Pracownia chemiczna
Wyobraź sobie, że stoisz na środku dużego laboratorium, w którym na półkach znajdują się liczne odczynniki chemiczne, a całe pomieszczenie wypełnia dźwięk bulgoczących substancji w kolbach kulistych, które znajdują się pod dygestoriami. Czujesz lekki, syntetyczny zapach wydobywający się z probówek, a w każdym kącie stoi wszelkiego rodzaju sprzęt laboratoryjny. Poczuj się jak prawdziwy chemik i zajrzyj do laboratorium. Zapoznaj się ze sprzętem i szkłem laboratoryjnym i poznaj zasady bezpieczeństwa obowiązujące podczas wykonywania eksperymentów chemicznych.
definicję i zakres dziedziny chemii;
opis zawodu chemika i zakres jego obowiązków;
gałęzie przemysłu, w których zastosowanie ma chemia;
piktogramy i ich znaczenie, które umieszczane są na etykietach środków stosowanych w twoim otoczeniu (np. środka do dezynfekcji rąk, płynu do mycia toalet czy tabletek do zmywarek).
jakie jest znaczenie laboratoriów w różnych dziedzinach nauki i przemysłu;
stosować w praktyce zasady bezpieczeństwa w pracowni chemicznej;
jaki jest cel przestrzegania regulaminu pracowni szkolnej i jak zastosujesz jego zasady podczas wykonywania eksperymentów i doświadczeń chemicznych;
udzielać pierwszej pomocy przedmedycznej w razie zagrożenia zdrowia (np. skaleczenia, oparzenia);
identyfikować sprzęt i szkło laboratoryjne oraz omawiać ich zastosowanie;
rozpoznawać oznaczenia znajdujących się w laboratorium substancji szkodliwych, żrących, wybuchowych, łatwopalnych i niebezpiecznych dla środowiska.
1. Gdzie prowadzi się badania naukowe?
LaboratoriumLaboratorium jest miejscem tej części badań naukowych, które wymagają wykonywania eksperymentów w ściśle kontrolowanych warunkach.
Laboratoriami mogą być zarówno niewielkie pomieszczenia, jak i ogromne hale lub kompleksy badawcze wielkości dużego miasta, jak np. zajmujący znaczną powierzchnię ośrodek naukowo‑badawczy Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych CERN, położony na przedmieściach Genewy. Jedna z jego części – Wielki Zderzacz Hadronów – znajduje się w liczącym km tunelu. Dużo mniejsze, ale bardzo ciekawe laboratoria chemiczne, biologiczne i fizyczne można zwiedzić w warszawskim Centrum Nauki Kopernik. Tam, pod okiem specjalistów, samodzielnie wykonuje się różne niezwykłe eksperymenty.
Jak wygląda laboratorium?
Czym się różni doświadczenie od eksperymentu?
Eksperyment jest podstawową metodą poznania naukowego. Od doświadczenia różni się tym, że obejmuje nie tylko wykonanie czynności laboratoryjnych, zgodnie z instrukcją (jak to dzieje się w doświadczeniu), ale zakłada samodzielne stawianie hipotez i ich weryfikację.
Jakie są etapy eksperymentu naukowego? Czym jest hipoteza i jak ją zweryfikować?
Etapy eksperymentu naukowego:
. Postawienie problemu (sytuacja problemowa „Czy...”).
Problem, aby był badawczy, musi być:
a) precyzyjnie ujęty;
b) możliwy do zbadania;
c) użyteczny.
. Stawianie hipotezy („Jeżeli…, to…” lub „Im..., tym…”).
Hipoteza to przypuszczenie:
a) precyzyjnie ujęte;
b) sformułowane w taki sposób, aby było łatwe do zweryfikowania;
c) sprawdzalne doświadczalnie.
. Wybór metody badawczej.
. Przeprowadzenie doświadczenia.
. Wynik potwierdza hipotezę albo zaprzecza hipotezie.
. Rozwiązanie problemu badawczego lub odrzucenie błędnej hipotezy.
Pracownia chemiczna Jönesa Berzeliusa (czyt. jonsa beszeliusa), szwedzkiego chemika i mineraloga, była otoczona tajemnicą. Dlatego też pewien dziennikarz wypytywał służącą o przebieg jego prac:
– Co Pan Berzelius robi w swoim laboratorium przez cały dzień?
– Najpierw z samego rana przynoszę mu z szafy najrozmaitsze proszki, kryształy, płyny i inne chemikalia.
– Co on z tym robi?
– Zlewa do wielkiego naczynia.
– I co potem?
– Przelewa do naczynia mniejszego.
– No i?
– Potem wlewa to wszystko do kubła, a ja następnego dnia wylewam to do rynsztoka.
Z punktu widzenia osoby, która nie potrafiła zinterpretować wyników pracy chemika – odkrywcy wapnia (), selenu (), krzemu (), cyrkonu (), tytanu () i toru () – właśnie tak wyglądały czynności laboratoryjne wykonywane przez Berzeliusa.
Zastanów się, gdzie badane są próbki krwi. Jeśli jesteś fanem seriali kryminalnych, zwróć uwagę na to, gdzie i jakimi metodami badane są próbki krwi z miejsc przestępstw. Poszukaj w dostępnych źródłach informacji na temat pracy w laboratorium kryminalistycznym.
2. Jak chemicy opisują doświadczenia chemiczne i jakich używają wtedy sprzętów?
Jednym z ważniejszych elementów lekcji chemii są doświadczenia. Do ich wykonania niezbędne są: szkło laboratoryjne, czasem naczynia porcelanowe lub metalowe oraz sprzęt laboratoryjny. Znajomość ich nazw i zasad ich stosowania pozwala na bezpieczne eksperymentowanie.
Opis doświadczenia chemicznego powinien zawierać:
tytuł doświadczenia;
wykaz sprzętu i szkła laboratoryjnego, które są potrzebne do przeprowadzenia danego doświadczenia;
wykaz niezbędnych odczynników;
opis czynności laboratoryjnych;
schemat doświadczenia;
obserwacje, czyli spostrzeżenia, jakich dokonujemy za pomocą zmysłu wzroku (np. zmiana barwy), węchu (charakterystyczny zapach), słuchu (charakterystyczny dźwięk) lub dotyku (ściany probówki nagrzały się), czyli to, co: widzisz, słyszysz, możesz zmierzyć lub zważyć; w laboratorium obowiązuje zakaz jedzenia i picia, a także sprawdzania smaku substancji chemicznych;
wnioski sformułowane na podstawie wykonanego doświadczenia (Co z tego wynika?).
Nigdy nie używaj cylindrów i kolb miarowych do ogrzewania substancji chemicznych lub ich mieszanin. Może to spowodować ich rozkalibrowanie, a nawet pęknięcie. Naczynia te nie są wykonane ze szkła odpornego na wysoką temperaturę (żaroodpornego).
Jakie szkło, naczynia oraz sprzęt laboratoryjny możesz znaleźć w pracowni chemicznej?
W jaki sposób łączy się szkło laboratoryjne?
Obejrzyj powyższe filmy, a następnie przyporządkuj nazwy do przedstawionego na zdjęciach szkła / sprzętu laboratoryjnego. Zwróć uwagę na nazwy w języku angielskim.
3. Jakie zasady pracy obowiązują w laboratorium?
Przebywając w pracowni chemicznej, należy przestrzegać regulaminu i postępować zgodnie z zasadami bezpieczeństwa i higieny pracy (BHP).
Do pracowni wchodzimy na polecenie i w obecności nauczyciela.
Do pracowni chemicznej nie wnosimy żadnych materiałów bez pozwolenia nauczyciela.
Doświadczenia wykonujemy ściśle według opisów z podręcznika lub podanych przez nauczyciela.
Przed wykonaniem doświadczenia chemicznego należy nałożyć okulary, fartuch ochronny i zastosować inne środki ochrony osobistej (rękawice ochronne).
Podczas pracy z substancjami oznaczonymi piktogramami ostrzegawczymi stosujemy szczególne środki ostrożności.
Utrzymujemy porządek na stanowisku pracy. Na ławkach i stołach laboratoryjnych mogą się znajdować wyłącznie przedmioty niezbędne do pracy. Plecaki i torby nie mogą stanowić zagrożenia.
Wszystkie substancje, których używamy do przeprowadzania doświadczeń, traktujemy jako potencjalnie niebezpieczne, tzn. nie dotykamy ich, nie sprawdzamy ich smaku i zapachu (w wyjątkowych sytuacjach badamy te właściwości na wyraźne polecenie i pod nadzorem nauczyciela).
Substancje wąchamy ostrożnie, z płucami wypełnionymi powietrzem, delikatnie nawiewając ich pary ruchem ręki w stronę nosa.
Podczas ogrzewania substancji w probówce zwracamy szczególną uwagę, aby jej wylot skierowany był w stronę, gdzie nie przebywają żadne osoby.
Jeżeli musimy zostawić szkło laboratoryjne z odczynnikami do następnej lekcji, to powinno zostać ono zabezpieczone pod dygestorium oraz szczegółowo opisane (wraz z imieniem i nazwiskiem osoby kontaktowej).
Z pracowni chemicznej nie wynosimy żadnych materiałów bez pozwolenia nauczyciela.
Sprzątamy stanowiska po zakończonej pracy i myjemy bardzo dokładnie szkło laboratoryjne, tak aby osoba, która będzie pracowała na naszym stanowisku, była bezpieczna.
Po zakończonych doświadczeniach wszystkie odpady wylewamy lub wyrzucamy do przeznaczonych do tego miejsc, np. stłuczki szklane, zlewki organiczne z fluorowcami, zlewki organiczne bez fluorowców, zlewki nieorganiczne, zlewki z metalami ciężkimi. W razie wątpliwości pytamy nauczyciela. Do zlewu nie wolno wrzucać żadnych substancji stałych (papierów, szkła, metali, substancji chemicznych itp.).
Po wykonaniu doświadczeń myjemy starannie ręce.
Wszystkie wypadki, takie jak np. skaleczenia, oparzenia lub rozlanie się substancji, zgłaszamy nauczycielowi.
Jak prawidłowo przeprowadzać podstawowe czynności laboratoryjne?
czynności, których opanowanie jest podstawowym warunkiem właściwej pracy eksperymentalnej; kolejność ich wykonywania nie jest dowolna, a znajomość czynności stanowi konieczny element do uzyskania poprawnych wyników i zapewnienia bezpieczeństwa w laboratorium
W jaki sposób bezpiecznie zbadasz zapach czterech cieczy: octu, aromatu do ciasta, zmywacza do paznokci i wody?
Sformułuj problem badawczy oraz hipotezę. Następnie wskaż niezbędny zestaw odczynników chemicznych oraz szkła laboratoryjnego. Zapisz, w jaki sposób przeprowadzić doświadczenia, i sformułuj obserwacje. Następnie zweryfikuj hipotezę i wyciągnij wnioski.
To doświadczenie możesz również wykonać w domu pod okiem osoby dorosłej, używając naczyń kuchennych. Wykonaj doświadczenie w okularach i rękawicach ochronnych.
Czy wiesz, jaki sposób można bezpiecznie zbadać zapach czterech substancji: octu, aromatu do ciasta, zmywacza do paznokci i wody?
Zapoznaj się z przebiegiem poniższego doświadczenia, a następnie wykonaj polecenie.
Problem badawczy: W jaki sposób można bezpiecznie badać zapach nieznanych środków, np. spożywczych i kosmetycznych?
Hipoteza: Badanie zapachu należy przeprowadzać z zachowaniem szczególnych środków ostrożności, delikatnie nawiewając ich pary ruchem ręki w stronę nosa.
Co było potrzebne:
statyw do probówek;
probówki;
woda;
aromat do ciasta;
ocet;
zmywacz do paznokci.
Przebieg doświadczenia: Do każdej z czterech probówek wlano kolejno niewielką ilość: wody, aromatu do ciasta, zmywacza do paznokci i octu. Następnie każdą z probówek z badanymi substancjami powąchano, poprzez zbliżenie na odległość ok. cm od nosa, a następnie skierowanie pary substancji, nawiewając je ręką w stronę nosa.
Obserwacje:
Nie można wyczuć zapachu substancji znajdującej się w pierwszej probówce.
Z drugiej probówki wydobywa się przyjemny zapach.
Wyczuwalny jest charakterystyczny zapach.
Wyczuwalny jest charakterystyczny, ostry, nieprzyjemny zapach.
Weryfikacja hipotezy:
Wszystkie substancje należy wąchać ostrożnie, ponieważ niektóre z nich mają ostre, drażniące zapachy.
Pamiętaj! Takie postępowanie uchroni Cię przed podrażnieniem błon śluzowych, a czasem również przed zatruciem.
Wnioski:
Woda jest bezwonna.
Aromaty do ciasta mają przyjemne zapachy, dlatego nazywane są olejkami zapachowymi.
W trzeciej probówce znajduje się zmywacz do paznokci, którego zapach pochodzi najczęściej od acetonu.
Ocet, znajdujący się w czwartej probówce, jest substancją o drażniącym zapachu. Po otwarciu butelki z octem wyczuwa się charakterystyczny, nieprzyjemny zapach.
Problem badawczy:
W jaki sposób można bezpiecznie badać zapach nieznanych środków, np. spożywczych i kosmetycznych?
Hipoteza:
Badanie zapachu należy przeprowadzać z zachowaniem szczególnych środków ostrożności, delikatnie nawiewając ich pary ruchem ręki w stronę nosa.
Lub:
Badanie zapachu należy wykonać, zbliżając bezpośrednio do nosa badaną substancję.
Uwaga! Pamiętaj, że hipoteza to założenie oparte na prawdopodobieństwie, wymagające sprawdzenia.
Co będzie potrzebne:
statyw do probówek;
probówki;
woda;
aromat do ciasta;
ocet;
zmywacz do paznokci.
Opis doświadczenia chemicznego (instrukcja):
Do probówek nalano niewielkie ilości
wody
aromatu do ciasta
zmywacza do paznokci
octu
Zbliżono probówki z badanymi substancjami na odległość ok. cm od nosa, a następnie skierowano pary substancji, nawiewając je ręką w stronę nosa.
Obserwacje:
Nie można wyczuć zapachu substancji znajdującej się w pierwszej probówce.
Z drugiej probówki wydobywa się przyjemny zapach,
Wyczuwalny jest charakterystyczny zapach.
Wyczuwalny jest charakterystyczny, ostry, nieprzyjemny zapach.
Wnioski:
Woda jest bezwonna.
Aromaty do ciasta mają przyjemne zapachy, dlatego nazywane są olejkami zapachowymi.
W trzeciej probówce znajduje się zmywacz do paznokci, którego zapach pochodzi najczęściej od acetonu.
Ocet, znajdujący się w czwartej probówce, jest substancją o drażniącym zapachu. Po otwarciu butelki z octem wyczuwa się charakterystyczny, nieprzyjemny zapach.
Zapachy a zmysł węchu
To, co powszechnie nazywamy zapachem, stanowi w istocie wrażenie zapachowe, czyli zdolność substancji do pobudzania narządu węchu. W zależności od doświadczenia i indywidualnych właściwości człowieka, jego opis może być jednowyrazowy lub przybrać formę specjalistycznego opracowania (np. dla przemysłu perfumeryjnego).
Właściwym organem zmysłu węchu jest nabłonek węchowy, który znajduje się w górnej części jamy nosa i stanowi obszar ok. w każdym otworze nosowym. Komórki węchowe kontaktują się z powietrzem przez system wypustek zaopatrzonych w rzęski, gdzie znajdują się receptory, podczas gdy drugi koniec komórki, dzięki swojej wydłużonej części (akson długości – cm), ma dostęp do mózgu. Co ciekawe, zmysł węchu słabnie wraz z wiekiem, ale same komórki są odnawiane przez całe życie organizmu.
Zmysł słuchu
Słuch pogarsza się z wiekiem. Dzięki prostemu testowi możesz sprawdzić, jakie częstotliwości słyszysz, a jakich nie. Zależy to od komórek w uchu wewnętrznym, które, jeśli ulegną uszkodzeniu, już nigdy się nie zregenerują.
Wyszukaj w Internecie symulator testujący słuch, emitujący dźwięki o różnej częstotliwości (ang. How Old Are Your Ears? Hearing Test), a następnie sprawdź swój słuch. Pamiętaj, że profesjonalny test można wykonać wyłącznie w gabinecie laryngologicznym.
W jaki sposób przenosimy substancje ciekłe w laboratorium?
W jaki sposób używać palnika spirytusowego i jak ogrzewać ciecz w probówce?
W pracowni chemicznej każdy odczynnik chemiczny oznaczony jest znakiem graficznym, czyli piktogramem. Znaki te określają rodzaj zagrożenia, z jakim możemy mieć do czynienia podczas używania danego odczynnika chemicznego.
Podsumowanie
W pracowni chemicznej trzeba przestrzegać zasad regulaminu BHP (bezpieczeństwa i higieny pracy).
Do wykonywania eksperymentów chemicznych należy używać specjalnego szkła i sprzętu laboratoryjnego oraz naczyń laboratoryjnych.
Planując doświadczenie, trzeba pamiętać o racjonalnym użyciu odczynników, aby ograniczyć ilość powstających odpadów.
Doświadczenia chemiczne należy wykonywać na stole laboratoryjnym, zgodnie z technikami pracy laboratoryjnej, pamiętając o zachowaniu zasad BHP i porządku.
Słownik
wysokie, wąskie naczynie ze skalą, używane do pomiaru objętości cieczy
naczynie w kształcie stożka z wąską szyjką i płaskim dnem
naczynie o zaokrąglonym kształcie: płaskodenne (o długiej szyjce, służące do przechowywania odczynników) lub okrągłodenne (o krótkiej szyjce, służące do ogrzewania cieczy)
pomieszczenie, w którym wykonuje się eksperymenty badawcze
naczynie w kształcie stożka z rozszerzonym wlotem i zakończone wąską rurką, służące do wlewania cieczy do kolb, butelek itp.
stosuje się ją do trzymania probówki, w której wykonuje się reakcję chemiczną; wykonana z drewna
rodzaj palnika gazowego, który jest wypełniony gazem ziemnym (głównie metanem) lub mieszaniną propan‑butan
palnik stosowany w laboratoriach szkolnych, wypełniony denaturatem lub spirytusem
rurka szklana lub wykonana z tworzywa sztucznego, służąca do przenoszenia i odmierzania cieczy
służy do kontrolowanego podgrzewania zawartości kolb okrągłodennych
małe cylindryczne naczynie laboratoryjne, najczęściej szklane, służące do przeprowadzania prostych reakcji chemicznych
metalowy pręt na ciężkiej podstawie, służący do mocowania części aparatury
stosuje się je do przenoszenia niewielkich ilości żrących substancji, do umieszczania na szalkach wagi substancji, do wydobywania proszków z kolb, umieszczania szklanej aparatury w łaźniach myjących, spalania niektórych metali
naczynie ognioodporne, używane do ogrzewania ciał stałych w wysokich temperaturach
urządzenie do pomiaru masy ciał stałych i cieczy w naczyniach
cylindryczne naczynie używane do przechowywania i ogrzewania cieczy
Ćwiczenia
Zaznacz odpowiednie pola obok, wskazując, czy zdania te są prawdziwe, czy fałszywe.
Prawda | Fałsz | |
Laboratoria chemiczne to pomieszczenia, w których można przeprowadzać analizy oraz zabiegi medyczne. | □ | □ |
Każdy etap eksperymentowania: jego przygotowanie, przeprowadzenie oraz zakończenie wymagają zachowania zasad bezpieczeństwa i przestrzegania reguł pracy laboratoryjnej. | □ | □ |
Bagietka to nazwa szklanego pręcika używanego w laboratorium np. do mieszania cieczy. | □ | □ |
Podczas ogrzewania cieczy należy trzymać probówkę nieruchomo w płomieniu palnika, aby nie doprowadzić do gwałtownego wrzenia i wyrzucenia jej zawartości na zewnątrz. | □ | □ |
Do nazw szkła laboratoryjnego dopasuj charakteryzujące je opisy, łącząc w pary odpowiednie elementy.
naczynie o zaokrąglonym kształcie (płaskodenne lub okrągłodenne) i wąskiej szyjce, służące do przechowywania i ogrzewania cieczy, wysokie, wąskie naczynie ze skalą, używane do pomiaru objętości cieczy, cylindryczne naczynie używane do przechowywania i ogrzewania cieczy, naczynie w kształcie stożka z rozszerzonym wlotem i zakończone wąską rurką, służące do wlewania cieczy do kolb, butelek itp.
kolba | |
zlewka | |
cylinder miarowy | |
lejek |
Do nazw sprzętów laboratoryjnych dopasuj charakteryzujące je opisy, łącząc w pary odpowiednie elementy.
służy do umocowania lejka podczas sączenia, naczynie ognioodporne używane do ogrzewania ciał stałych w wysokich temperaturach, narzędzie do chwytania gorących przedmiotów, wykonane z metalu lub drewna, spirytusowy lub Bunsena, używany w laboratorium np. do podgrzewania cieczy
szczypce | |
tygiel | |
metalowe kółko | |
palnik |
Które z zaprezentowanych poniżej czynności laboratoryjnych zostały wykonane poprawnie?
Bibliografia
Kulawik J., Kulawik T., Litwin M., Podręcznik do chemii dla klasy siódmej szkoły podstawowej, Nowa Era, Warszawa 2020.
Kulawik J., Kulawik T., Litwin M., Podręcznik do chemii dla klasy ósmej szkoły podstawowej, Nowa Era, Warszawa 2020.
Łasiński D., Sporny Ł., Strutyńska D., Wróblewski P., Podręcznik dla klasy siódmej szkoły podstawowej, MAC Edukacja, Kielce 2020.