บทที่1 ความปลอดภัยและทักษะในปฎิบัติการเคมี

บทที่ 1 ความปลอดภัยและทักษะในการปฎิบัติการเคมี

1.1 ความปลอดภัยในการทำงานกับสารเคมี
การทำปฏิบัติการเคมีส่วนใหญ่ต้องมีความเกี่ยวข้องกับสารเคมีอุปกรณ์และเครื่องมือต่างๆ ซึ่งผู้ทำการปฏิบัติการต้องตระหนักถึงความปลอดภัยของตนเองและผู้อื่นและสิ่งแวดล้อมโดยผู้ทำการปฏิบัติการควรทราบเกี่ยวกับประเภทของสารเคมีที่ใช้ข้อควรปฏิบัติในการทำการปฏิบัติการเคมีและการกำจัดสารเคมีที่ใช้แล้วหลังเสร็จสิ้นการปฏิบัติการเพื่อให้สามารถทำปฏิบัติการเคมีได้อย่างปลอดภัย
1.1.1 ประเภทของสารเคมี
สารเคมี มีหลายประเภทแต่ละประเภทก็จะแตกต่างกันออกไป สารเคมีจึงจำเป็นต้องมีฉลากที่มีข้อมูลเกี่ยวกับความอันตรายของสารเคมีเพื่อความปลอดภัยในการจัดเก็บ โดย ฉลากของสารเคมีที่ใช้ในห้องปฏิบัติการควรมีข้อมูลดังนี้ 1 ชื่อผลิตภัณฑ์
2 รูปสัญลักษณ์แสดงความเป็นอันตรายของสารเคมี
3 คำเตือนข้อมูลความเป็นอันตรายและข้อควรระวัง
4 ข้อมูลของบริษัทผู้ผลิตสารเคมี

บนฉลากบรรจุภัณฑ์จะมีสัญลักษณ์ แสดงความเป็นอันตราย ที่สื่อความหมายได้ชัดเจนในที่นี้จะกล่าวถึงสองระบบ ได้แก่ Globally Harmonized System of classification and labelling of chemicals (GHS) ซึ่งเป็นระบบที่ใช้สากล และ National fire protection association hazard identification system (NFPA) เป็นระบบที่ใช้ในสหรัฐอเมริกา
 
                                                   
สำหรับ สัญลักษณ์แสดงความเป็นอันตรายในระบบ NFPA จะ ใช้สีแทนความเป็นอันตรายในด้านต่างๆได้แก่สีแดง แทนความไวไฟ สีน้ำเงินแทนความเป็นอันตรายต่อสุขภาพสีเหลืองแทนความว่องไวในการเกิดปฏิกิริยาเคมี โดยเศษตัวเลข 0-4 เพื่อระบุระดับความเป็นอันตรายจากน้อยไปหามากและช่องสีขาวใช้ใส่อักษรหรือสัญลักษณ์ที่แสดงสมบัติที่เป็นอันตรายด้านอื่นๆ

นอกจากฉลากว่าสัญลักษณ์แสดงความเป็นตายต่างๆที่ต้องมีบนบรรจุภัณฑ์แล้วยังต้องมีเอกสารความปลอดภัยด้วย
1.1.2ข้อควรปฎิบัติในการทำปฎิบัติการเคมี
ก่อนทำปฏิบัติการ 1) ศึกษาขั้นตอนวิธีการให้เข้าใจ 2) ศึกษาข้อมูลของสารเคมีและเทคนิคเครื่องมือต่างๆ 3) แต่งกายให้เหมาะสม ขณะทำปฎิบัติ 1) ข้อปฏิบัติโดยทั่วไป 1.1 สอบแว่นตานิรภัยสมรักษ์ห้องปฏิบัติการและสวมผ้าปิดปาก 1.2 ห้ามรับประทานอาหารและเครื่องดื่มที่ไม่เกี่ยวข้องกับการปฎิบัติการ 1.3 ไม่ทำการทดลองเพียงคนเดียว 1.4 ไม่เล่นขณะที่ ทำปฏิบัติการ 1.5 ทำ ตามขั้นตอนและวิธีการอย่างเคร่งครัด 1.6 ไม่ปล่อยให้อุปกรณ์มีความร้อน 2) ข้อปฏิบัติในการใช้สารเคมี 2.1 อ่านชื่อสารให้แน่ใจก่อนนำไปใช้ 2.2 เคลื่อนย้ายสารเคมีด้วยความระมัดระวัง 2.3 หันปากหลอดทดลองจากตัวเองและผู้อื่นเสมอ 2.4 ห้ามชิมสารเคมี 2.5 ห้ามเทน้ำลงกรดต้องให้กรดลงน้ำ 2.6 ไม่เก็บสารเคมีที่เหลือเข้าขวดเดิม 2.7 ทำสารเคมีหกให้เช็ด หลังทำปฏิบัติการ 1) ทำความสะอาดอุปกรณ์ต่างๆ 2) ก่อนออกจากห้องให้ถอดอุปกรณ์ป้องกันอันตราย

1.1.3 การกำจัดสารเคมี

การกำจัดสารเคมีแต่ละประเภทสามารถปฏิบัติได้ดังนี้ 1) สารเคมีที่เป็นของเหลวไม่อันตรายเป็นกลาง ปริมาณไม่เกิน 1 ลิตร สามารถเทลงอ่างน้ำได้ เลย 2) สารละลายเข้มข้นบางชนิด ควรเจือจางก่อนเทลงอ่างน้ำ 3) สารเคมีที่เป็นของแข็งไม่อันตราย ใส่ในภาชนะที่ปิดมิดชิด ก่อนทิ้งในที่จัดเตรียมไว้ 4) สารไวไฟ สารประกอบของโลหะเป็นพิษห้ามทิ้งลงอ่างน้ำ

1.2 อุบัติเหตุจากสารเคมี
ในการทำปฏิกิริยาเคมีต่างๆจากการใช้สารเคมีได้ ซึ่งหากผู้ทำการปฏิบัติการมีความรู้ในการปฐมพยาบาลเบื้องต้น จะสามารถลดความรุนแรง แล้วความเสียหายที่เกิดขึ้นได้ เบื้องต้นจากอุบัติเหตุจากการใช้สารเคมี มีข้อปฏิบัติดังนี้
การปฐมพยาบาลเมื่อร่างกายสัมผัสสารเคมี
1.ถอดเสื้อผ้าบริเวณที่เปื้อนสารเคมีออก และใช้สารเคมีออกจากร่างกายให้มากที่สุด
2.กรณีที่เป็นสารเคมีที่ละลายน้ำได้ให้ล้านบริเวณที่สัมผัสสารเคมีด้วยการเปิดน้ำไหลผ่านในปริมาณมาก
3.กรณีเป็นสารเคมีที่ไม่ละลายน้ำ ให้ร้านบริเวณที่สัมผัสสารเคมีด้วยน้ำสบู่
4.อยากทราบว่าสารเคมีที่สัมผัสร่างกายคือสารใด ให้ปฏิบัติตามข้อกำหนดในเอกสารความปลอดภัยของสารเคมี
กรณีที่นั่งการสัมผัสสารเคมีในปริมาณมากหรือมีความเข้มข้นสูงให้ปฐมพยาบาลเบื้องต้นแล้วนำส่งแพทย์
การปฐมพยาบาลเมื่อสารเคมีเข้าตา
ตะแคงศีรษะให้ตาด้านที่สัมผัสสารเคมีอยู่ด้านล่างรายการเปิดน้ำเบาเบาๆไหลผ่านดั้งจมูก ให้น้ำไหลผ่านตาข้างที่โดยสารเคมีพยายามลืมตาและขอบตาในน้ำอย่างน้อย 10 นาทีหรือจนกว่าจะแน่ใจว่าฉันล้างสารออกหมดแล้ว ระวังไม่ให้น้ำเข้าตาอีกข้างหนึ่งและนำส่งแพทย์ในทันที

การปฐมพยาบาลเมื่อสูดดมแก๊สพิษ
1.เมื่อมีแก๊สพิษเกิดขึ้น ต้องรีบออกจากบริเวณในบริเวณที่มีอากาศถ่ายเทสะดวกทันที
2.หากมีผู้ที่สูดดมแก๊สผิดจนหมดสติหรือไม่สามารถช่วยตนเองได้ ต้องลิ้มเคลื่อนย้ายออกจากบริเวณนั้นทันที โดยที่ผู้ช่วยเหลือต้องส่งอุปกรณ์ป้องกันที่เหมาะสมเช่นหน้ากากป้องกันแก๊สพิษหรือผ้าปิดปาก
3.ปลดเสื้อผ้า เพื่อให้ผู้ประสบอุบัติเหตุหายใจได้สะดวกถ้าหมดสติให้จับนอนคว่ำแล้วตะแคงหน้าไปทางด้านใดด้านหนึ่งเพื่อป้องกันโคลน กีดขวางทางเดินหายใจ
การปฐมพยาบาลเมื่อโดนความร้อน
แช่น้ำเย็นหรือปิดแผลด้วยผ้าชุบน้ำจนกว่าจะหายปวดแสบปวดร้อนและทายาขี้ผึ้งสำหรับไฟไหม้และน้ำร้อนลวก ถ้าเกิดบาดแผลใหญ่ให้นำส่งแพทย์
กรณีที่สารเคมีเข้าตาให้ปฏิบัติตามคำแนะนำตามเอกสารความปลอดภัยแล้วนำส่งแพทย์ทุกกรณี
1.3 การวัดปริมาณสาร
ในปฏิบัติการเคมีจำเป็นต้องมีการชั่ง ตวง และวัดปริมาณสารซึ่งการชั่ง ตวง วัดมีความคลาดเคลื่อนที่เกิดจากอุปกรณ์ ที่ใช้หรือผู้ทำปฏิบัติการที่จะส่งผลให้ผลการทดลองที่ได้มีความมากกว่าหรือน้อยกว่าค่าจริง ความน่าเชื่อถือของข้อมูลสามารถพิจารณาได้ 2 ส่วนด้วยกันคือความเที่ยง และความแม่นของข้อมูลโดยความเที่ยงคือ ความใกล้เคียงของข้าวที่ได้จากการวัดส่วนความแม่นคือความใกล้เคียงของค่าเฉลี่ยจากการวัดซ้ำเทียบกับค่าจริง
1.3.1 อุปกรณ์วัดปริมาตร อุปกรณ์วัดปริมาณสารเคมีที่เป็นของเหลวที่ใช้ในห้องปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์มีหลายชนิด แต่ละชนิดมีขีดและตัวเลขแสดงปริมาตรที่ได้จากการตรวจสอบมาตรฐานและกำหนดความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้บางชนิดมีความคลาดเคลื่อนน้อย บางชนิดมีความคาดเคลื่อนมาก ปริมาตรและระดับความหน้าที่ต้องการอุปกรณ์วัดปริมาตรบางชนิดที่นักเรียนได้ใช้ในงานในการทำปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์ที่ผ่านมา เช่นบีกเกอร์ ขวดรูปกรวยกระบอกตวงเป็นอุปกรณ์ที่ไม่สามารถบอกปริมาตรได้แม่นมากพอสำหรับการทดลองในการปฏิบัติการบางการปฏิบัติการ
- บีกเกอร์ มีลักษณะเป็นทรงกระบอกปากว่ามีขีดบอกปริมาตรในระดับมิลลิลิตร

- ขวดรูปกรวย มีลักษณะคล้ายขนชมพู่มีขีดบอกปริมาตรในระดับมิลลิลิตร มีหลายขนาด มีหลายขนาด

- กระบอกตวง มีลักษณะเป็นทรงกระบอกมีขีดบอกปริมาตรในระดับ มิลลิลิตร มีหลายขนาด

นอกจากนี้ยังมีอุปกรณ์ที่สามารถวัดปริมาตรของของเหลวได้มากกว่าอุปกรณ์ ข้างต้น เช่น
- ปิเปตต์ เป็นอุปกรณ์วัดปริมาตรที่มีความแม่นยำสูง ใช้สำหรับถ่ายเทของเหลว มี 2 แบบแบบปริมาตรที่มีกระเปาะตรงกลางมีขีดบอกปริมาตร เพียงค่ายเดียวและแบบใช้ตวงมีขีดบอกปริมาตรหลายค่า

- บิวเรตต์ เป็นอุปกรณ์สำหรับถ่ายเทของเหลวในปริมาตรต่างๆตามต้องการ มีลักษณะเป็นทรงกระบอกที่มีขีดบอกปริมาตรและมีอุปกรณ์ควบคุมการไหลของของเหลวที่เรียกว่า ก๊อกปิดเปิด ขวดกำหนดปริมาตรเป็นอุปกรณ์สำหรับวัดปริมาตรของของเหลวที่บรรจุอยู่ภายในใช้สำหรับเตรียมสารละลายที่ต้องการความเข้มข้นแน่นอนมีขีดบอกปริมาตรเพียงขีดเดียวมีจุกปิดสนิทขวดกำหนดปริมาตรมีหลายขนาด

การใช้อุปกรณ์วัดปริมาตรเหล่านี้ให้ได้ค่าที่น่าเชื่อถือ จะต้องมีการอ่านปริมาตรของของเหลวให้ถูกวิธี โดยต้องให้อยู่ในระดับสายตา
1.3.2 อุปกรณ์วัดมวล
เครื่องชั่งเป็นอุปกรณ์ที่ใช้สำหรับวัดมวลทั้งที่เป็นของแข็งและของเหลวความน่าเชื่อถือของค่าวัดมวลที่ได้ขึ้นอยู่กับความละเอียดของเครื่องชั่งและวิธีการใช้เครื่องชั่ง เครื่องชั่งมี 2 แบบแบบเครื่องชั่งสามคานและเครื่องชั่งไฟฟ้า

เครื่องชั่งสามคาน

เครื่องชั่งไฟฟ้า
1.3.3 เลขนัยสำคัญ
การนับเลขนัยสำคัญ มีหลักการดังนี้
1.ตัวเลขที่ไม่ใช่ 0 ทั้งหมด ถือว่าเป็นเลขนัยสำคัญ
2.เลข 0 ที่อยู่ระหว่างตัวอื่นถือว่าเป็นเลขนัยสำคัญ
3.เลข ที่อยู่หน้าตัวเลขอื่นไม่ถือว่าเป็นเลขนัยสําคัญ
4.เลข 0 ที่อยู่หลังตัวเลขอื่นที่เป็นอยู่หลังทศนิยม ถือว่าเป็นเลขนัยสำคัญ
5.เลข 0 ที่อยู่หลังเลขที่ไม่มีทศนิยมอาจนับเป็นเลขนัยสำคัญ หรือไม่นับก็ได้
6.ตัวเลขที่แม่นตรงเป็นตัวเลขที่ซ้ำเข้าแน่นอนมีเลขนัยสำคัญเป็น อนันต์
7.ข้อมูลที่มีค่าน้อยมากๆหรือเขียนในรูปของสัญกรณ์วิทยาศาสตร์ ตัวเลข สัมประสิทธิ์ ทุกตัวนับเป็นนัยสำคัญ
การปัดตัวเลข พิจารณาจากตัวเลขที่อยู่ถัดจากตำแหน่งที่ต้องการดังนี้
1.กรณีที่ตัวเลขถัดจากตำแหน่งที่ต้องการมีค่าน้อยกว่า 5 ให้ตัดตัวเลขที่ อยู่ถัดไปทั้งหมด
2.กรณีที่ตัวเลขถัดจากตำแหน่งที่ต้องการมีค่ามากกว่า 5 ให้เพิ่มค่าของตัวเลขตำแหน่งสุดท้ายที่ต้องการอีก 1
3.กรณีที่ตัวเลขถัดจากตำแหน่งที่ต้องการมีค่าเท่ากับ 5 และมีตัวเลขอื่นที่ไม่ใช่ศูนย์ต่อจากเลข 5 ให้เพิ่มค่าของตัวเลขตำแหน่งสุดท้ายอีก 1
4.กรณีที่ตัวเลขถัดจากตำแหน่งที่ต้องการมีค่าเท่ากับ 5 และไม่มีตัวเลขอื่นต่อจากเลข 5 ต้องพิจารณาตัวเลขที่อยู่ หน้าเลข 5 ดังนี้
4.1 ภาคตัวเลขที่อยู่หน้าเลข 5 เป็นเลขคี่ ให้ตัวเลขดังกล่าวบวกค่าเพิ่มอีก 1 แล้วแต่ตัวเลขตั้งแต่เลข 5 ไปทั้งหมด
4.2 หาตัวเลขที่อยู่หน้าเลข 5 เป็นเลขคู่ให้ตัวเลขดังกล่าวเป็นเลขตัวเดิมตัว แล้วแต่ตัวเลขตั้งแต่เลข 5 ไปทั้งหมด
การบวกและการลบ ในการบวกและการลบผลที่ได้จะมีจำนวนตัวเลขที่อยู่หลังจุดทศนิยมเท่ากับข้อมูลที่มีจำนวนตัวเลขที่อยู่หลังจุดทศนิยมน้อยที่สุด
การคูณและการหาร ในการคูณและการหารผลที่ได้จะมีจำนวนเลขนัยสำคัญเท่ากับข้อมูลที่มีเลขนัยสำคัญน้อยที่สุด
1.4 หน่วยวัด
การระบุหน่วยของการวัดปริมาตรต่างๆ ในชีวิตประจำวันไม่ว่าจะเป็นความยาวมวลอุณหภูมิอาจแตกต่างกันแต่ละประเทศ และในบางกรณี นำไปสู่ความเข้าใจผิดที่ทำให้เกิดความเสียหายดังนั้นเพื่อให้การสื่อสารข้อมูลของการวัดเป็นการเข้าใจตรงกันมากขึ้นจึงมีการตกลงร่วมกันให้มีหน่วยมาตรฐานสากลขึ้น
1.4.1 หน่วยในระบบ SI
เป็นหน่วยที่ดัดแปลงจากหน่วยในระบบเมทริกซ์ โดยแบ่งเป็นหน่วยพื้นฐานมี 7 หน่วยคือ
มวล มีหน่วยเป็นกิโลกรัม อุณหภูมิ มีหน่วยเป็นเคลวิน
ความยาว มีหน่วยเป็นเมตร ปริมาตรของสาร มีหน่วยเป็นโมล
เวลา มีหน่วยเป็นวินาที กระแสไฟฟ้า มีหน่วยเป็นแอมแปร์
ความเข้มแห่งการส่องสว่าง มีหน่วยเป็นแคนเดลา
เป็นหน่วย SI อนุพันธ์อีก 3 หน่วย

ปริมาตร มีหน่วยเป็นลูกบาศก์เมตร ความเข้มข้นมีหน่วยเป็นโมลต่อลูกบาศก์เมตร

ความหนาแน่น มีหน่วยเป็นกิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร

หน่วยนอกระบบ SI ในเคมียังมีหน่วยอื่นที่ได้รับการยอมรับและมีการใช้กันอย่างแพร่หลาย
เช่น ปริมาตร มีหน่วยเป็นลิตร มวล มีหน่วยเป็นกรัมหรือดอลตันหรือหน่วยมวลอะตอม ความดัน มีหน่วยเป็นบาร์ มิลลิเมตรปรอท หรือบรรยากาศ
ความยาว มีหน่วยเป็นอังสตรอม พลังงาน มีหน่วยเป็นแคลอรี อุณหภูมิ มีหน่วยเป็นองศาเซลเซียส
1.4.2 แฟกเตอร์เปลี่ยนหน่วย
เป็นอัตราส่วนระหว่างหน่วยที่แตกต่างกันสองหน่วยที่มีปริมาณเท่ากัน ตัวอย่างดังนี้

จากความสัมพันธ์พลังงาน 1 cal = 4.2 J เมื่อใช้1 cal หารทั้งสองข้างจะได้เป็น 1 cal / 1 cal = 4.2 J / 1 cal 1 = 4.2 J / 1 cal หรือถ้าใช้ 4.2 J หารทั้งสองข้างจะได้เป็น

1 cal / 4.2 J = 4.2 J / 4.2 J
1 cal / 4.2 J = 1
ดังนั้นแฟกเตอร์เปลี่ยนหน่วยเขียนได้เป็น 1 cal / 4.2 J หรือ 4.2 J / 1 cal
วิธีการเทียบหน่วย
ทำได้โดยการคูณปริมาณในหน่วยเริ่มต้นด้วยแฟกเตอร์เปลี่ยนหน่วยที่มีหน่วยที่ต้องการอยู่ด้านบนตามสมการ
ปริมาณและหน่วยที่ต้องการ = ปริมาณและหน่วยเริ่มต้น * หน่วยที่ต้องการ / หน่วยเริ่มต้น
1.5 วิธีการทางวิทยาศาสตร์
การทำปฏิบัติการเคมีนอกจากจะต้องมีการวางแผนการทดลองการทำการทดลองการบันทึกข้อมูลการสรุปและวิเคราะห์ข้อมูลการนำเสนอข้อมูลและการเขียนรายงานการทำการทดลองที่ถูกต้องแล้วต้องคำนึงถึงวิธีการทางวิทยาศาสตร์ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์และจิตวิทยาศาสตร์วิธีการทางวิทยาศาสตร์เป็นกระบวนการศึกษาหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ที่มีแบบแผนขั้นตอนโดยภาพรวมสามารถทำได้ดังนี้
1.การสังเกตเป็นจุดเริ่มต้นของการได้ข้อมูลเกี่ยวกับสิ่งที่ต้องศึกษาโดยอาศัยประสาทสัมผัสทั้ง 5 คือการมองเห็นการฟังเสียงการได้กลิ่นการรับรสและการสัมผัส
2.การตั้งสมมติฐาน ในการคาดคะเนคําตอบของปัญหาหรือคำตอบของ คำถาม โดยมีพื้นฐานจากการสังเกตความรู้หรือประสบการณ์เดิมโดยทั่วไปสมมุติฐานจะเขียนอยู่ในรูปของข้อความที่แสดงเหตุ ผลหรืออีกนัยหนึ่งจะเป็นความสัมพันธ์ของตัวแปรต้นและตัวแปรตาม
3.การตรวจสอบสมมติฐานเป็นกระบวนการการหาคำตอบของสมมติฐานโดยมีการออกแบบทดลองให้มีการควบคุมปัจจัยต่างๆ
4.การรวบรวมข้อมูลและการวิเคราะห์ผลเป็นการนำข้อมูลที่ได้จากการ สังเกตการตรวจสอบสมมติฐานมารวบรวมวิเคราะห์และอธิบายข้อเท็จจริง
5.การสรุปผลเป็นการสรุปความรู้หรือข้อเท็จจริงที่ได้จากการตรวจสอบสมมติฐานและมีการเปรียบเทียบกับสมมติฐานที่ตั้งไว้ก่อนหน้า
ทั้งนี้ในการศึกษาความรู้ทางวิทยาศาสตร์นั้นไม่มีรูปแบบที่ตายตัวด้วยอาจจะมีรายละเอียดที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับคำถามบริบท หรือวิธีการที่ใช้ในการตรวจสอบคำถาม

ที่มา : scimath.org