de sodio o una mezcla con oxido de calcio. No usar aserrin. Absorber con arena seca, vermiculita u otro material inerte y disponer en un contenedor apropiado para desperdicios químicos.

Los haluros y anhidridos de acilo se neutralizan por hidrólisis con hidróxido de sodio.

Los nitrilos y mercaptanos pueden oxidarse agitando durante varias horas con hipoclorito de sodio. Un posible exceso de oxidante puede destruirse con tiosulfato de sodio.

Los oxidantes se hacen reaccionar con un agente reductor como el bisulfito de sodio.

Las soluciones con iones de metales pesados se tratan con sulfuro de sodio para hacer precipitar los sulfuros de estos metales.

Las bases orgánicas y aminas en disolución se neutralizan bajo campana con ácido sulfúrico diluido o ácido clorhídrico diluido.