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静电防护在实验室安全管理中是不可忽视的重要内容。未按照规范去防范静电起电,常会发生一些火灾或爆炸事故。
一、静电的产生
静电是一种宏观上暂时停留在某处保持相对静止状态的电荷。物质都是由分子组成,分子是由原子组成,原子中有带负电的电子和带正电的质子。在正常状况下,一个原子的质子数与电子数相同,正负平衡,所以对外表现出不带电的现象。但是电子环绕于原子核周围,一经外力即脱离轨道,离开原来的原了A而侵入其他的原子B,A原子因缺少电子数而带有正电,称为阳离子,B原子因增加电子数而带负电,C文称为阴离子。造成不平衡电子分布的原因是电子受外力而脱离
轨道,这个外力包含各种能量(如动能、势能、热能、化学能等),任何两个不同材质的物体接触后再分离,即可产生静电,称为静电起电,如图9-15所示。
图9-15静电起电
当两个不同的物体相互接触时就会使得一个物体失去一些电荷(如电子转移到另一个物体)而带正电,另一个物体得到一些剩余电子而带负电。若在分离的过程中电荷难以中和,电荷就会积累使物体带上静电,所以物体与其他物体接触后再分离就会带上静电。例如,在从一个物体上剥离一张塑料薄膜时就是一种典型的“接触分离”起电,在日常生活中脱衣服产生的静电也是“接触分离”起电。固体、液体甚至气体都会因接触分离而带上静电。为什么气体也会产生静电呢?因为气体也是由分子、原子组成,当空气流动时分子、原子也会发生“接触分离”而起电。所以在我们的周围环境中甚至我们的身上都会带有不同程度的静电,当静电积累到一定程度时就会发生放电。
静电起电包括使正、负电荷发生分离的一切过程。例如,通过固体与固体表面、固体与液体表面之间的接触、摩擦、碰撞,固体或液体表面的破裂等机械作用产生的正、负电荷分离,也包括气体的离子化、喷射带电等现象。接触距离小于2.5nm(25×10-10m)再分离是静电起电的本质。任何不同材质的物体接触后再分离,即可产生静电。摩擦实质上是一种接触分离造成正负电荷不平衡的过程,其至没有接触的感应等方式也会产生静电。在任何时间、任何地点都可能产生静电,完全不产生静电几乎是不可能的,但是可以采取适当措施来控制静电保持在无危害的范围内。
冬季穿毛衣或化纤衣,在抓住门把手的瞬间手指会因电击而发麻,甚至冒火花;当梳头、脱毛衣或化纤衣时,电火花直冒,发出嚓嚓的响声,这种现象就是静电放电,人类通过日常活动可以产生25000V,甚至更高的静电放电,如图9-16所示。人类手的神经可感觉到低至大约3000V的静电放电。
图9-16人体的静电
静电起电方式除了接触-分离静电外,还有破断静电、感应静电、电荷转移静电、热电起电、压电起电、电解起电、亥姆霍兹层、喷射起电等很多起电方式。
时至今门,物理学理论还没有完全合理地解释静电这种自然现象。
二、电阻率
当物体产生了静电,其电荷能否积聚下来,主要取决于电阻率。
电阻率是电导率的倒数,是影响静电积蓄的重要原因。固体物质的电阻率用面电阻率ps表示,单位是Ω;液态物质的电阻率用体电阻率pv表示,单位是Ω·cm。物体的电阻率高,导电性差,电子不易流失,也难以获得;电阻率低的物质,导电性好,电子获得和流失也容易。就防静电来说,液态物质的电阻率在106~108Ω·cm者,即使产生静电也较易消失,不会有危害。电阻率在109~1010Ω·cm者,有可能引起静电危害,但是产生的静电量不大;电阻率在1011~1015Ω·cm的物质,极易积蓄静电,是防静电的重点;电阻率大于1015Ω·cm的物质,不易产生静电,但若一旦产生,也较难消除。
表9-1为实验室几种常用液体在常温下的电阻率。
表9-1 实验室几种常用液体在常温下的电阻率
文章来源:《有机合成安全学》
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