12.1 Laboratoriesikkerhet og metoder

Sikkerhet kommer først

Et kjemilaboratorium er et spennende sted, men også et sted der ting kan gå galt om du ikke vet hva du gjør. Derfor er sikkerhet den aller viktigste faktoren i alt laboratoriearbeid. Heldigvis finnes det gode systemer som forteller deg nøyaktig hva du har med å gjøre.

Før du jobber med et kjemikalie, kan du slå opp i sikkerhetsdatabladet (SDS, Safety Data Sheet). Det er et standardisert dokument med 16 seksjoner som inneholder alt du trenger å vite: identifikasjon av stoffet, fareidentifikasjon, sammensetning, førstehjelpstiltak, brannslukning, hva du gjør ved søl, hvordan du håndterer og lagrer det trygt, hvilket verneutstyr du trenger, fysisk-kjemiske egenskaper, stabilitet, helseeffekter, miljøpåvirkning og avfallshåndtering.

De viktigste advarslene står som faresymboler etter GHS-systemet (Globally Harmonized System) -- et internasjonalt system med piktogrammer alle kan kjenne igjen. De dekker fysiske farer (eksplosiv, brannfarlig, oksiderende, gass under trykk), helsefarer (giftig, etsende, helsefarlig, alvorlig helsefare som kreft og organskade) og miljøfare (giftig for vannmiljø). I tillegg finnes faresetninger: H-setninger (Hazard) som beskriver faren, for eksempel H225 "Meget brannfarlig væske og damp", og P-setninger (Precautionary) som gir forholdsregler, for eksempel P210 "Holdes vekk fra varme og åpen flamme".

Verneutstyr og trygt avfall

Ditt eget vern starter med personlig verneutstyr (PPE). Standardutstyret i et kjemilaboratorium er vernebriller (som beskytter øynene mot sprut og damp), labfrakk (som verner klær og hud), hansker og lukket fottøy (aldri sandaler). Hansketypen velges etter oppgaven: nitrilhansker er allsidige og beskytter mot de fleste kjemikalier, latekshansker er vanlige men beskytter ikke mot organiske løsemidler, og neopren tåler sterke syrer og baser. Ved ekstra risiko finnes ansiktsvisir, åndedrettsvern og hørselsvern. Og noen grunnregler gjelder alltid: ingen mat eller drikke i laben, langt hår skal være samlet, og ingen løse klær som kan henge seg fast.

Når forsøket er ferdig, må kjemisk avfall håndteres forsvarlig for å unngå miljøskade og helserisiko. Avfallet sorteres i kategorier: uorganisk avfall (salter, metallioner, syrer, baser), organisk avfall (løsemidler som aceton og etanol), halogenert avfall (kloroform og diklormetan med Cl, Br eller I), tungmetallavfall (kvikksølv, bly, kadmium) og syre/base-avfall. Reglene er klare: merk beholderen tydelig med innhold og dato, bland aldri ulike typer avfall, og hell aldri i vasken (med mindre det er uttrykkelig tillatt, som fortynnet $\text{NaCl}$). Lever avfallet til et godkjent mottak. Syrer og baser kan ofte nøytraliseres før kassering -- $\text{HCl} + \text{NaOH} \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O}$ gir vanlig saltvann, som fortynnet kan helles i vasken.

Å måle og skille presist

Kjemi krever presisjon, og det starter med nøyaktig volummåling. Ulikt utstyr gir ulik presisjon. Målesylinderen ($\pm 1$-$5$ mL) brukes til grove mål. Pipetter ($\pm 0{,}1$-$0{,}5$ mL) finnes som volumetriske pipetter (for ett bestemt volum, som 25,0 mL) og graderte pipetter (med skala). Byretten ($\pm 0{,}05$ mL) brukes i titreringer for kontinuerlig avlesning. Og målekolben ($\pm 0{,}1$ mL) brukes til å lage løsninger med nøyaktig volum. Når du pipetterer, skyller du først pipetten med løsningen tre ganger, fyller over merket, justerer ned til merket, overfører, og lar resten dryppe ut (du skal ikke blåse ut siste dråpe i en volumetrisk pipette). Avlesningen gjøres ved meniskens bunn for vann (konkav menisk).

For å skille blandinger bruker vi separasjonsteknikker. Filtrering skiller fast stoff fra væske: du heller blandingen gjennom filterpapir (eventuelt en Büchner-trakt med vakuum), og det faste stoffet (residuet) blir igjen på filteret mens væsken (filtratet) renner gjennom. Det brukes til å samle opp utfelte salter som $\text{AgCl}$.

Destillasjon skiller væsker etter ulikt kokepunkt. Væsken med lavest kokepunkt fordamper først, dampen kondenseres i en kjøler og samles som destillat. Enkel destillasjon brukes når kokepunktene er svært ulike (mer enn 25 °C forskjell), som å rense vann fra en saltløsning. Fraksjonert destillasjon, med en kolonne som har mange "teoretiske plater", brukes når kokepunktene ligger nær hverandre, som å skille etanol (78 °C) fra vann (100 °C). Utstyret omfatter en rundkolbe for oppvarming, en kjøler, en oppsamlingskolbe og et termometer som måler damptemperaturen.

Oppsummering

Sikkerhet er det viktigste i laboratoriet. Vi finner informasjon i sikkerhetsdatabladet (SDS), gjenkjenner farer gjennom GHS-faresymboler og H/P-setninger, og verner oss med personlig verneutstyr (vernebriller, labfrakk, riktige hansker, lukket fottøy). Kjemisk avfall sorteres etter type, merkes, blandes ikke, og leveres til godkjent mottak -- syrer og baser kan nøytraliseres til salt og vann.

Presist arbeid krever riktig volummåling, der målesylinder, pipette, byrett og målekolbe gir ulik presisjon, og avlesning gjøres ved meniskens bunn. Separasjonsteknikker skiller blandinger: filtrering skiller fast stoff fra væske, mens destillasjon skiller væsker etter kokepunkt -- enkel destillasjon ved stor forskjell, fraksjonert ved liten forskjell, som å skille etanol fra vann.