ایمنی آزمایشگاه و کار با وسایل شیشه‌ای

وارد شدن به آزمایشگاه شیمی معدنی مثل نشستن پشت فرمان است: تا وقتی قواعد را ندانی، هیچ مهارتی به کارت نمی‌آید. روی میز آزمایشگاه، محلول هیدروکلریک اسید ۶ مولار دقیقاً همان‌قدر بی‌رنگ و شفاف است که آب مقطر؛ تنها چیزی که این دو را از هم جدا می‌کند برچسبِ روی ظرف و دفترچهٔ ثبت توست. به همین دلیل نخستین درس هر آزمایشگاه معدنی، واکنش نیست؛ نظم، ایمنی و شناخت وسایل است.

قواعدی که استثنا ندارند

• عینک ایمنی و روپوش از لحظهٔ ورود تا لحظهٔ خروج روی بدن بماند. پاشیده شدن یک قطره اسید کمتر از یک‌دهم ثانیه طول می‌کشد و چشم فرصت بستن ندارد.
• هنگام رقیق کردن اسید غلیظ، همیشه اسید را آرام روی آب بریز، هرگز آب را روی اسید. آب‌پوشی سولفوریک اسید به‌شدت گرمازاست و اگر آب روی سطح اسید بیفتد، همان‌جا می‌جوشد و اسید را به بیرون می‌پاشد.
• هر مادهٔ فرّار یا بخار خورنده مانند هیدروکلریک اسید دودزا و نیتروژن دی‌اکسید فقط زیر هود بازگشایی شود.
• هیچ محلولی را با پیپت دهانی نکش، هیچ ماده‌ای را نچش و بو کردن را فقط با روش «باد زدن بخار به سمت بینی» انجام بده.

اگر اسید یا باز روی پوست ریخت، دست‌کم ۱۵ دقیقه زیر آب ولرم جاری بشوی و بعد به مسئول آزمایشگاه اطلاع بده. هرگز اسید روی پوست را با باز خنثی نکن؛ خودِ خنثی‌سازی گرما آزاد می‌کند و سوختگی شیمیایی را به سوختگی گرمایی هم اضافه می‌کند.

وسایل شیشه‌ای و دقتی که هر کدام دارند

در شیمی معدنی، خطای اندازه‌گیری معمولاً از انتخاب اشتباه ظرف می‌آید نه از بی‌دقتی دست. هر وسیله برای یک کار ساخته شده است:

هنگام خواندن حجم، چشم باید هم‌تراز سطح مایع باشد و عدد از پایین‌ترین نقطهٔ هلال (مِنیسک) خوانده شود؛ خواندن از بالا یا پایین به‌راحتی نیم میلی‌لیتر خطا می‌سازد.

غلظت مولار و رقیق‌سازی

غلظت مولار یعنی تعداد مول مادهٔ حل‌شده در هر لیتر محلول. تعداد مول هم از تقسیم جرم بر جرم مولی به دست می‌آید. وقتی محلولی را رقیق می‌کنی فقط حلال اضافه می‌شود و تعداد مول مادهٔ حل‌شده ثابت می‌ماند؛ همین یک جمله، رابطهٔ رقیق‌سازی را می‌سازد.

مثال عددی کاملاً حل‌شده

می‌خواهیم ۲۵۰ میلی‌لیتر محلول هیدروکلریک اسید ۰٫۱۰ مولار از یک محلول انبار ۲٫۰ مولار بسازیم. چند میلی‌لیتر از محلول انبار لازم است؟

1. مول مورد نیاز در محلول نهایی: n = ۰٫۱۰ × ۰٫۲۵۰ = ۰٫۰۲۵ مول.
2. حجم لازم از محلول ۲٫۰ مولار: V = ۰٫۰۲۵ ÷ ۲٫۰ = ۰٫۰۱۲۵ لیتر، یعنی ۱۲٫۵ میلی‌لیتر.
3. روش کار: نخست حدود ۱۵۰ میلی‌لیتر آب مقطر در بالن ژوژهٔ ۲۵۰ میلی‌لیتری بریز، سپس ۱۲٫۵ میلی‌لیتر اسید را با پیپت آرام اضافه کن، هم بزن، و در پایان تا خط نشانه آب اضافه کن.
4. وارسی: غلظت نهایی برابر ۰٫۰۲۵ ÷ ۰٫۲۵۰ = ۰٫۱۰ مولار است؛ همان مقدار خواسته‌شده.

به ترتیب گام سوم دقت کن. اگر اول اسید را در بالن خالی بریزی و بعد آب اضافه کنی، هم قاعدهٔ ایمنی را شکسته‌ای و هم گرمای آزادشده حجم را موقتاً بزرگ می‌کند؛ پس از سرد شدن، سطح مایع پایین‌تر از خط نشانه می‌نشیند و غلظت واقعی از مقدار محاسبه‌شده بیشتر می‌شود.

کاربرد واقعی

در آزمایشگاه کنترل کیفیت آب شرب، هر روز ده‌ها نمونه با همین وسایل آماده می‌شود. برای سنجش سختی آب یا مقدار کلر باقی‌مانده، ابتدا محلول‌های استاندارد با بالن ژوژه ساخته می‌شوند و بعد با بورت تیتر می‌شوند. اگر یک تکنسین به‌جای پیپت حجمی از بشر استفاده کند، نتیجه تا ۵ درصد جابه‌جا می‌شود و ممکن است آبی که استاندارد است، مردود اعلام شود. در شبیه‌ساز این درس، هیدروکلریک اسید و سدیم هیدروکسید را کنار هم می‌گذاری و نخستین واکنش معدنی کلاسیک یعنی خنثی‌سازی را می‌بینی: HCl + NaOH ← NaCl + H₂O. این واکنش گرمازاست و در مقیاس آزمایشگاهی هم گرم شدن دیوارهٔ ظرف کاملاً محسوس است.