Top.Mail.Ru

Экспериментальные основы химии. Правила работы в лаборатории

11 класс

Поделиться статьей:

Chem

Организация работы в лаборатории

  1. Находиться в лаборатории в одиночку запрещено. Напарник необходим не только для оказания помощи при несчастном случае, но и для взаимного контроля действий, которые могут привести к аварийной ситуации.
  2. Лаборатория требует порядка и сосредоточенности. Рабочее место должно быть организовано так, чтобы ничто не мешало выполнению опыта. Спешка, беспорядок и игнорирование правил безопасности часто становятся причиной травм и аварий.
  3. Перед началом работы нужно знать расположение средств пожаротушения (огнетушителей, ящика с песком, противопожарной кошмы) и аптечки. Важно уметь правильно использовать эти средства в случае необходимости.

Гигиена труда

  1. Приём пищи и напитков, а также курение в помещении, где проводятся химические эксперименты, запрещены.
  2. Для опытов используют только чистую химическую посуду. Остатки предыдущих веществ могут изменить ход реакции или вызвать нежелательные побочные процессы. После завершения работы посуду обязательно тщательно моют.
  3. Во время работы следует поддерживать чистоту и аккуратность. Необходимо избегать попадания реагентов на кожу, так как многие вещества обладают раздражающим или токсическим действием.
Забирай курсы подготовки к ОГЭ и ЕГЭ с жирной скидкой

Обращение с химическими веществами

  1. Запрещается пробовать реактивы на вкус, даже если они считаются безопасными. Запах летучего вещества определяют осторожно: пары направляют к себе лёгким движением ладони, не поднося сосуд близко к лицу и не делая глубокого вдоха.
  2. Все ёмкости с реактивами должны иметь чёткую маркировку. На этикетке указывают название вещества, а при необходимости — дату приготовления раствора. Надпись должна быть разборчивой и прочно закреплённой на сосуде.
  3. Перенося сосуд с реактивом, его держат двумя руками: одной — за горловину, другой — поддерживают снизу. Это снижает риск падения и проливания содержимого.
  4. Запрещается втягивать растворы в пипетку ртом. Для набора жидкости используют специальные приспособления — резиновую грушу, пипеттор или дозатор.

Работа с источниками тепла и нагретыми объектами

  1. При нагревании веществ в пробирках или колбах отверстие сосуда должно быть направлено в сторону от людей. Нельзя смотреть сверху в нагреваемую ёмкость: при вскипании жидкость может выплеснуться.
  2. Горячую стеклянную посуду ставят только на термостойкие подставки (керамическую плитку или асбестовую сетку). Нагрев проводят постепенно. При работе с раскалёнными предметами используют держатели или термостойкие перчатки.
  3. Работающие горелки, плитки и другие нагревательные приборы нельзя оставлять без присмотра. После эксперимента их обязательно отключают.
  4. По окончании рабочего дня или серии опытов ответственный сотрудник должен перекрыть газ, воду и отключить электроприборы.

Правила обращения с реактивами и отходами

  1. При переливании жидких реактивов сосуд держат этикеткой вверх, а ладонь, поддерживающая дно, одновременно прикрывает эту этикетку от возможных брызг.
  2. Твёрдые реактивы отбирают только чистым и сухим инструментом (шпатель, лопатка, ложка), предназначенным для данного вещества. Использование одного шпателя для разных веществ приводит к загрязнению. После работы инструмент кладут на чистую поверхность (фильтровальную бумагу или керамическую плитку).
  3. Принцип минимальной достаточности: для опыта берётся строго необходимое количество реактива. Избыток, даже если он не был использован, никогда не возвращается в исходную склянку, а утилизируется как отход.
  4. После отбора нужного объёма реактива исходная тара сразу герметизируется родной пробкой и возвращается на место хранения, чтобы избежать путаницы и испарения вещества.
  5. В канализацию запрещено сливать концентрированные кислоты и щёлочи, органические растворители, а также токсичные и легковоспламеняющиеся отходы. Их собирают в специально предназначенные и промаркированные ёмкости с инертной средой.
  6. Концентрированные кислоты и щёлочи разбавляют, медленно добавляя реагент тонкой струёй в большой объём холодной воды при постоянном перемешивании. Это необходимо для равномерного распределения выделяющейся теплоты.
Добавление реагентов
Добавление реагентов.

Средства индивидуальной и коллективной защиты

  1. В лаборатории должны быть средства защиты органов зрения (очки, защитные экраны) и дыхания (маски, респираторы), доступные для немедленного применения.
  2. В каждом помещении размещают комплект противопожарных средств: углекислотные или порошковые огнетушители, ящик с сухим песком и совком, огнестойкое покрывало для изоляции очага возгорания или тушения одежды на человеке.
  3. Использование средств индивидуальной защиты (халат, очки, перчатки, закрытая обувь) и соблюдение норм личной гигиены (мытьё рук после работы) — обязательное условие допуска к проведению экспериментов.

Лабораторная посуда и оборудование

Лабораторная посуда и оборудование — это главные инструменты химика, которые позволяют проводить эксперименты с высокой точностью, воспроизводимостью и безопасностью.

К ним относятся специальные ёмкости и устройства разного объёма и конструкции. Их изготавливают из химически и термически стойких материалов: специальных сортов силикатного стекла (например, пирекса), кварца, фарфора, а в современных лабораториях — также из полипропилена, тефлона и других инертных полимеров.

Главные требования к таким материалам — устойчивость к агрессивным веществам (кислотам, щелочам, органическим растворителям) и способность выдерживать резкие перепады температуры. Это необходимо для безопасной работы с реактивами.

ИзображениеНазваниеПрименение
Мерная химическая посуда
Мензурка
МензуркаИзмерение объёма жидкости
Мерный цилиндр
Мерный цилиндрИзмерение объёма жидкости
Мерный стакан
Мерный стаканИзмерение объёма жидкости
Пипетка с делениями +бюретка
Пипетка с делениями
+ бюретка
Набор объёма жидкости, добавление контролируемого объёма жидкости по каплям
Оборудование для проведения опытов
Штатив для пробирок
Штатив для пробирокЗакрепление пробирок
Лабораторный штатив
Лабораторный штативЗакрепление посуды и оборудования
2.3-8.jpgЛожечкаДля сжигания сухих веществ
Тигельные шипцы
Тигельные шипцыУдерживание горячей посуды
Ручной пробиркодержатель
Ручной пробиркодержательЗакрепление пробирок
Фарфоровая посуда
Ступка с пестиком
Ступка с пестикомДля размельчения сухих веществ
Фарфоровые тигли и чашечки
Фарфоровые тигли и чашечкиДля прокаливания веществ и выпаривания различных растворов
Нагревательные приборы
Спиртовка
СпиртовкаИспользуется для нагревания пробирок, колб и т. д.
Водяная баня
Водяная баняИспользуется для нагревания пробирок, колб и т. д.
Электроплитка
ЭлектроплиткаИспользуется для нагревания стаканов, колб и т. д.
Посуда для проведения опытов
Пробирки
ПробиркиДля проведения опытов
Конические колбы
Конические колбыДля проведения опытов
Круглодонные колбы
Круглодонные колбыДля проведения опытов
Воронки
ВоронкиДля фильтрования растворов — отделения осадка от жидкости
Бумажный фильтр
Бумажный фильтрДля фильтрования растворов
Аппарат Киппа
Аппарат КиппаДля получения газов
Колба Вюрца
Колба ВюрцаДля разделения жидкостей с различной температурой кипения
Эксикатор
ЭксикаторДля сушки веществ
Делительная воронка
Делительная воронкаДля разделения несмешивающихся жидкостей
Обратный холодильник
Обратный холодильникИспользуется для охлаждения и конденсации паров, образующихся при кипении органических жидкостей
Нисходящий холодильник
Нисходящий холодильникИспользуется при дистилляции (перегонке) жидкостей
Шпатель
ШпательОтбор сыпучих веществ
Стеклянная палочка
Стеклянная палочкаПеремешивание жидкостей
Ртутный термометр
Ртутный термометрИзмерение температуры
Бюкс
БюксХранение жидких и твёрдых веществ

Правильный выбор и грамотное использование конкретного типа посуды — не формальность, а необходимое условие успеха опыта. Например, титрование невозможно без бюретки, перегонка жидкостей — без круглодонной колбы и нисходящего холодильника, а экстракция — без разделительной воронки.

Знание лабораторного оборудования, его назначения и правил применения — важная часть химической грамотности. От этого напрямую зависят точность результатов и безопасность работы.

Правила безопасности при работе с едкими, горючими и токсичными веществами, средствами бытовой химии

  1. Разбавляя кислоту, её всегда добавляют в холодную воду, а не наоборот. Концентрированный раствор вливают тонкой струёй в достаточный объём воды, постоянно перемешивая стеклянной палочкой. Если нарушить эту последовательность, возможны перегрев, вскипание и разбрызгивание.
  2. Твёрдые щёлочи — гидроксиды натрия и калия — гигроскопичны и агрессивны. Их берут только пинцетом или щипцами, избегая контакта с кожей. Растворение проводят в фарфоровой посуде, постепенно добавляя небольшие порции вещества к воде при непрерывном перемешивании.
  3. При разливе концентрированной кислоты или щёлочи запрещается использовать для сбора тряпки или бумагу. Место аварии немедленно засыпают абсорбентом — чистым сухим кварцевым песком. После полного впитывания жидкости влажный песок аккуратно собирают неметаллическим совком в специальную химически стойкую тару для безопасной утилизации (промывки и нейтрализации).
  4. При попадании кислоты на кожу сначала удаляют видимые капли (не растирая), затем промывают поражённое место большим количеством холодной проточной воды. После этого участок обрабатывают 2–3%-м раствором гидрокарбоната натрия и наносят нейтральное защитное средство, например вазелин.
  5. При контакте кожи со щёлочью также сначала удаляют капли без растирания, затем длительно промывают водой. Дополнительная обработка проводится слабым (1–2%-м) раствором уксусной или лимонной кислоты.
  6. Работы, сопровождающиеся выделением летучих токсичных веществ (хлор, аммиак, оксиды азота, пары органических растворителей) или мелкодисперсной пыли, выполняют только в вытяжном шкафу при действующей вентиляции.
  7. Перед применением средств бытовой химии — чистящих порошков, растворителей, инсектицидов — необходимо ознакомиться с инструкцией производителя. Дозировки, способ использования и меры защиты (перчатки, проветривание помещения) должны соблюдаться полностью.
  8. Особое внимание следует уделять фармацевтическим препаратам и реактивам с ограниченным сроком годности. Использовать просроченные вещества запрещено: это может привести не только к снижению эффективности, но и к образованию токсичных продуктов разложения.

Регулярная проверка аптечки и лабораторных запасов — обязанность ответственного лица.

Методы разделения смесей и очистки веществ

Смесь — система, состоящая из двух или нескольких веществ, хаотично чередующихся друг с другом в пространстве.

Чистое вещество — физически и химически однородный материал, обладающий определённым комплексом постоянных свойств; содержание примесей в препаратах особой чистоты измеряется миллионными и миллиардными долями процента.

Способы разделения смесей:

  • Отстаивание — это способ, который использует разницу в плотности компонентов для их естественного расслоения под действием гравитации. После прекращения перемешивания более тяжёлая фаза оседает, и слои можно разделить (например, отделить песок от воды или масло от водного раствора).
  • Фильтрование — это способ механического разделения, основанный на различной проницаемости пористого барьера для частиц разного размера. Твёрдые взвешенные частицы (осадок) задерживаются на фильтре, а жидкая фаза (фильтрат) проходит через него.
  • Выпаривание — это процесс удаления летучего растворителя из раствора путём его испарения при нагревании. Он приводит к концентрированию и последующей кристаллизации нелетучего растворённого вещества (например, выделение соли из рассола).
  • Кристаллизация — это процесс выделения вещества из раствора или расплава в виде кристаллов за счёт изменения условий (охлаждения или испарения растворителя). Позволяет получить вещество высокой степени чистоты.
  • Дистилляция (перегонка) — метод разделения жидких смесей, основанный на различии температур кипения компонентов. Включает стадии испарения жидкости и последующей конденсации паров в отдельном приёмнике. Применяется как для разделения и очистки сложных смесей (например, разделение нефти на фракции), так и для получения высокочистых неорганических веществ (например, металлов и неметаллов).
  • Способы разделения смесей

    Однородные смеси (гомогенные)Неоднородные (гетерогенные)
    Дистилляция

    (нефть)

    Фильтрование

    (вода — песок)

    Кристаллизация

    (вода — сахар)

    Отстаивание

    (вода — мел)

    Выпаривание

    (вода — поваренная соль)

    Центрифугирование

    (вода — мел)

    Магнитная сепарация

    (железо — медь)

    Применение некоторых неорганических и органических веществ

    Применение неорганических веществ

    ВеществоПрименение
    СераПолучение резины

    (вулканизация), получение серной кислоты

    Уголь активированныйПоглотитель в фильтрах и при отравлениях
    $O_3$ (озон)Дезинфекция воды
    $Cl_2$ (хлор)Дезинфекция воды, отбеливатель
    $I_2$Антисептик для ран
    $Н_2$Получение аммиака, метанола, насыщенных углеводородов, маргарина (гидрогенизация)
    $Si$Полупроводники
    $Р$ красныйПроизводство спичек, катализатор
    $Al$Сплавы для самолётостроения, фольга, упаковка
    $Cu$Электропровода
    $H_3PO_4$ (ортофосфорная кислота)Пищевая промышленность, получение удобрений
    $H_2SO_4$ (серная кислота)Получение удобрений
    $HNO_3$ (азотная кислота)Получение нитросоединений, взрывчатых веществ и удобрений
    Нитраты (нитрат натрия, нитрат калия, нитрат аммония)Азотсодержащие удобрения (селитры)
    Фосфат, гидрофосфат кальция, суперфосфатФосфорные удобрения
    $SiO_2$ (кварц, кремнезём, песок)Керамика, стекло
    $NaCl$ (поваренная соль)Пищевая промышленность, консервант,

    получение металлического натрия и щёлочи

    $NaHCO_3$ (питьевая/пищевая сода),

    $ (NH_4)_2CO_3$, $Na_2CO_3$

    Разрыхлитель теста, чистящее средство, производство стекла
    $NH_3$ (аммиак)Сырьё для получения удобрений и азотной кислоты
    $NH_3 \cdot H_2O$ (нашатырный спирт)Стеклоочистительные жидкости, используется при потере сознания
    $H_2O_2$Антисептик для ран, отбеливатель
    $СОСl_2$ (фосген)Боевое отравляющее вещество
    $KClO_3$ (хлорат калия, бертолетова соль)Производство спичек, получение кислорода в лаборатории
    $V_2O_5$ (оксид ванадия(V))Катализатор
    $Na_3[AlF_6] $ (криолит)Получение алюминия
    $Al_2O_3$ (корунд, глинозём)Получение алюминия
    $FeS_2$ (пирит)Получение серной кислоты
    $Na_2SiO_3$, $K_2SiO_3$, $H_2SiO_3$Силикатный клей
    $Na_2O_2$, $KO_2$ (пероксиды и надпероксиды)Регенерация воздуха
    $SiC$ (карборунд)Инструменты для сверления

    Применение органических веществ

    ВеществоПрименение
    Углеводороды
    Метан, этан, пропан, бутанТопливо для газовых плит,
    отопления, подогрева воды и приготовления пищи
    МетанПолучение ацетилена с помощью пиролиза
    ЭтанПолучение этена
    КумолПолучение фенола и ацетона
    Бензин, керосинТопливо
    ПарафиныПолучение вазелина, изготовление свечей
    Хлорпроизводные алканов ($CHCl_3$, $CCl_4$)Растворители
    АлкеныПолучение полимеров
    ЭтенПолучение этанола
    АлкадиеныПолучение каучуков
    АцетиленСварка металлов
    Бензол и толуолРастворители
    Кислородсодержащие соединения
    ЭтанолРастворитель, основной компонент алкогольных напитков, топливо
    ЭтиленгликольАнтифриз, производство синтетических волокон и пластмасс
    ГлицеринПищевая и косметическая промышленность, производство тринитроглицерина
    ФенолАнтисептик, производство фенолформальдегидной смолы
    ФормальдегидПроизводство фенолформальдегидной смолы
    АцетонРастворитель
    Уксусная кислотаКонсервирование, производство искусственных волокон и тканей, очистка от накипи
    Простые и сложные эфирыРастворители
    Стеарат/пальмитат натрияТвёрдое мыло
    Лимонная кислотаПищевая промышленность, очистка от накипи
    ЖирыПищевая промышленность, производство маргарина (гидрогенизация ненасыщенных жиров), мыла (омыление жиров)
    Азотсодержащие соединения
    АнилинПроизводство красителей
    ТринитроглицеринЛекарство и взрывчатые вещества
    ТринитротолуолВзрывчатые вещества
    АминокислотыПищевая промышленность и медицина
    Нитробензол и нитроалканыРастворители
    Забирай курсы подготовки к ОГЭ и ЕГЭ с жирной скидкой

    В 100б ты пробьёшь свой
    максимум на экзаменах

    наши лучшие курсы

    Выбери подходящий курс и предмет, чтобы прокачаться и сдать ОГЭ на «5», а ЕГЭ на 80+ баллов

    Выбрать курс

    бесплатные материалы

    Курсы, вебы, чек-листы — всё за 0 ₽

    Забрать за 0 ₽

    Интенсив по поступлению

    Запишись на интенсив по поступлению, чтобы
    взять из ЕГЭ максимум и попасть в вуз мечты

    Записаться
    В 100балльном репетиторе ты пробьёшь свой максимум на экзаменах

    Преимущества подготовки
    в 100балльном

    10+
    лет средний опыт наших преподавателей

    18
    выпускников сдали ЕГЭ
    на 200 из 200 в 2024 году

    300k+
    учеников поступили в вуз мечты с нашей помощью 

    14%
    стобалльников России — наши выпускники

    2 347
    выпускника сдали ЕГЭ на 100 баллов

    Преимущества подготовки в 100балльном

    Запишись
    на бесплатный
    вводный урок

    Познакомим с преподавателями и платформой

    Расскажем про учёбу

    Поможем поставить цель

    • 11 класс
    • 10 класс
    • 9 класс
    • 8 класс
    • 7 класс
    Запись на вводный урок

    Список всех тем