Turvallinen työskentely laboratoriossa - oppilaan ohje

Transkriptio

1 Tekijät: Hanna Hankaniemi Laura Piipponen Uusi työohje Turvallinen työskentely laboratoriossa - oppilaan ohje Työn tavoitteet Tavoitteena on antaa ohjeita ja neuvoja, miten voit välttää työtapaturmat työskennellessäsi laboratoriossa. Toisin sanoen, tässä työkokonaisuudessa halutaan opettaa sinulle miten laboratoriossa tulee toimia, jotta vielä tuntien loputtua näet molemmilla silmilläsi eikä ihosi ole hapon polttamaa. Laboratoriossa työskenteleminen on hauskaa ja turvallista, kunhan muistat tietyt perussäännöt ja varotoimenpiteet. Työtä suorittaessasi pääset tutustumaan laboratorioissa yleisesti käytettäviin laboratoriovälineisiin ja kemian kokeellisuuteen. Työ on jaettu kolmeen osaan; Suojavälineiden tärkeys, Tulen käsittely ja palojen sammuttaminen laboratoriossa ja Oikeanlainen kuumentaminen. Suojavälineiden tärkeys Lue työohje läpi huolellisesti. 1) Mitä suojavälineitä tiedät olevan laboratoriossa? 2) Tutki ohjetta ja pohdi, minkälaisia suojavälineitä työn suorittamisen aikana tulisi käyttää? Miksi? 3) Pohdi minkälaisia työturvallisuuteen liittyviä vaaroja työn tekeminen voi aiheuttaa? Voiko näitä riskejä välttää? 4) Miksi silmien suojaaminen on erityisen tärkeää?

2 Työvälineet Suolahappo, rikkihappo tai typpihappo (väh. 6M) Natriumbikarbonaatti liuos (1M) Natriumhydroksidi (väh. 6M) Kananmunan valkuainen Petrimalja Pipettejä Piirtoheitin (jos opettaja tekee demona) Permanent tussi Työohje 1. Piirrä iso silmän kuva petrimaljan pohjalle permanent tussia käyttäen. 2. Riko kananmuna ja erottele varovasti valkuainen petrimaljalle. Keltuaisen voit heittää pois. 3. Tiputa nyt muutama tippa vahvaa happoa pipetillä kananmunan valkuaiseen. Mitä tapahtuu? 4. Yritä neutraloida tapahtunut muutos lisäämällä vettä ja/tai natriumbikarbonaattiemästä toisella pipetillä hapon päälle. 5. Onnistuitko kumoamaan tapahtuneen? 6. Tutki vielä työsi tuloksia. Miten tällainen lopputulos vaikuttaisi näkökykyysi? 7. Voit toistaa kokeen käyttäen jotain muuta lähtöainetta. Tulen käsittely ja palojen sammuttaminen laboratorioissa Havainnoi opettajan suorittama demonstraatio ja vastaa seuraaviin kysymyksiin. 1) Mitä opettaja kuumensi upokkaassa? 2) Mitä tapahtui, kun paloa "yritettiin sammuttaa" vedellä?

3 3) Millä keinolla opettaja sai tulen sammumaan? 4) Etsi laboratorioluokastasi erilaisia sammutusvälineitä. Kirjoita jokaisen löytämäsi sammuttimen perään, minkälaisen palon sammuttamiseen kyseinen väline mielestäsi soveltuu. Palosammutin 1) Tutki ohjetta ja pohdi, minkälaisia suojavälineitä työn suorittamisen aikana tulisi käyttää? 2) Pohdi minkälaisia työturvallisuuteen liittyviä vaaroja työn tekeminen voi aiheuttaa? Voiko näitä riskejä välttää? Työvälineet 1 tuikku tai matala kynttilä 2 keitinlasi 3 keittopullo (100ml) 4 lasiputkellinen korkki 5 kumiletkua 6 lusikka 7 tulitikut 8 leivinjauhetta 9 5ml etikkaa Työn toteutus 1. Aseta kynttilä palamaan keitinlasin pohjalle. 2. Mittaa 100ml keittopulloon teelusikallinen leivinjauhetta. Lisää 5ml etikkaa. 3. Sulje pullo korkilla, jossa on lasiputki. Ravistele pulloa varovasti. 4. Liitä korkin lasiputkeen kumiletku. Ohjaa kumiletkun toinen pää lähelle keitinlasin pohjaa. 1) Mitä tulipalo tarvitsee palaakseen?

4 2) Miksi valmistamasi sammutin sammutti kynttilän? Oikeanlainen kuumentaminen 1) Millaisia vaaratilanteita huolimaton kuumentaminen voi aiheuttaa? (esim. liuoksen kuumentaminen koeputkessa) 2) Suunnittele toimintaohjeita joilla voi välttää näitä vaaratilanteita. Pohdi, onko suojavälineistä apua kuumentamisen yhteydessä. Havainnoi nyt opettajan tekemää demonstraatiota ja vastaa seuraaviin kysymyksiin. 1) Mitä nallekarkille tapahtui kun se pudotettiin koeputkeen? 2) Mieti syitä, miksi demonstraatio tehtiin vetokaapissa? 3) Mitä vaaratilanteita työn tekeminen aiheutti? 4) Suorittiko opettaja työn noudattaen työturvallisuus ohjeita? Oliko työn suorittaminen mielestäsi turvallista?

5 Tekijät Hanna Hankaniemi Laura Piipponen Uusi työohje Turvallinen työskentely koululaboratoriossa - Opettajan ohjeistus Lyhyt kuvaus työstä Työssä tehdään muutamia yksinkertaisia kokeellisia töitä ja demonstraatioita, joiden avulla oppilaille opetetaan kuinka laboratoriossa työskennellään turvallisesti ja havainnollistetaan miksi turvallisuusohjeiden noudattaminen on erittäin tärkeää. Työssä käydään läpi suojavälineiden käyttö ja osoitetaan niiden hyöty, palautetaan mieleen palamisen edellytykset ja opetetaan oikeanlainen sammuttaminen sekä käydään läpi muutamia laboratoriokäytäntöjä, kuten oikeanlainen kuumentaminen. Ohessa voi kerratta pakkauksien varoitusmerkkejä sekä jätteiden oikeanlaista hävittämistä. Työkokonaisuus on suunniteltu peruskoulun 7.-luokalle ja työt on valittu niin, että ne motivoivat kemian opiskeluun ja toimivat johdatuksena kokeelliseen kemiaan. Työkokonaisuus sopii myös lukion 1.-kurssille, mikäli on tarvetta kerrata työturvallisuusteemaa. Lukiossa töiden teoriaosuutta on kuitenkin syvennettävä. Työn tavoite Tavoitteena on saada oppilaat ymmärtämään turvallisten työtapojen merkitys kaikessa laboratoriotoiminnassa. Työllä halutaan luoda oppilaille heti alusta alkaen oikeanlainen suhtautuminen eri kemikaaleihin, suojavälineiden käyttöön. Lisäksi tavoite on luoda oppilaille oikeanlainen toimintamalli minkä tahansa kokeellisen työn suorittamiseen ja käydä läpi sen alueet kuten huolellinen valmistautuminen ja ohjeisiin tutustuminen, tarkka työskentely ja ohjeiden tarkka noudattaminen, turvallisuuden huomioon ottaminen jokaisessa työskentelyvaiheessa ja jätteiden oikeanlainen hävitys. Työn tavoite on myös tutustuttaa oppilaat laboratoriovälineisiin ja yksinkertaiseen kemialliseen kokeellisuuteen. OPS- kytkentä ja ajankäyttö Yläkoulun opetussuunnitelman perusteissa mainitaan tavoitteeksi, että oppilas oppii työskentelemään turvallisesti ja ohjeita noudattaen sekä ottamaan vastuuta kemiallisten aineiden käytössä ja jätteiden käsittelyssä. Opetussuunnitelman mukaan, opetuksen tulisi perustua oppilaiden omakohtaiseen tutkivaan ja kokeelliseen työskentelyyn yksin tai pienissä ryhmissä. Opetuksessa tulisi kiinnitetään huomiota turvallisuuteen sekä laboratoriossa että maastossa. Myös lukion opetussuunnitelmaan työtuvallisuus liittyy läheisesti. Työtä voi käyttää myös lukion ensimmäisellä kurssilla, jolloin voidaan kerrata yläasteella opitut turvalliset työskentelytavat.

6 Opettaja voi näin varmistaa, että kaikki oppilaat hallitsevat turvallisen työskentelyn perusteet ja ovat valmiita laboratoriotyöskentelyyn. Jos työtä käytetään lukiossa, on sen teoriapohjaa laajennettava vastaamaan lukiotason kemian hallintaa. Vastaavasti muutamia töitä joudutaan ehkä jättämään pois niin, että ohjelman ehtii käymään läpi yhden oppitunnin aikana. Työ soveltuu kaksoistunnille tai 75 minuutin oppitunnille. Työtä voi tehdä myös lyhennettynä versiona tai siitä voi poimia vain tiettyjä osioita omaan opetukseen. Työn valmistelut ja pedagoginen toteutus Työt tehdään pienissä ryhmissä tai pareittain, opettaja suorittaa demonstraatiot. Töiden valmistelut kannattaa tehdä huolella (ks. liitteet) ja miettiä omaan opetukseen soveltuva toteutustapa. Seuraavassa käydään läpi yksi mahdollinen työn toteutustapa. Suojavälineiden tärkeys: Työssä opitaan miten tärkeää silmiä on suojata työskentelyn aikana. Ennen työn suoritusta on hyvä keskustella, mitä yhteistä ihmisen silmällä ja munan valkuaisella on niin, että oppilaat osaavat liittää työhön turvallisuusnäkökulman. Todetaan, että kummatkin sisältävät proteiineja, jotka tuhoutuvat joutuessaan kosketuksiin vahvojen happojen tai emästen kanssa. Niiden rakenne rikkoutuu (denaturoituu) aivan kuten liian kuumassa tapahtuu (siksi oppilaalla ei voi olla 45astetta kuumettakaan - proteiinit denaturoituisivat). Lisäksi on hyvä tarkistaa oppilaiden ohjeessa olevat etukäteistehtävät niin että he ovat huomioineet kaikki turvallisuusnäkökohdat ja toimivat työskentelyn aikana oikein. Työtä tehdessä on hyvä tehdä havaintoja ja vastata työssä esitettyihin kysymyksiin. - Mitä tapahtuu kun happo/emästä lisätään valkuaiseen? Vastaus: Kananmunan valkuainen hyytelöityy tai muuttuu valkoiseksi kun proteiinit koaguloituvat. - Onnistuuko muutoksen kumoaminen emäksen avulla? Vastaus: Kyllä koska tapahtuu neutraloituminen. Neutralointi on reaktio, jossa happo ja emäs kumoavat toisensa ja ph on jälleen neutraali ja proteiinien toimintakyky palautuu Tässä vaiheessa on hyvä pohtia myös sitä miten tämä vaikuttaa silmään? Vastaus: Jos silmään mennyt happo huuhdellaan nopeasti runsaalla vedellä se ei ehdi tehdä niin paljon tuhoa silmän pinnalla ja neutraloituu Työn koonti voi tapahtua oppilaille annettavien pohdintatehtävien kautta - Miten tällainen vaikuttaa näkökykyyn? Vastaus: Silmä voi pahimmassa tapauksessa sokeutua - Miten tämä olisi voitu estää? Vastaus: Käyttämällä suojalaseja Loppuun on hyvä todeta, että silmät ovat hyvin herkkiä kaikille laboratoriossa oleville aineille ja niitä kannattaa suojata. Lisäksi voidaan käydä läpi toimintaohje mitä tulee tehdä, jos silmään

7 roiskuu jotain (Esitellään silmäsuihkun käyttö ja korostetaan sitä että silmää tulee huuhdella runsaalla juoksevalla vedellä ja tarpeeksi kauan). Tulen käsittely ja palojen sammuttaminen laboratoriossa Työssä rasvapalo opitaan että palavaa rasvaa ei koskaan saa yrittää sammuttaa vedellä vaan se on aina sammutettava tukahduttamalla Ennen työn demonstroimista voi oppilaita kysellä millaisia sammutuskeinoja he tietävät. Työtä tehdessä voidaan miettiä - Miksi rasva roiskuu? Vastaus: Vesi ei liukene rasvaan vaan painuu sen alle ja kiehuessa levittää palavan rasvan kaikkialle ympäristöön.. - Ennen varsinaista sammuttamista voi kysyä miten palo olisi hyvä sammuttaa? Vastaus: Tukahduttamalla Heti demonstraation perään voivat oppilaat tehdä itse palosammuttimen. Työssä palosammutin opitaan että palamista ei tapahdu jos happea ei ole riittävästi saatavilla. Työ antaa siis kemiallista pohjaa tulen sammumiselle ja palamisreaktiolle. Ennen työtä on hyvä miettiä oppilaiden kanssa mitä palamisreaktiossa oikein tapahtuu ja millaiset aineet voivat palaa lisäksi on hyvä käydä läpi oppilaan ohjeessa olevat etukäteistehtävät. Vastaus: Palaessa aine yhtyy happeen. Voidaan todeta ettei palaminen aina näy liekkinä vaan esimerkiksi ruostuminen on palamista. Työtä suorittaessa tehdään havainto, että etikan ja leivinjauheen seos kuplii ja kun kaasu johdetaan kynttilään se sammuu. Voidaan miettiä - Mitä kaasu on? Vastaus: Hiilidioksidia - Miksi kynttilä sammuu? Vastaus: Se ei saa tarpeeksi happea kun hiilidioksidi johdetaan lähelle tulta Töiden koonnissa on hyvä painotta erilaisia sammutusmenetelmiä ja käydä läpi toimintamalli mitä tehdään jos laboratoriossa syttyy tulipalo. Lisäksi voidaan miettiä mitä voi kotona tehdä jos kotona syttyy tulipalo. Pienien palovammojen hoito voidaan myös käydä lyhyesti läpi. Oikeanlainen kuumentaminen Vaikka demonstraatio nallekarkkikanuunan teoria on liian vaikeaa oppilaille tämän työn tarkoitus tässä yhteydessä onkin osoittaa, miten oikeanlainen kuumentaminen tapahtuu ja mitä pitää ottaa huomioon kun kuumennetaan eri aineita. Ennen demonstraation tekoa olisi hyvä keskustella erilaisista kuumennustavoista. Todetaan että toiset reaktiot tapahtuvat hyvin voimakkaasti. Demonstraation aikana oppilaiden tulee havainnoida mitä tapahtuu ja kirjoittaa havainnot ja opettajan toimintatavat ylös.

8 Koonti on tässä työssä tärkeää. Koonti voidaan tehdä pohdinnan kautta. Voidaan käydä läpi oppilaan ohjeessa olevat kysymykset ja käydä läpi ainakin seuraavat asiat: - Aineet saattavat reagoida kiivaasti keskenään tai tulen kanssa. - Reaktioissa saattaa vapautua kaasuja jotka ovat myrkyllisiä. Kaasujen haitallisuus luokkahuoneessa ja lähiympäristössä minimoidaan tekemällä reaktio vetokaapissa. - Koeputkikuumennuksen perus periaatteet: o Mistä kohtaa ainetta pitää sulattaa (nesteen rajapinnasta) o Koeputken suun on osoitettava poispäin (ei itseen eikä muihin oppilaisiin päin) o Jos kuumentaa herkkiä aineita koeputkea ei saa pitää pahimmassa liekissä koko ajan ja sitä on hyvä sekoittaa heiluttamalla putkea välillä Jos aikaa on voivat oppilaat koittaa kuumentaa esimerkiksi vettä koeputkessa. Näin he voivat koittaa kuumentamista ja opetella samalla bunsenliekin käyttöä. Arviointi Arvioinnissa tulee kiinnittää huomiota oppilaan omaksumiin asenteisiin sekä toiminta- ja työskentelytapoihin laboratoriossa töiden aikana. Työn avulla voi käydä melko monipuolisesti läpi turvallisten työskentelymenetelmien merkityksen laboratoriossa. Monesti oppilaat eivät suhtaudu niihin oikeanlaisella asenteella vaan vähättelevät niiden merkitystä. Oikeanlaisten toimintatapojen oppimisen lisäksi työ opettaa oppilaita suhtautumaan vakavammin turvallisuutta koskeviin asioihin ja osoittaa miten helposti tapaturmat ovat estettävissä. Arvioinnissa tulee ottaa huomioon oppilaan kyky ymmärtää ja sisäistää eri vaaratilanteet ja niiden ennaltaehkäisy.

9 Liite 1. Suojavälineiden tärkeys Työ: Happoa silmässä Johdanto Työn tarkoitus on demonstroida oppilaille, miksi kemian tunnilla on tärkeää käyttää suojavarusteita ja etenkin suojasilmälaseja koko oppitunnin ajan. Työturvallisuus Suojasilmälasien käyttö Happojen ja emästen reaktiivisuus Huomioi, että kaikki vahvat hapot ja emäkset ovat myrkyllisiä sekä hengitettynä että kosketettaessa. Työvälineet Suolahappo, rikkihappo tai typpihappo (väh. 6M) Natriumbikarbonaatti liuos (1M) Natriumhydroksidi (väh. 6M) Kananmunan valkuainen Petrimalja Pipettejä Piirtoheitin (jos opettaja tekee demona) Permanent tussi Valmistelu Piirrä iso silmän kuva petrimaljan pohjalle permanent tussia käyttäen. Riko kananmuna ja erottele varovasti valkuainen petrimaljalle. Keltuaisen voit heittää pois. Huom! Työn voi toteuttaa myös demonstraationa jolloin petrimalja, jossa on silmänkuva ja kananmunan valkuaista, kannattaa laittaa piirtoheittimen päälle. Työn suoritus Tiputa nyt muutama tippa vahvaa happoa pipetillä kananmunan valkuaiseen. Mitä tapahtuu? Yritä neutraloida tapahtunut muutos lisäämällä vettä ja/tai natriumbikarbonaattiemästä toisella pipetillä hapon päälle. Onnistuitko kumoamaan tapahtuneen? VINKKI: Neutralointi on reaktio, jossa happo ja emäs kumoavat toisensa ja ph on jälleen neutraali. Tutki vielä työsi tuloksia. Miten tällainen lopputulos vaikuttaisi näkökykyysi? Voit toistaa kokeen käyttäen jotain muuta lähtöainetta VINKKI: Typpihappo aiheuttaa värinmuutoksen keltaiseen ja natriumhydroksidi kovettaa valkuaisen. Selitys: Kanamunan valkuainen (kuten silmäkin) sisältävät proteiineja, jotka tuhoutuvat joutuessaan kosketuksiin vahvojen happojen tai emästen kanssa. Niiden rakenne rikkoutuu (denaturoituu) aivan

10 kuten liian kuumassa tapahtuu (siksi oppilaalla ei voi olla 45 astetta kuumettakaan - proteiinit denaturoituisivat). Lähde: Flinn Scientific Inc. Meszaros, M., Cesa, I., Flinn, L., Chemistry Safety Demonstrations. (Suomennos Tiina Kero, Kemman kansio, Työohjeet) Liite 2. Tulen käsittely ja palojen sammuttaminen laboratoriossa Demonstraatio: Rasvapalo Johdanto: Työn tarkoitus on havainnollistaa ettei rasvapaloa pidä yrittää sammuttaa vedellä Työturvallisuus: Työ on tehtävä vetokaapissa Ohjeen määriä noudatettava tarkasti Astian on oltava kallellaan vetokaapin takaseinää päin Varo räiskeitä Älä avaa vetokaappia ennen kuin savu on hälvennyt Työvälineet: Kuumennusvälineet Hehkutusupokas tai pieni metalliastia Pitkä lasiputki Työn suoritus: Kuumenna vetokaapissa pienessä metalliastiassa tai hehkutusupokkaassa yhtä teelusikallista paistinrasvaa tai ruokaöljyä kunnes rasva syttyy palamaan Lisää pitkällä lasiputkella vettä palavaan rasvaan Selitys: Veden lisääminen saa aikaan sen, että koko vetokaappi on tulimerenä ja rasvaroiskeita leviää ympäriinsä. Vesi ei liukene rasvaan vaan painuu sen alle ja kiehuessa levittää palavan rasvan kaikkialle ympäristöön.. Lähde: Kemian demonstraatio opas, 1.painos; sivu 54. Työ: Palosammutin Johdanto: Työn tarkoitus on havaita, että palamiseen tarvitaan happea ja jos palon saa eristettyä hapesta, se sammuu. Tärkeänä tavoitteena, että oppilaat ymmärtävät palon kemiallista taustaa. Työturvallisuus: Suojalasien käyttö Varottava etteivät hiukset pääse kosketuksiin liekin kanssa

11 Oikeanlainen työskentely ettei palo pääse leviämään Työvälineet: Tuikku Keitinlasi Keittopullo (100ml) Lasiputkellinen korkki Kumiletkua Lusikka Tulitikut Leivinjauhetta Etikkaa Työn suoritus: Aseta kynttilä keitinlasin pohjalle palamaan Mittaa 100 ml keittopulloon lusikallinen leivinjauhetta ja lisää sinne hieman etikkaa Sulje pullo lasiputkellisella korkilla ja ravistele sitä varovasti Ohjaa kumiletkun pää lähelle keitinlasin pohjalla palavaa liekkiä. Mitä tapahtuu? Selitys: Leivinjauheen ja etikan reagoidessa keskenään syntyy hiilidioksidia. Kun hiilidioksidi johdetaan muoviputkella lähelle dekantterilasin pohjalla palavaa tuikkua, tuikku sammuu, koska se ei saa tarpeeksi happea. Lähde: Aine ja energia, kemian työkirja, Kurssi 1, painos, s. 121 Liite 3. Oikeanlainen kuumentaminen Demonstraatio: Nallekarkkikanuuna Johdanto: Tätä työtä voi käyttää osoitettaessa nitraattien hyvä hapatuskyky tai vastaavasti alkoholien (useita OH-ryhmiä) hapettuminen. Työturvallisuus: Varo kuumentamasta kaliumnitraattia liian voimakkaasti. Se voi räjähtää. Käytä ehdottomasti suojalaseja Suorita koe vetokaapissa. Työvälineet: Kuumennusta kestävä kuiva koeputki Kaasupoltin Upokaspihdit Kaliumnitraatti (KNO 3 ) Nallekarkkia

12 Työn suoritus: Ota koeputkeen 1-2 senttimetriä kaliumnitraattia ja sulata se varovasti Pudota sulatteeseen nallekarkki tai muuta sokeripitoista tuotetta VINKKI: Nallekarkki kannattaa litistää niin, että se mahtuu hyvin koeputkeen tai siitä voi ottaa vain pienen palan käyttöön. VAROITUS: Tapahtuu voimakas eksoterminen hapetusreaktio ja sokeri syttyy palamaan. Yleensä karkinpala pomppii edestakaisin koeputkessa muodostuvien kaasujen takia. Selitys: Nallekarkissa oleva sokeri hapettuu ja KNO 3 pelkistyy. Jos reaktio tapahtuu täydellisesti tuotteena saadaan vettä ja hiilidioksidia. Lähde: Kemian demonstraatioita, Millat ja Merlinit, MFKA-Kustannus Oy, Lahden Kirjapaino ja Sanomalehti Oy,Lahti 1996