บทที่ 1 ความปลอดภัยและทักษะในปฏิบัติการเคมี

1) ความปลอดภัยและทักษะในปฎิบัติการเคมี

          การทำปฏิบัติการเคมีส่วนใหญ่ต้องมีความเกี่ยวข้องกับสารเคมี อุปกรณ์และเครื่องมือต่าง ๆ ซึ่งผู้ทำปฏิบัติการต้องตระหนักถึงความปลอดภัยของตนเอง ผู้อื่น และสิ่งแวดล้อม  โดยผู้ทำปฏิบัติการควรทราบเกี่ยวกับประเภทของสารเคมีที่ใช้ ข้อควรปฏิบัติในการทำปฏิบัติการเคมี และการกำจัดสารเคมีที่ใช้แล้วหลังเสร็จสิ้นปฏิบัติการ  เพื่อให้สามารถทำปฏิบัติการเคมีได้อย่างปลอดภัย
          ประเภทของสารเคมี
          สารเคมีมีหลายประเภท  แต่ละประเภทมีสมบัติแตกต่างกัน  สารเคมีจึงจำเป็นต้องมีฉลากที่่มีข้อมูลเกี่ยวกับความเป็นอันตรายของสารเคมีเพื่อความปลอดภัยในการจัดเก็บ  การนำไปใช้  และการกำจัด  โดยฉลากของสารเคมีที่ใช้ในห้องปฏิบัติการควรมีข้อมูลดังนี้
                    - ชื่อผลิตภัณฑ์
                    - รูปสัญลักษณ์  แสดงความเป็นอันตรายของสารเคมี
                    - คำเตือน ข้อมูลความเป็นอันตราย  และข้อควรระวัง
                    - ข้อมูลของบริษัทผู้ผลิตสารเคมี
          บนฉลากบรรจุภัณฑ์มีสัญลักษณ์แสดงความเป็นอันตรายที่สื่อความหมายได้ชัดเจนเพื่อให้ผู้ใช้สังเกตุได้ง่าย  สัญลักษณ์แสดงความเป็นอันตรายมีหลายระบบ  ในที่นี้จะกล่าวถึง 2 ระบบ ที่มีการใช้กันอย่างแพร่หลาย คือ Globally Harmonized System of  Classification and Labelling  of Chemicals (GHS)  ซึ่งเป็นระบบที่ใช้สากล  และ  National  Fire  Protection Association Hazard  Identification System (NFPA)  เป็นระบบที่ใช้ในสหรัฐอเมริกา  ซึ่งสัญลักษณ์ทั้งสองระบบนี้สามารถพบเห็นได้ทั่วไปบนบรรจุภัณฑ์สารเคมี
          สำหรับสัญลักษณ์แสดงความเป็นอันตรายในระบบ NFPA จะใช้สีแทนความเป็นอันตรายในด้านต่าง ๆ ได้แก่ สีแดงแทนความไวไฟ สีน้ำเงินแทนความเป็นอันตรายต่อสุขภาพ  สีเหลืองแทนความว่องไวในการเกิดปฏิกิริยาเคมี  โดยใส่ตัวเลข 0 ถึง 9 เพื่อระบุระดับความเป็นอันตรายจากน้อยไปหามากและช่องสีขาวใช้ใส่อักษรหรือสัญลักษณ์ที่แสดงสมบัติที่เป็นอันตรายด้านอื่น ๆ

          ข้อควรปฏิบัติในการทำปฏิกิริยาเคมี
                    ก่อนทำปฏิบัติการ
                    1 ศึกษาขั้นตอนหรือวิธีการทำปฏิบัติการให้เข้าใจ  วางแผนการทดลอง  หากมีข้อสงสัยต้องสอบถามครูผู้สอนก่อนที่จะทำการทดลอง
                    2 ศึกษาข้อมูบของสารเคมีที่ใช้ในการทดลอง  เทคนิคการใช้เครื่องมือ  วัสดุอุปกรณ์  ตลอดจนวิธีการทดลองที่ถูกต้องและปลอดภัย
                    3 แต่งกายให้เหมาะสม  เช่น  สวมกางเกงหรือกระโปรงยาว  สวมรองเท้ามิดชิดส้นเตี้ย  คนที่มีผมยาวควรรวบผมให้เรียบร้อย  หลีกเลี่ยงการสวมใส่เครื่องประดับและคอนแทคเสนส์
                    ขณะทำปฏิบัติการ
                              ข้อปฏิบัติโดยทั่วไป
                              - สวมแว่นตานิรภ้ย  สวมเสื้อคลุมปฏิบัติการที่ติดกระดุมทุกเม็ด  ควรสวมถุงมือเมื่อต้องการใช้สารกัดกร่อนหรือสารที่มีอันตราย  ควรสวมผ้าปิดปากเมื่อต้องใช้สารเคมีที่มีไอระเหย  และทำปฏิบัติการในที่ซึ่งมีอากาศถ่ายเทหรือในตู้ดูดควัน
                              -ห้ามรับประทานอาหารและเครื่องดื่ม  หรือทำกิจกรรมอื่น ๆ  ที่ไม่เกี่ยวกับการทำปฏิบัติการ
                              - ไม่ทำการทดลองในห้องปฏิบัติการตามลำพังเพียงคนเดียว  เพราะเมื่อเกิดอุบัติเหตุขึ้นจะไม่มีใครทราบและไม่อาจช่วยได้ทันท่วงที  หากเกิดอุบัติเหตุในห้องปฏิบัติการ  ต้องแจ้งให้ครูผู้สอนทราบทันทีทุกครั้ง
                              - ไม่เล่นและไม่รบกวนผู้อื่นในขณะที่ทำปฏิบัติการ
                              - ปฏิบัติตามขั้นตอนและวิธีการอย่างเคร่งครัด  ไม่ทำการทดลองใด ๆ  ที่นอกเหนือจากที่ได้รับมอบหมาย  และไม่เคลื่อนย้ายสารเคมี  เครื่องมือ  และอุปกรณ์ส่วนกลางที่ต้องใช้ร่วมกันนอกจากได้รับอนุญาตจากครูผู้สอนเท่านั้น
                              - ไม่ปล่อยให้อุปกรณ์ให้ความร้อน เช่น ตะเกียงแอลกอฮอล์  เตาแผ่นให้ความร้อน (hot plate) ทำงานโดยไม่มีคนดูแล  และหลังจากใช้งานเสร็จแล้วให้ดับตะเกียงแอลกอฮอล์หรือปิดเครื่องและถอดปลั๊กไฟออกทันที  แล้วปล่อยไว้ให้เย็นก่อนการจัดเก็บ  เมื่อใช้เตาแผ่นให้ความร้อนต้องระวังไม่ให้สายไฟพาดบนอุปกรณ์
                              ข้อปฏิบัติการในการใช้สารเคมี
                              - อ่านชื่อสารเคมีบนฉลากให้แน่ใจก่อนนำสารเคมีไปใช้
                              - การเคลื่อนย้าย  การแบ่ง  และการถ่ายเทสารเคมีต้องทำด้วยความระมัดระวัง  โดยเฉพาะอย่างยิ่งสารอันตราย  และควรใช้อุปกรณ์ เช่น ช้อนตักสารและบีกเกอร์ที่แห้งและสะอาด การเทของเหลวจากขวดบรรจุสารให้เทด้านตรงข้ามฉลาก  เพื่อป้องกันความเสียหายของฉลากเนื่องจากการสัมผัสสารเคมี
                              - การทำปฏิกิริยาของสารในหลอดทดลอง  ต้องหันปากหลอดทดลองออกจากตัวเองและผู้อื่นเสมอ
                              - ห้ามชิมหรือสูดดมสารเคมีโดยตรง  ถ้าจำเป็นต้องทดสอบกลิ่นให้ใช้มือโบกให้ไอของสารเข้าจมูกเพียงเล็กน้อย
                              - การเจือจางกรด  ห้ามเทน้อลงกรดแต่ให้เทกรดลงน้ำ  เพื่อให้น้ำปริมาณมากช่วยถ่ายเทความร้อนที่เกิดจากการละลาย
                              - ไม่เทสารเคมีที่เหลือจากการเทหรือตักออกจากขวดสารเคมีแล้วกลับเข้าขวดอย่างเด็ดขาด  ให้เทใส่ภาชนะทิ้งสารที่จัดเตรียมไว้
                              - เมื่อสารเคมีหกในปริมาณเล็กน้อยให้กวาดหรือเช็ด  แล้วทิ้งลงในภาชนะสำหรับทิ้งสารที่เตรียมไว้ในห้องปฏิบัติการ หากหกในปริมาณมากให้แจ้งครูผู้สอน
                    หลังทำปฏิบัติการ
                    -ทำความสะอาดอุปกรณ์ เครื่องแก้ว  และวางหรือเก็บในบริเวณที่จัดเตรียมไว้ให้รวมทั้ง  ทำความสะอาดโต๊ะปฏิบัติการ
                    - ก่อนออกจากห้องปฏิบัติการให้ถอดอุปกรณ์ป้องกันอันตราย เช่น เสื้อคลุมปฏิบัติการ  แวนตานิรภัย  ถุงมือ
          การกำจัดสารเคมี
          สารเคมีที่ใช้แล้วหรือเหลือใช้จากการทำปฏิบัติการเคมี  จำเป็นต้องมีการกำจัดอย่างถูกวิธี  เพื่อให้เกิดความปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อมและสิ่งมีชีวิต
          การกำจัดสารเคมีแต่ละประเภท  สามารถปฏิบัติได้ดังนี้
          - สารเคมีที่เป็นของเหลวไม่อันตรายที่ละลายน้ำได้และมี pH เป็นกลาง ปริมาณไม่เกิน 1 ลิตร  สามารถเทลงอ่างน้ำและเปิดน้ำตามมาก ๆ ได้
          - สารละลายเข้มข้นบางชนิด เช่น กรอไฮโดรคลอริก  โซเดียมไฮดรอกไซด์  ไม่ควรทิ้งลงอ่างน้ำหรือท่อน้ำทันที  ควรเจือจางก่อนเทลงอ่างน้ำ  ถ้ามีปริมาณมากต้องทำให้เป็นกลางก่อน
          - สารเคมีที่เป็นของแข็งไม่อันตราย  ปริมาณไม่เกิน 1กิโลกรัม สามารถใส่ในภาชนะที่ปิดมิดชิด พร้อมทั้งติดฉลากชื่อให้ชัดเจน  ก่อนทิ้งในที่ซึ่งจัดเตรียมไว้
          - สารไวไฟ  ตัวทำละลายที่ไม่ละลายน้ำ  สารประกอบของโลหะเป็นพิษ  หรือสารที่ทำปฏิกิริยากับน้ำ  ห้ามทิ้งลงอ่างน้ำ  ให้ทิ้งไว้ในภาชนะที่ทางห้องปฏิบัติการจัดเตรียมไว้ให้

2) อุบัติเหตุจากสารเคมี

          การพยาบาลเมื่อร่างกายสัมผัสสารเคมี
1 ถอดเสื้อผ้าบริเวณที่เปื้อนสารเคมีออก  และซับสารเคมีออกจากร่างกายให้มากที่สุด
2 กรณีเป็นสารเคมีที่ละลายน้ำได้ เช่น กรดหรือเบส ให้ล้างบริเวณที่สัมผัสสารเคมีด้วยการเปิดน้ำไหลผ่านปริมาณมาก
3 กรณีเป็นสารเคมีที่ไม่ละลายน้ำ  ให้ล้างบริเวณที่สัมผัสสารเคมีด้วยสบู่
4 หากทราบว่าสารเคมีที่สัมผัสร่างกายคือสารใด  ให้ปฎิบัติตามข้อกำหนดในเอกสารความปลอดภัยของสารเคมี
          การปฐมพยาบาลเมื่อสารเคมีเข้าตา
     ตะแคงศรีษะโดยให้ตาด้านที่สัมผัสสารเคมีอยู่ด้านล่าง  ล้างตาโดยการเปิดน้ำเบาๆ  ไหลผ่านดั้งจมูกให้น้ำไหลผ่านตาข้างที่โดนสารเคมี  พยายามลืมตาและกรอกตาในน้ำอย่างน้อย 10 นาที  หรือจนกว่าแน่ใจว่าชะล้างสารออกหมดเเล้ว  ระวังไม่ให้น้ำเข้าตาอีกข้างหนึ่ง  แล้วนำส่งแพทย์ทันที
          การปฐมพยาบาลเมื่อสูดดมแก๊สพิษ
1 เมื่อมีแก๊สพิษเกิดขึ้นต้องรีบออกจากบริเวณนั้นและไปบริเวณที่มีอากาศถ่ายเทสะดวกทันที
2 หากมีผู้ที่สูดดมแก๊สพิษจนหมดสติหรือไม่สามารถช่วยเหลือตนเองได้ ต้องรีบเคลื่อนยัย
อกจากบริเวณนั้นทันที โดยที่ผู้ช่วยเหลือต้องสวมอุปกรณ์ป้องกันที่เหมาะสม เช่น หน้กากป้องกัน
แก๊สพิษ ผ้าปิดปาก
3 ปลดเสื้อผ้าเพื่อให้ผู้ประสบอุบัติเหตุหายใจได้สะดวกขึ้น หากหมดสติให้จับนอนคว่ำและ
ตะแคงหน้าไปด้านใดด้านหนึ่งเพื่อป้องกันโดนลิ้นกีดขวางทางเดินหายใจ
4 สังเกตการเต้นของหัวใจและการหายใจ หากว่ห้วใจหยุดเต้นและหยุดหายใจให้นวดหัวใจ
และผายปอดโดยผู้ที่ผ่านการฝึกแต่ไม่ควรใช้วิธีเปาปาก (mouth to mouth) แล้วนำส่งแพทย์ทันที
          การปฐมพยาบาลเมื่อโดนความร้อน
     แช่น้ำเย็นหรือปิดแผลด้วยผ้ชุบน้ำจนหายปวดแสบปวดร้อน แล้วทายขี้ผึ้งสำหรับไฟใหม
ละน้ำร้อนลวกหากเกิดบาดแผลใหญ่ให้นำส่งแพทย์

3) การวัดปริมาณสาร

          ในปฏิบัติการเคมีจำเป็นต้องมีการชั่งตวงและวัดปริมาณสารซึ่งการชั่งตวงวัดมีความคลาดเคลื่อน

ที่อาจเกิดจก๊อปกรณ์ที่ใช้ หรือผู้ทำปฏิบัติการ ที่จะส่งผลห้ผลการทดลองที่ได้มีค่มากกว่าหรือน้อยกว่า

ค่าจริง

          ความนำเชื่อถือของข้อมูลสามารถพิจาณได้จาก2ส่วนด้วยกันคือความเที่ยง (precision )

และ ความแมน (accuracy) ของข้อมูลโดยความเที่ยงคือควมใกล้เคียงกันของค่ที่ได้จากการวัดซ้ำ

ส่วนความแม่นคือความใกล้เคียงของค่าเฉลี่ยจากการวัดซ้ำเทียบกับค่าจริง

ความเที่ยงและความแม่นของข้อมูลที่ได้จากการวัดขึ้นอยู่กับทักษะของผู้ที่ทำการวัดและ

ความละเอียดของอุปกรณ์ที่ใช้ อุปกรณ์การวัดที่ใช้โดยทั่วไปในปฏิบัติการเคมี ได้แก่ อุปกรณ์วัด

ปริมาตรและอุปกรณ์วัดมวลซึ่งมีระดับความละเอียดของอุปกรณ์และวิธีการใช้ที่แตกต่างกัน

การแบ่งกลุ่มอุปกรณ์วัดปริมาตรได้แกบีกเกอร์ขวดรูปกรวย กระบอกตวง ปีเปตต์ บิวเรตต์

และขวดกำหนดปริมาตรโดยใช้ความแม่นเป็นเกณฑ์จะสามารถแบ่งกลุ่มได้อย่างไร

          อุปกรณ์วัดปริมาตร

     อุปกรณ์วัดปริมาตรสารเคมีที่เป็นของเหลวที่ใช้ในห้องปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์มีหลายชนิด

แต่ละชนิดมีขีดและตัวเลขแสดงปริมาตรที่ได้รับการตรวจสอบมาตรฐนและกำหนดความคลาดเคลื่อน

ที่ยอมรับได้บางชนิดมีความคลาดเคลื่อนน้อยบางชนิดมีความคลาดเคลื่อนมากในการเลือกใช้ต้อง

คำนึงถึงความเหมาะสมกับปริมาตรและระดับความแม่นที่ต้องการ อุปกรณ์วัดปริมาตรบางชนิดที่นักเรียน

ได้ใช้งานในการทำปฏิบัติการทางวิทยkศาสตร์ที่ผ่านมาเช่นบีกเกอร์ขวตรูปกรวยกระบอกตวงเป็น

อุปกรณ์ที่ไม่สามารถอกปริมาตรได้แม่นมากพอสำหรับการทดลองในบางปฏิบัติการ

     

-บึกเกอร์(beaker มีลักษณะเป็นทรกระบอกปากกว้างมีขีดบอกปริมาตรในระดับมิลลิลิตรมี

หลายขนาด

- ขวดรูปกรวย (erlenmeyer flask มีลักษณะคล้ายผลชมพู่มีขีดบอกปริมาตรในระดับมิลลิลิตร

ขวดรูปกรวยมีหลายขนาด 

-กระบอกตวง (measuring cylinder) มีลักษณะเป็นทรงกระบอก มีขีดบอกปริมาตรในระดับ

มิลลิลิตรมีหลายขนาด ดังรูป 1.9

-ปิเปตต์ (pipette) เป็นอุปกรณ์วัดปริมาตรที่มีความแม่นสูง ซึ่งใช้สำหรับถ่ายเทของเหลว

ปิเปตต์ที่ใช้กันทั่วไปมี2แบบคือแบบปริมาตรซึ่งมีกระเปาะตรงกลางมีขีดบอกปริมาตรเพียงค่าเดียว

และแบบใช้ตวง มีขีดบอกปริมาตรหลายค่า

-บิวเรตต์ (burette) เป็นอุปกรณ์สำหรับถ่ายเทของเหลวในปริมาตรต่าง ๆ ตามต้องการ มีลักษณะ

เป็นทรงกระบอกยาวที่มีขีดบอกปริมตรและมีอุปกรณ์ควบคุมการไหลของของเหลวที่เรียกว่า ก๊อก

ปิดเปิด (stop cook) 

-ขวดกำหนดปริมาตร (volumetric flask) เป็นอุปกรณ์สำหรับวัดปริมาตรของเหลวที่บรรจุภายใน  ใช้สำหรับสารละลายที่ต้องการความเข้มข้นเเน่นอน  มีขีดบอกปริมาตรเพียงขีดเดียว  มีจุกปิดสนิท

          อุปกรณ์วัดปริมาตร

     เครื่องชั่งเป็นอุปกรณ์สำหรับวัดมวลของสารทั้งที่เป็นของข็งและของเหลว ความนเชื่อถื
ของค่ามวลที่วัดได้ขึ้นอยู่กับความละเอียดของเครื่องชั่งและวิธีการใช้ครื่องชัง เครื่องชั่งที่ใช่ในห้อง
ปฏิบัติการเคมีโดยทั่ไปมีแบบคือเครื่องชั่งแบบสามคาน (trple beam) และเครื่องชั่งไฟฟ้า
(electronic balance)
          เลขนัยสำคัญ
     ค่ำที่ได้จากการวัดด้วยอุปกรณ์การวัดต่าง ๆ ประกอบด้วยตัวเลขและหน่วย โดยคตัวเลขที่วัดได้จากอุปกรณ์แต่ละชนิดอาจมีความละเอียดไม่ท่กัน ซึ่งการบันทึกและรายงานค่าการอ่านต้อง
แสดงจำนวนหลักของตัวเลขที่สอดคล้องกับความละเอียดของอุปกรณ์
          การนับเลขนัยสำคัญ
การนับเลขนัยสำคัญของข้อมูลมีหลักการดังนี้
1 ตัวเลขที่ไม่มีเลขศูนย์ทั้งหมดนับเป็นเลขนัยสำคัญ เช่น
     1.23    มีเลขนัยสำคัญ    3 ตัว
2 เลขศูนย์ที่อยู่ระหว่างตัวเลขอื่นนับเป็นเลขนัยสำคัญ เช่น
     6.02    มีเลขนัยสำคัญ    3 ตัว
     72.05  มีเลขนัยสำคัญ    4 ตัว
3 เลขศูนย์ที่อยู่หน้าตัวเลขอื่นไม่นับเป็นเลขนัยสำคัญ เช่น
     0.25    มีเลขนัยสำคัญ    2 ตัว
     0.025  มีเลขนัยสำคัญ    2 ตัว
4 เลขศูนย์ที่อยู่หลังตัวเลขอื่นที่อยู่หลังทศนิยมนับเป็นเลขนัยสำคัญเช่น
     0.250  มีเลขนัยสำคัญ    3 ตัว
     0.0250 มีเลขนัยสำคัญ   3 ตัว
5 เลขศูนย์ที่อยู่หลังเลขอื่นที่ไม่มีทศนิยมอาจนับหรือไม่นับเป็นเลขนัยสำคัญก็ได้' เช่น
     100    อาจมีเลขนัยสำคัญเป็น 1 2 หรือ 3ตัวก็ได้
     เนื่องจากเลขศูนย์ในบางกรณีอาจมีคำเป็นศูนย์จริงๆจากกรวัดหรือเป็นตัวเลยที่ใช้แสดงให้
เห็นว่าค่าดังกล่าวอยู่ในหลักร้อย
6 ตัวเลขที่แม่นตรง (exact number เป็นตัวเลขที่ทราบค่แน่นอนมีเลขนัยสำคัญเป็นอนันต์ เช่น
     ค่าคงที่เช่น ก=3.142... มีเลขนัยสำคัญเป็นอนันต์
     ค่าจากการนับเช่นปิเปตต3ครั้งลข3ถือว่ามีเลขนัยสำคัญเป็นอนันต์
     ค่าจากการเทียบหน่วยเช่น1วันมี24ชั่วโมงทั้งเลข1และ24 ถือว่ามีเลขนัยสำคัญ

เป็นอนันต์

4) หน่วยวัด

             หน่วยในระบบเอสไอ     
       ในปีพ.ศ.2503 ที่ประชุมนานาชาติว่าด้วยการชั่งและการวัด (The General conference on Weights
and Measures ได้ตกลงให้มีหน่วยวัดสากลขึ้น เรียกว่า ระบบหน่วยวัดระหว่างประเทศหรือเรียกย่อๆ
ว่าหน่วยเอสไอ (SI units) ซึ่งเป็นหน่วยที่ดัดแปลงจากหน่วยในระบบมทริกซ์โดยหน่วยเอสไอแบ่งเป็นหน่วยพื้นฐาน(SI base units) มี7หน่วย ซึ่งเป็นหน่วยที่ไม่ขึ้นต่อกันและสามารถนำไปใช้ในการกำหนดหน่วยอื่นๆได้และหน่วยเอสไออนุพัทธ์ (Derived Sl units) ซึ่งเป็นหน่วยอื่นๆ ที่มีความสัมพันธ์กันทางคณิตศาสตร์ของหน่วยเอสไอพื้นฐาน

          แฟกเตอร์เปลี่ยนหน่วย (conversion factors) เป็นอัตราส่วนระหว่างหน่วยที่แตกต่างกัน 2 หน่วย ที่มีปริมาณเท่ากัน
          วิธีการเทียบหน่วย (facter label method) ทำได้โดยการคูณปริมาณในหน่วยเริ่มต้นด้วยแฟกเตอร์เปลี่ยนหน่วยที่มีหน่วยที่ต้องการอยู่ด้านบน

5) วิธีการทางวิทยาศาสตร์

          วิธีการทางวิทยาศาสตร์ (scientific method) เป็นกระบวนการศึกษาหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ที่มีแบบแผนขั้นตอน