In hun zuivere vorm zijn de alkalimetalen (lithium, natrium, kalium, rubidium en cesium) zachte, glanzende metalen met een laag smeltpunt. Alkalimetalen reageren gemakkelijk met lucht en vocht. Vanwege hun reactiviteit moeten speciale voorzorgsmaatregelen worden genomen bij het gebruik en de opslag van deze metalen.

Lithium, natrium, kalium, rubidium en cesium (L-R).

Wat zijn de gevaren?

Alkalimetalen reageren met lucht en vormen bijtende metaaloxiden. De zwaardere alkalimetalen (rubidium en cesium) ontbranden spontaan bij blootstelling aan lucht bij kamertemperatuur.

Alkalimetalen reageren met water en produceren warmte, waterstofgas en het bijbehorende metaalhydroxide. De hitte die door deze reactie wordt geproduceerd kan de waterstof of het metaal zelf doen ontbranden, wat tot een brand of een explosie kan leiden. De zwaardere alkalimetalen reageren heftiger met water.

Hoe kan ik mezelf beschermen?

VOORDAT U WERKT MET ALKALI METALEN

• Ontwikkel een Standard Operating Procedure (SOP) voor uw experiment en neem de SOP door met uw hoofdonderzoeker (Principal Investigator, PI).
• Lees meer over het opstellen van SOP’s.
• Zorg ervoor dat personeel dat met alkalimetalen werkt, de juiste Tier III-opleiding (laboratoriumspecifiek) heeft gevolgd, die een beoordeling van de SOP omvat.
• Zorg ervoor dat een geschikt brandblusapparaat van klasse D beschikbaar is voordat u met alkalimetalen gaat werken. Neem contact op met het Stanford University Fire Marshal’s Office op (650) 723-0448 om deze brandblussers te verkrijgen. ABC- en CO2-brandblussers mogen niet worden gebruikt om branden met alkalimetalen te blussen.

WERKEN MET ALKALI-metALEN

• Werk waar mogelijk met alkalimetalen in een handschoenkastje, aangezien een handschoenkastje een inerte werkomgeving kan bieden.
• Als het nodig is om buiten een handschoenkastje met deze metalen te werken, voer dit dan uit in een gecertificeerde laboratoriumzuurkast. De werkruimte moet vrij zijn van water, vreemde brandbare materialen en vonken of andere ontstekingsbronnen.

o Om reactie met lucht te voorkomen, moet u alkalimetalen onder een inert oplosmiddel houden, zoals minerale olie, hexaan of tolueen.

o Gebruik luchtgevoelige technieken wanneer u alkalimetalen buiten een handschoenkastje hanteert. Bronnen voor luchtgevoelige technieken zijn Sigma Aldrich Technical Bulletin AL-134 en ChemistryViews Tips and Tricks for the Lab: Air-Sensitive Techniques.

Minimum PBM voor het werken met alkalimetalen omvat:

• Veiligheidsbril o Handschoenen met de juiste chemische bestendigheid
• Scambestendige laboratoriumjas
• Prevente straatkleding – lange broek (of gelijkwaardige kleding die de benen en enkels bedekt) en dichte, niet-geperforeerde schoenen die de voeten volledig bedekken.
• Niet alleen werken bij het werken met alkalimetalen

Hoe sla ik dit op?

Om contact met zuurstof en water tot een minimum te beperken, moeten alkalimetalen worden opgeslagen in een luchtdichte houder onder minerale olie en/of onder een inert gas, zoals argon. Handschoenkasten met een inerte atmosfeer zijn een geschikte plaats voor de opslag van alkalimetalen.

Specifieke opslagaanwijzingen voor lithium:

• Stikstofgas is geen inerte atmosfeer voor lithium, aangezien lithium met stikstof zal reageren tot de vorming van een donkere laag lithiumnitride.

Stukjes lithium met zichtbaar lithiumnitride teren af.

• Lithium (dichtheid: 0,534 g/cm3 ) blijft drijven in minerale olie (dichtheid: 0,8 g/cm3 ). Zorg ervoor dat stukken lithium die in olie worden bewaard, grondig worden bedekt.
• Aternatief kan lithium worden bewaard onder een laag vaseline of paraffinewas.

Specifieke opslagaanwijzingen voor kalium:

• Kalium moet altijd onder een inerte atmosfeer worden bewaard. Zelfs onder minerale olie kan na langdurige opslag een gele laag kaliumsuperoxide ontstaan als er zuurstof in de vrije ruimte van de houder aanwezig is.
• Kaliumsuperoxide kan met minerale olie een schokgevoelige explosieve stof vormen.
• Alkalimetalen zijn geclassificeerd als opslaggroep B in het Stanford Storage Group Classification System. Deze groep is niet compatibel met enige andere opslaggroep en moet apart worden opgeslagen.

Hoe verwijder ik dit?

• Scherven van alkalimetaalafval kunnen op dezelfde manier worden opgeslagen als bulkmetaal (d.w.z. onder minerale olie en/of een inerte atmosfeer). EH&S zal alkalimetaalschroot dat op deze manier is opgeslagen, ophalen als gevaarlijk afval.
• Maak labels voor gevaarlijk afval aan en vraag ophaling van gevaarlijk afval aan via het WasteTag-systeem.
• Doof alkalimetalen niet uit, tenzij dit een noodzakelijk onderdeel is van de experimentele procedure.
• Als uitdoving noodzakelijk is, geef dan een gedetailleerde beschrijving van de uitdovingsprocedure in de SOP. Overleg met EH&S op (650) 723-0448.
• Voorzichtigheid is geboden bij het reinigen van apparatuur en gereedschappen die worden gebruikt voor het werken met alkalimetalen. Mogelijke methoden zijn afspoelen met isopropanol of tertbutanol (die langzamer reageren met alkalimetalen) of onderdompelen in een grote hoeveelheid ijswater. Overleg met uw hoofdonderzoeker om te bepalen welke actie het meest geschikt is.
• Vaste materialen (zoals handschoenen, papieren handdoeken of kimwipes) die verontreinigd zijn met kleine hoeveelheden alkalimetaal kunnen worden verzameld in metalen blikken, ter bescherming tegen het brandgevaar dat ontstaat door een vertraagde reactie van achtergebleven alkalimetaal met lucht. Deze blikken zijn verkrijgbaar bij Stanford EH&S.