บทที่ 1ความปลอดภัยและทักษะในการปฏิบัติการเคมี

 

 บทที่ 1 ความปลอดภัยและทักษะในการปฏิบัติการเคมี

   1.1 ความปลอดภัยในการทำงานกับสารเคมี

            การทำปฏิบัติการเคมีส่วนใหญ่ต้องมีความเกี่ยวข้องกับสารเคมีอุปกรณ์และเครื่องมือต่างๆ ซึ่งผู้ทำการปฏิบัติการต้องตระหนักถึงความปลอดภัยของตนเองและผู้อื่นและสิ่งแวดล้อมโดยผู้ทำการปฏิบัติการควรทราบเกี่ยวกับประเภทของสารเคมีที่ใช้ข้อควรปฏิบัติในการทำการปฏิบัติการเคมีและการกำจัดสารเคมีที่ใช้แล้วหลังเสร็จสิ้นการปฏิบัติการเพื่อให้สามารถทำปฏิบัติการเคมีได้อย่างปลอดภัย

            

            1.1.1 ประเภทของสารเคมี

           สารเคมี มีหลายประเภทแต่ละประเภทก็จะแตกต่างกันออกไป สารเคมีจึงจำเป็นต้องมีฉลากที่มีข้อมูลเกี่ยวกับความอันตรายของสารเคมีเพื่อความปลอดภัยในการจัดเก็บ โดย ฉลากของสารเคมีที่ใช้ในห้องปฏิบัติการควรมีข้อมูลดังนี้

            1.ชื่อผลิตภัณฑ์

            2.รูปสัญลักษณ์แสดงความเป็นอันตรายของสารเคมี

            3.คำเตือนข้อมูลความเป็นอันตรายและข้อควรระวัง

            4.ข้อมูลของบริษัทผู้ผลิตสารเคมี

    

            บนฉลากบรรจุภัณฑ์ที่มีสัญลักษณ์แสดงความเป็นอันตรายที่สื่อความหมายได้ชัดเจน เพื่อให้ผู้ใช้สังเกตได้ง่าย สัญลักษณ์ความเป็นอันตรายมีหลายระบบ ในที่นี้จะกล่าวถึง 2 ระบบที่มีการใช้กันอย่างแพร่หลาย คือ Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals(GHS)
ซึ่งเป็นระบบที่ใช้สากล และ National Fire Protection Association Hazard IdentificationSystem(NFPA)
ซึ่งเป็นระบบที่ใช้ในสหรับอเมริกา ซึ่งสัญลักษณ์ทั้งสองระบบนี้สามารถพบเห็นได้ทั่วปบนบรรจุภัณฑ์สารเคมี
             ในระบบ GHS จะแสดงสัญลักษณ์ในสี่เหลี่ยมกรอบสีแดง พื้นสีขาว ดังรูป

            ในระบบ NFPA จะใช้สีแทนความเป็นอันตรายในด้านต่างๆ ดังรูป

            1.1.2 ข้อควรปฏิบัติทำการทำปฏิบัติการเคมี

             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

             1.สารเคมีที่เป็นของเหลวไม่อันตรายที่ละลายน้ำได้และมี pHเป็นกลาง ปริมาณไม่เกิน 1 ลิตร สามารถเทลงอ่างน้ำและเปิดน้ำตามมากๆได้

             2.สารละลายเข้มข้นบางชนิดไม่ควรทิ้งลงอ่างน้ำหรือท่อน้ำทันที ควรเจือจางก่อนเทลงอ่างน้ำ ถ้ามีปริมาณมากต้องทำให้เป็นกลางก่อน

             3.สารเคมีที่เป็นของแข็งไม่อันตราย ปริมาณไม่เกิน 1 กิโลกรัม สามารถใส่ในภาชนะที่ปิดมิดชิดพร้อมทั้งติดฉลากชื่อให้ชัดเจน ก่อนทิ้งในที่ที่ซึ่งจัดเตรียมไว้

             4.สารไวไฟ ตัวทำละลายที่ไม่ละลายน้ำ สารประกอบของโลหะเป็นพิษ หรือสารที่ทำปฏิกิริยากับน้ำ ห้ามทิ้งลงอ่างน้ำ ให้ทิ้งไว้ในภาชนะที่ทางห้องปฏิบัติการจัดเตรียมไว้ให้

    1.2 อุบัตติเหตุจากสารเคมี

               การปฐมพยาบาลเมื่อร่างกายสัมผัสสารเคมี
               1.ถอดเสื้อผ้าบริเวณที่เปื้อนสารเคมีออก
               2.กรณีเป็นสารเคมีที่ละลายน้ำได้ให้ล้างบริเวณที่สัมผัสสารเคมีด้วยการเปิดน้ำไหลผ่านปริมาณมาก
               3.กรณีเป็นสารเคมีไม่ละลายน้ำให้ล้างบริเวณที่สัมผัสสารเคมีด้วยน้ำสบู่
               4.หากทราบว่าสารเคมีที่สัมผัสร่างกายคือสารใด ให้ปฏิบัติตามข้อกำหนดในเอกสารความปลอดภัยของสารเคมี
               การปฐมพยาบาลเมื่อสารเคมีเข้าตา
               ตะแคงศีรษะโดยให้ตาด้านที่สัมผัสสารเคมีอยู่ด้านล่าง ล้างตาโดยการเปิดน้ำเบาๆไหลผ่านดั้งจมูกให้น้ำไหลผ่านตาข้างที่โดนสารเคมี พยายามลืมตาและกรอกตาในน้ำอย่างน้อย 10 นาทีหรือจนกว่าแน่ใจว่าชะล้างสารออกหมดแล้ว 

               การปฐมพยาบาลเมื่อสูดดมแก๊สพิษ
               1.เมื่อมีแก๊สพิษที่เกิดขึ้น ต้องรีบออกจากบริเวณนั้นและไปบริเวณที่มีอากาศถ่ายเทสะดวกทันที
               2.หากมีผู้สูดดมแก๊สพิษจนหมดสติหรือไม่สามารถช่วยเหลือตนเองได้ ต้องรีบเคลื่อนย้ายออกจากบริเวณนั้นทันที โดยที่ผู้ช่วยเหลือต้องสวมอุปกรณ์ป้องกันที่เหมาะสม เช่น หน้ากากป้องกัน
               3.ปลดเสื้อผ้าเพื่อให้ผู้ประสบอุบัติเหตุหายใจได้สะดวกขึ้น หากหมดสติให้จับนอนคว่ำและตะแคงหน้าไปด้านใดด้านหนึ่ง เพื่อป้องกันโคนลิ้นกีดขวางทางเดินหายใจ 
               4.สังเกตการเต้นของหัวใจและการหายใจ หากว่าหัวใจหยุดเต้นและหยุดหายใจให้นวดหัวใจและผายปอดโดยผู้ที่ผ่านการฝึก แต่ไม่ควรใช้วิธีเป่าปากแล้วนำส่งแพทย์ทันที
               การปฐมพยาบาลเมื่อโดนความร้อน
                 แช่น้ำเย็นหรือปิดแผลด้วยผ้าชุบน้ำจนหายปวดแสบปวดร้อน แล้วทายาขี้ผึ้งสำหรับไฟไหม้และน้ำร้อนลวก หากเกิดบาดแผลใหญ่ให้นำส่งแพทย์

    1.3 การวัดปริมาณ

               ในปฏิบัติการเคมีจำเป็นต้องมีการชั่ง ตวง และวัดปริมาณสารซึ่งการชั่ง ตวง วัดมีความคลาดเคลื่อนที่เกิดจากอุปกรณ์ ที่ใช้หรือผู้ทำปฏิบัติการที่จะส่งผลให้ผลการทดลองที่ได้มีความมากกว่าหรือน้อยกว่าค่าจริง ความน่าเชื่อถือของข้อมูลสามารถพิจารณาได้ 2 ส่วนด้วยกันคือความเที่ยง และความแม่นของข้อมูลโดยความเที่ยงคือ ความใกล้เคียงของข้าวที่ได้จากการวัดส่วนความแม่นคือความใกล้เคียงของค่าเฉลี่ยจากการวัดซ้ำเทียบกับค่าจริง

 

               1.3.1 อุปกรณ์วัดปริมาตร

                อุปกรณ์วัดปริมาตรสารเคมีที่เป็นของเหลวที่ใช้ในห้องปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์มีหลายชนิด แต่ละชนิดมีขีดและตัวเลขแสดงปริมาตรที่ได้รับการตรวจสอบมาตรฐาน และกําหนดความคลาดเคลื่อน ที่ยอมรับได้ บางชนิดมีความคลาดเคลื่อนน้อย บางชนิด มีความคลาดเคลื่อนมาก ในการเลือกใช้ต้อง คํานึงถึงความเหมาะสมกับปริมาตรและระดับความแม่นที่ต้องการ อุปกรณ์วัดปริมาตรบางชนิดที่นักเรียน ได้ใช้งานในการทําปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์ที่ผ่านมา เช่น บีกเกอร์ ขวดรูปกรวย กระบอกตวง เป็น อุปกรณ์ที่ไม่สามารถบอกปริมาตรได้แม่นมากพอสําหรับการทดลองในบางปฏิบัติการ

               บีกเกอร์
               บีกเกอร์ (beaker) มีลักษณะเป็นทรงกระบอกปากกว้าง มีขีดบอกปริมาตรในระดับมิลลิลิตร มีหลายขนาด ดังรูป

               ขวดรูปกรวย

               ขวดรูปกรวย (erlenmeyer flask) มีลักษณะคล้ายผลชมพู่ มีขีดบอกปริมาตรในระดับมิลลิลิตร มีหลายขนาด ดังรูป

               กระบอกตวง

               กระบอกตวง (measuring cylinder) มีลักษณะเป็นทรงกระบอก มีขีดบอกปริมาตรในระดับมิลลิลิตร มีหลายขนาด ดังรูป

               นอกจากนี้ยังมีอุปกรณ์ที่สามารถวัดปริมาตรของของเหลวได้แม่นมากกว่าอุปกรณ์ข้างต้น โดยมีทั้งที่เป็นการวัดปริมาตรของของเหลวที่บรรจุอยู่ภายใน และการวัดปริมาตรของของเหลวที่ถ่ายเท เช่น ปิเปตต์ บิวเรตต์ ขวดกําหนดปริมาตร

               ปิเปตต์
               ปิเปตต์ (pipette) เป็นอุปกรณ์วัดปริมาตรที่มีความแม่นสูง ซึ่งใช้สําหรับถ่ายเทของเหลว ปิเปตต์ที่ใช้กันทั่วไปมี 2 แบบ คือ แบบปริมาตรซึ่งมีกระเปาะตรงกลาง มีขีดบอกปริมาตรเพียงค่าเดียว และแบบใช้ตวง มีขีดบอกปริมาตรหลายค่า ดังรูป

               บิวเรตต์

               บิวเรตต์ (burette) เป็นอุปกรณ์สําหรับถ่ายเทของเหลวในปริมาตรต่าง ๆ ตามต้องการ มีลักษณะ เป็นทรงกระบอกยาวที่มีขีดบอกปริมาตร และมีอุปกรณ์ควบคุมการไหลของของเหลวที่เรียกว่า ก๊อก ปิดเปิด (stop cock) ดังรูป

               ขวดกำหนดปริมาตร
               ขวดกําหนดปริมาตร (volumetric flask) เป็นอุปกรณ์สําหรับวัดปริมาตรของของเหลวที่บรรจุภายใน ใช้สําหรับเตรียมสารละลายที่ต้องการความเข้มข้นแน่นอน มีขีดบอกปริมาตรเพียงขีดเดียว มีจุกปิดสนิท ขวดกําหนดปริมาตรมีหลายขนาด ดังแสดงในรูป

               การใช้อุปกรณ์วัดปริมาตรเหล่านี้ให้ได้ค่าที่น่าเชื่อถือ จะต้องมีการอ่านปริมาตรของของเหลวให้ถูกวิธี โดยต้องให้อยู่ในระดับสายตา

               1.3.2 อุปกรณ์วัดมวล

                 เครื่องชั่ง เป็นอุปกรณ์สําหรับวัดมวลของสารทั้งที่เป็นของแข็งและของเหลว ความน่าเชื่อถือ ของค่ามวลที่วัดได้ขึ้นอยู่กับความละเอียดของเครื่องชั่งและวิธีการใช้เครื่องชั่ง เครื่องชั่งที่ใช้ในห้องปฏิบัติการเคมีโดยทั่วไปมี 2 แบบ คือ เครื่องชั่งแบบสามคาน (triple beam) และเครื่องชั่งไฟฟ้า (electronic balance) ซึ่งมีส่วนประกอบหลัก ดังรูป

               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

             

                  1.4.1 หน่วยวัดในระบบเอสไอ

                  ในปี พ.ศ. 2503  ได้มีการประชุมร่วมกันของนักวิทยาศาสตร์ จากหลาย ๆ ประเทศเพื่อตกลงให้มีระบบการวัดปริมาณต่าง ๆ เป็นระบบมาตรฐาน ที่เรียกว่า หน่วยระหว่างชาติ (International System of Unit หรือ System - International d' Unit) และกำหนดให้ใช้อักษรย่อแทนชื่อระบบนี้ว่า "SI" หรือ หน่วยเอสไอ (SI Unit)  เพื่อใช้ในการวัดทางวิทยาศาสตร์

หน่วยระบบ SI ประกอบด้วย    

                1.หน่วยฐาน (Base units)     

                2.หน่วยอนุพัทธ์ (Derived units)   

               หน่วยนอกระบบเอสไอ นอกจากหน่วยในระบบเอสไอแล้ว ในทางเคมียังมีหน่วยอื่นที่ได้รับการยอมรับและมีการใช้กันอย่างแพร่หลาย

               1.4.2 แฟกเตอร์เปลี่ยนหน่วย

               แฟกเตอร์เปลี่ยนหน่วย (conversion factors) เป็นอัตราส่วนระหว่างหน่วยที่แตกต่างกัน 2 หน่วย ที่มีปริมาณเท่ากัน ตัวอย่างการหาแฟกเตอร์เปลี่ยนหน่วยเป็นดังนี้

               ในทางคณิตศาสตร์เมื่อคูณปริมาณด้วย “1” จะทําให้ค่าของปริมาณเดิมไม่เปลี่ยนแปลง และ แฟกเตอร์เปลี่ยนหน่วย และ ก็มีค่าเท่ากับ 1 ดังนั้นจึงสามารถนําแต่ละแฟกเตอร์ เปลี่ยนหน่วยไปใช้ในการเปลี่ยนหน่วยของปริมาณที่วัดจากหน่วยหนึ่งไปเป็นหน่วยอื่นโดยปริมาณ ไม่เปลี่ยนแปลง สําหรับตัวอย่างแฟกเตอร์เปลี่ยนหน่วยนี้ ใช้เปลี่ยนหน่วยจูลให้เป็นแคลอรีหรือ แคลอรีให้เป็นจูล ตามลําดับ เช่น พลังงาน 20 cal สามารถเปลี่ยนเป็นหน่วยจูลได้ ดังนี้

               วิธีการเทียบหน่วย (factor label method) ทําได้โดยการคูณปริมาณในหน่วยเริ่มต้นด้วย แฟกเตอร์เปลี่ยนหน่วยที่มีหน่วยที่ต้องการอยู่ด้านบน ตามสมการ

    1.5 วิธีการทางวิทยาศาสตร์

              วิธีการทางวิทยาศาสตร์ เป็นกระบวนการศึกษาหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ที่มีแบบแผนขั้นตอน โดยภาพรวมสามารถทำได้ดังนี้ 
              1.การสังเกต เป็นจุดเริ่มต้นของการได้ข้อมูลเกี่ยวกับสิ่งที่ต้องการศึกษา โดยอาศัยประสาทสัมผัสทั้ง 5 
              2.การตั้งสมมติฐาน เป็นการคาดคะเนคำตอบของคำถามหรือปัญหา
              3.การตรวจสอบสมมติฐาน เป็นกระบวนการหาคำตอบของสมมติฐาน
              4.การรวบรวมข้อมูลและวิเคราะห์ผล เป็นการนำข้อมูลที่ได้จากการสังเกต การตรวจสอบ สมมติฐาน มารวบรวม วิเคราะห์ และอธิบายข้อเท็จจริง
              5.การสรุปผล เป็นการสรุปความรู้หรือข้อเท็จจริงที่ได้จากการตรวจสอบสมมติฐาน และมีการเปรียบเทียบกับสมมติฐานที่ตั้งไว้ก่อนหน้า