บทที่1 ความปลอดภัยและทักษะในปฏิบัติการเคมี

1.1 ความปลอดภัยในการทํางานกับสารเคมี
      การทําปฏิบัติการเคมีส่วนใหญต้องมีความเกี่ยวข้องกับสารเคมี อุปกรณ์และเครื่องมือต่าง ๆ ซึ่งผู้ทําปฏิบัติการต้องตระหนักถึงความปลอดภัยของตนเอง ผู้อื่น และสิ่งแวดล้อม โดยผู้ทําปฏิบัติการ ควรทราบเกี่ยวกับประเภทของสารเคมีที่ใช้ข้อควรปฏิบัติในการทําปฏิบัติการเคมี และการกําจัด สารเคมีที่ใช้แล้วหลังเสร็จสิ้นปฏิบัติการ เพื่อให้สามารถทําปฏิบัติการเคมีได้อย่างปลอดภัย
      1.1.1 ประเภทของสารเคมี 
      สารเคมีมีหลายประเภท แต่ละประเภทมีสมบัติแตกต่างกัน สารเคมีจึงจําเป็นนต้องมีฉลากที่มี ข้อมูลเกี่ยวกับความเป็นอันตรายของสารเคมีเพื่อความปลอดภัยในการจัดเก็บ การนําไปใช้ และการ กําจัด โดยฉลากของสารเคมีที่ใช้ในห้องปฏิบัติการควรมีข้อมูล ดังนี้
 1. ชื่อผลิตภัณฑ์
2. รูปสัญลักษณ์ แสดงความเป็นอันตรายของสารเคมี 
3. คําเตือน ข้อมูลความเป็นอันตราย และข้อควรระวัง

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 ซึ่งสัญลักษณ์ทั้งสองระบบนี้สามารถพบเห็นได้ทั่วไปบนบรรจุภัณฑ์สารเคมี

สำหรับ สัญลักษณ์แสดงความเป็นอันตรายในระบบ NFPA จะ ใช้สีแทนความเป็นอันตรายในด้านต่างๆได้แก่สีแดง แทนความไวไฟ สีน้ำเงินแทนความเป็นอันตรายต่อสุขภาพสีเหลืองแทนความว่องไวในการเกิดปฏิกิริยาเคมี โดยเศษตัวเลข 0-4 เพื่อระบุระดับความเป็นอันตรายจากน้อยไปหามากและช่องสีขาวใช้ใส่อักษรหรือสัญลักษณ์ที่แสดงสมบัติที่เป็นอันตรายด้านอื่นๆ

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

ความน่าเชื่อถือของข้อมูลสามารถพิจารณาได้ 2 ส่วนด้วยกันคือความเที่ยง และความแม่นของข้อมูลโดยความเที่ยงคือ ความใกล้เคียงของค่าที่ได้จากการวัดซ้ำ ส่วนความแม่นคือความใกล้เคียงของค่าเฉลี่ยจากการวัดซ้ำเทียบกับค่าจริง

1.3.1 อุปกรณ์วัดปริมาตร อุปกรณ์วัดปริมาณสารเคมีที่เป็นของเหลวที่ใช้ในห้องปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์มีหลายชนิด แต่ละชนิดมีขีดและตัวเลขแสดงปริมาตรที่ได้จากการตรวจสอบมาตรฐานและกำหนดความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้บางชนิดมีความคลาดเคลื่อนน้อย บางชนิดมีความคาดเคลื่อนมาก ปริมาตรและระดับความหน้าที่ต้องการอุปกรณ์วัดปริมาตรบางชนิดที่นักเรียนได้ใช้ในงานในการทำปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์ที่ผ่านมา เช่นบีกเกอร์ ขวดรูปกรวยกระบอกตวงเป็นอุปกรณ์ที่ไม่สามารถบอกปริมาตรได้แม่นมากพอสำหรับการทดลองในการปฏิบัติการบางการปฏิบัติการ
บีกเกอร์ มีลักษณะเป็นทรงกระบอกปากว่ามีขีดบอกปริมาตรในระดับมิลลิลิตร มีหลายขนาด

ขวดรูปกรวย มีลักษณะคล้ายขนชมพู่มีขีดบอกปริมาตรในระดับมิลลิลิตร มีหลายขนาด

กระบอกตวง มีลักษณะเป็นทรงกระบอกมีขีดบอกปริมาตรในระดับ มิลลิลิตร มีหลายขนาด

ปิเปตต์ เป็นอุปกรณ์วัดปริมาตรที่มีความแม่นยำสูง ใช้สำหรับถ่ายเทของเหลว มี 2 แบบแบบปริมาตรที่มีกระเปาะตรงกลางมีขีดบอกปริมาตร เพียงค่ายเดียวและแบบใช้ตวงมีขีดบอกปริมาตรหลายค่า

บิวเรตต์ เป็นอุปกรณ์สำหรับถ่ายเทของเหลวในปริมาตรต่างๆตามต้องการ มีลักษณะเป็นทรงกระบอกที่มีขีดบอกปริมาตรและมีอุปกรณ์ควบคุมการไหลของของเหลวที่เรียกว่า ก๊อกปิดเปิด ขวดกำหนดปริมาตรเป็นอุปกรณ์สำหรับวัดปริมาตรของของเหลวที่บรรจุอยู่ภายในใช้สำหรับเตรียมสารละลายที่ต้องการความเข้มข้นแน่นอนมีขีดบอกปริมาตรเพียงขีดเดียวมีจุกปิดสนิทขวดกำหนดปริมาตรมีหลายขนาด

ขวดกำหนดปริมาตร เป็นอุปกรณ์สำหรับวัดปริมาตรของเหลวที่บรรจุภายใน ใช้สำหรับเตรียมสารละลายที่ต้องการความเข้มข้นแน่นอน มีขีดบอดปริมาตรเพียงขีดเดียว มีจุกปิดสนิท มีหลายขนาด

การอ่านปริมาตรของของเหลวให้ถูกวิธี ต้องให้อยู่ในระดับสายตา

1.3.2 อุปกรณ์วัดมวล
เครื่องชั่งเป็นอุปกรณ์ที่ใช้สำหรับวัดมวลทั้งที่เป็นของแข็งและของเหลวความน่าเชื่อถือของค่าวัดมวลที่ได้ขึ้นอยู่กับความละเอียดของเครื่องชั่งและวิธีการใช้เครื่องชั่ง เครื่องชั่งมี 2 แบบแบบเครื่องชั่งสามคานและเครื่องชั่งไฟฟ้า

เครื่องชั่งสามคาน

เครื่องชั่งไฟฟ้า

การนับเลขนัยสำคัญ
หลักในการหาเลขนัยสำคัญ
1.เลขทุกตัวที่ไม่ใช่  0  เป็นเลขนัยสำคัญ
2.เลข 0  ที่อยู่ระหว่างตัวเลขนัยสำคัญเป็นเลขนัยสำคัญ  เช่น  506, 1.0345 มีเลขนัยสำคัญ 3 และ 5 ตัวตามลำดับ
3.เลข 0  ที่อยู่ด้านซ้ายสุดไม่เป็นเลขนัยสำคัญ  เช่น 02134 , 0.0056 มีเลขนัยสำคัญ 4 ตัว และ 2 ตัว ตามลำดับ
4. เลข 0 ที่อยู่ด้านขวามือ แต่อยู่หลังจุดทศนิยมเป็นเลขนัยสำคัญ เช่น 452.0, 1.000 ,0.0005000 ทุกตัวมีเลขนัยสำคัญ 4 ตัว
5. เลข 0 ที่อยู่ทางขวามือของเลขจำนวนเต็มแต่ไม่เป็นเลขทศนิยม จะบอกเลขทศนิยมได้ไม่ชัดเจน  เช่น เลข 5000
การบวกลบคูณและหารเลขนัยสำคัญ

 -  การบวกลบเลขนัยสำคัญ ผลลัพธ์ที่ได้จะมีตัวเลขหลังจุดทศนิยมเท่ากับจำนวนตัวเลขหลังจุดทศนิยมที่น้อยที่สุดของตัวเลขที่นำมาบวกลบกัน 

-   การคูณหารเลขนัยสำคัญ  ผลลัพธ์ที่ได้จะมีตัวเลขนัยสำคัญเท่ากับจำนวนตัวเลขนัยสำคัญที่น้อยที่สุดของกลุ่มตัวเลขที่มาคูณหรือหารกัน 

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

หรือถ้าใช้ 4.2 J หารทั้งสองข้างจะได้เป็น

1 = 4.2 J / 1 cal

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: หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิยาศาสตร์ เคมมีเล่ม1 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่4