آزمایشگاه شیمی مکانی است که با ابزار و وسایل مورد نیاز برای انجام آزمایش های شیمی، آماده سازی شده است. بطور کلی در یک آزمایشگاه شیمی، با انجام مطالعات و آزمایش های پایه و یا پیشرفته بر روی مواد مدنظر، آنها را شناسایی کرده و اجزای تشکیل دهنده آنها و نیز میزان سهم هر ماده در ترکیب مورد نظر را محاسبه می کنند. با انجام این آزمایشات می توان نقص های موجود در یک ماده را تشخیص داد و آنها را اصلاح نمود. در این مقاله در نشریه جهان شیمی فیزیک، با مفاهیم پایه مربوط به آزمایشگاه و آزمایشگاه شیمی آشنا خواهیم شد. لطفا با ما همراه باشید.
فهرست مطالب:
۱- مقدمه
۲- آموزش آزمایشگاهی
۳- آزمایشگاه شیمی
۱-۳- رشد دانش در آزمایشگاه شیمی
۲-۳- گزارش کار آزمایشگاه شیمی
۳-۳- وظایف دانش آموز، دانشجو در آزمایشگاه شیمی
۴- ایمنی در آزمایشگاه شیمی
۱-۴- ایمنی آزمایشگاهی
۲-۴- ایمنی فردی
۵- لوازم آزمایشگاهی
مقدمه
منظور از نام گذاری کلمه آزمایشگاه (برگرفته از کلمه فرانسوی لابراتوار: laboratoire) به یک مکان، این معنا را می دهد که در آنجا، جهت بررسی و نتیجه گیری درباره ویژگی های مواد، کشف و تایید روابط موجود بین مواد مختلف و یا تشخیص چگونگی و دلیل وقوع پدیده ها، آزمایش های علمی از جمله آزمایش های شیمیایی، فیزیکی، زیستی و یا طبی تشخیصی صورت می گیرد.
در واقع پیشرفت دانش و تکنولوژی به پیشرفت در سیستم های آزمایشگاهی منجر شده است. این امر به نوبه خود زمینه ساز پیشرفت بشریت در آزمایشگاه و گسترش انواع آزمایشگاه ها برای دسترسی به اهداف گوناگون خواهد بود. این پیشرفت ها در نهایت به شناخت موارد خطرساز در زندگی انسان و تلاش برای ارتقای سطح زندگی انسان می باشند.
دانستن این نکته ضروری است که بر اساس اینکه هدف مد نظر در آزمایشگاه چه چیزی است، فعالیت ها و روش های تشخیصی و آزمایشی متفاوتی در آن انجام می گیرد. تفاوت در اهداف و نوع فعالیت ها، سبب ایجاد آزمایشگاه های مختلف می شود. به عنوان مثال آزمایشگاه ها را با توجه به نوع کاری که در آن انجام می شود، می توان به دسته های آزمایشگاه های شیمی، فیزیک، کامپیوتر، بهداشت، پزشکی و تشخیص طبی تقسیم نمود.
به عبارت دیگر، در هر مجموعه آزمایشگاهی فعالیت خاصی صورت می گیرد. مثلا می توانید به بررسی مواد غذایی جهت اطمینان از سلامت آنها در آزمایشگاه شیمی صنایع مواد غذایی، آزمایش جهت ساخت آنتی بیوتیک های قوی برای مقابله با بیماری های عفونی در آزمایشگاه های شیمی و بیولوژی، شناخت و رهگیری عوامل بیماری زا در آزمایشگاه های ژنتیک و ویروس شناسی، بررسی های مربوط به جریان الکتریسیته در جهت بهبود سیستم‌های برقی در آزمایشگاه فیزیک، بررسی و پیش بینی رفتاری لایه‌های زمین و شناخت خطرات احتمالی در آزمایشگاه زمین‌شناسی اشاره کرد.
جالب است بدانید
علاوه بر دسته بندی بر اساس نوع اهداف و فعالیت ها، نوع دیگری از طبقه بندی برای آزمایشگاه نیز کاربردی می باشد. این دسته بندی بر اساس سطح ایمنی و خطر موجود انجام می شود. بر این مبنا، آزمایشگاه ها به ۴ سطح تقسیم بندی می شوند. به عنوان مثال آزمایشگاه های موجود در دانشگاه ها و بیمارستان ها در سطح ۲ دسته بندی قرار می گیرند. در این سطح، هر مجموعه بایستی شامل هود و یک سری امکانات امنیتی ابتدایی باشد که در آنها بر روی عوامل با بیماری زایی و خطر پایین کار می شود.
در مجموعه های آنالیزی سطوح ۳ و ۴، وجود سیستم های فیلتراسیون هوا با دقت بالا، سازماندهی سیستم ایمنی فوق العاده قوی و و کنترل روزانه کارآیی این ابزار ها ضروری می باشد. توجه داشته باشید که فارغ از اینکه، آزمایشگاه در کدام سطح قرار می گیرد، تایید ایمنی مجوعه توسط دانشگاه و مراجع ذیصلاح به صورت دوره ای مورد بررسی قرار گرفته و تأیید می شود.
آموزش آزمایشگاهی
زمانیکه درباره آزمایش و مکان آن صحبت می شود مواجهه با مفهوم “آموزش آزمایشگاهی” اجتناب ناپذیر است. در واقع در دانشگاه ها و مراکز علمی، آموزش فراگیر به دانشجویان و یا دانش‌آموزان، در یک آزمایشگاه و مبتنی بر دانش تئوری که قبلا کسب شده است، از طریق انجام یک فعالیت عملی باشد آن آموزش را “آموزش آزمایشگاهی” می‌نامند. آموزش آزمایشگاهی اساس و پایه فعالیت در تمامی آزمایشگاه ها است.
آزمایشگاه شیمی علوم پایه
در یک آزمایشگاه شیمی، با انجام مطالعه و آزمایشات پایه بر روی مواد اصلی و ترکیب درصدی آنها، اجزای تشکیل دهنده هر محصول را تعیین می کنند. همچنین می توان با تشخیص مکانیسم های ناقص موجود، در جهت رفع و یا حداقل کردن میزان تاثیر گذاری آنها تلاش کرد. با یافتن عملکرد های برتر در انجام واکنش ها، از آنها برای افزایش کیفیت و یا بازده محصولات استفاده نمود. همچنین با اندازه گیری میزان دقیق مواد موجود در محصولات غذایی، بهداشتی و آرایشی، سطح ایمنی این محصولات را برای انسان تعیین می کنند. از طرفی می توان میزان تاثیر محصولات بر محیط زیست را با توجه به پروتکل های زیست محیطی موجود سنجید.
در آزمایشگاه شیمی، برای افزایش کیفیت و پایداری محصولات، به بهینه سازی محصولات می پردازند. این کار با آزمایش بر روی ترکیب درصد های متفاوت از مواد تشکیل دهنده و تغییر شرایط آزمایش برای رسیدن به بالاترین کیفیت و بازدهی انجام می شود. شیمی در آزمایشگاه به کمک بشریت و محیط زیست می آید و با شیمی سبز، به منظور دسترسی به جامعه پایدار زیستی و ثبات محیط زیستی، سوخت های نوین و غیر فسیلی را مورد آزمایش و بررسی قرار می دهد. کاربری سوخت های طراحی شده و واکنش های آنها در محیط واقعی را بارها و بارها آزمایش می کند.
به بیان دیگر در آزمایشگاه شیمی، با توجه به خصوصیات شیمیایی مواد، در ابتدا، اقدام به تهیه نمونه های جامع از نمونه مورد نظر می کنند. پس از نمونه گیری از نمونه اصلی، به تجزیه و تحلیل نمونه آزمایشگاهی می پردازند. برای انجام درست و دقیق هر آزمایش، شیمیدان روش های جدید آزمون استاندارد را برای بهبود و تسهیل تجزیه آزمایش می کند. در نهایت با تحلیل شیمیایی مواد اصلی، به توصیف و تعیین کمیت مواد می پردازد.
نکته
از جمله آزمایشگاه هاي مهم شیمی عبارتند از: آزمایشگاه شیمی تجزیه، آزمایشگاه شیمی آلی، آزمایشگاه شیمی معدنی، آزمایشگاه شیمی فیزیك، آزمایشگاه شیمی عمومی، آزمایشگاه شیمی نفت، آزمایشگاه شیمی كاربردی و سایر آزمایش های مربوط به شیمی.
رشد دانش در آزمایشگاه شیمی
هدف از آزمایشگاه شیمی را می توان به صورت زیر بیان کرد:
- تقویت و تثبیت مطالبی که در کلاس درس بصورت تئوری آموخته شده است
- ایجاد فرصت در بکارگیری دانش تئوریکی توسط شخص آموزنده (دانش‌آموز یا دانشجو)
- ارتقای دانش صرفا تئوری به علمی در دسترس و کاربردی
به بیانی دیگر، در طی دوره های آموزش آزمایشگاهی، آموزنده، تکنیک های مهم تجربی مورد نیاز برای رشد دانش یک دانشجوی شیمی و ارتقا به یک شیمیدان موثر را یاد می گیرد. آزمایشگاه، این امکان را می دهد که آموزنده در مباحث عمیق تر شود. در طی این دوره ها، احتمال مواجهه با مواردی که دانشجو در طول کلاس درس نظری فرصت پرداخت و کنکاش درباره آنها را نداشته است، برای او مهیا خواهد شد. از این طریق دوره آزمایشگاه شیمی، پوششی قوی بر تمامی مفاهیم مورد نیاز خواهد بود.
در این دوره ها، دانشجویان برای افزایش کارآیی به یادگیری و تمرین مکرر چگونگی مقابله با پیچیدگی های پیش رو می پردازند. این پیچیدگی ها هم در فرآیند انجام آزمایش (صحت در انجام) و هم در تجزیه و تحلیل داده ها (دقت در آنالیز داده ها) مشاهده می شود. این دو مورد، دو شرط لازم برای هر شیمیدان می باشد.
گزارش کار شیمی
گزارش کار در طی مدت زمان حضور در دوره های آزمایشگاهی، به کرات تکرار می شود. اما گزارش کار چیست و در فرآیند پیشرفت دانشجوی شیمی به یک شیمیدان چه نقشی را ایفا می کند؟
دانشجویان در ترم اول، خلاصه ای از مشاهدات خود در جلسات آزمایشگاهی را به صورت شفاهی ارائه می دهند. گزارش های شفاهی به دانشجو کمک می کند تا یاد بگیرد چگونه عقاید علمی خود را به صورت شفاهی بیان کند. کاری که هر فردی و بویژه یک شیمیدان بایستی در بقیه زندگی خود انجام دهد. بعد از طی این مدت، گزارش کار به صورت کتبی و طبق اصول علمی آموزش داده شده و به شکل هفتگی، به مسئول آزمایشگاه ارائه می شود. این کار، تمرینی لازم برای بیان کتبی مشاهدات و کار عملی انجام شده در جلسات آزمایشگاهی است که مبنای ارائه مقالات علمی و ارائه‌ی دانش به دیگران خواهد بود.
وظایف دانشجو در آزمایشگاه شیمی
مهمترین مولفه در ارائه عملکرد موفق در طی جلسات آزمایشگاه، آماده سازی دانشجو قبل از حضور در آزمایشگاه است. این هدف با انجام وظایف زیر محقق می شود:
- مرور مجدد بر روی مفاهیم تئوریک
- مطالعه دقیق شرح وظایف شخصی
- مطالعه اهداف هر آزمایش و تسلط بر روش کار برای هر جلسه
انجام و درک موارد ذکر شده در بالا، منجر به تسلط بالاتر و احتمال انجام خطای کمتر توسط دانشجو در جلسات آزمایشگاه خواهد بود. در بسیاری از موارد دانشجو باید بداند که چگونه قبل از ورود به آزمایشگاه راه حل های لازم را برای انجام آزمایش در طی جلسه تهیه کند، چرا که در طول مدت جلسه، زمان کافی برای این محاسبات وجود ندارد.
هفته اول آزمایشگاه، معمولا به آموزش تجزیه و تحلیل خطا و برازش منحنی حداقل میانگین مربعات شامل می شود که این امر به مهارت در استفاده از کامپیوتر نیاز دارد. این تکلیف به فرد آموزنده کمک می کند تا مهارت های محاسباتی خود را وسیع تر و به روز نماید. این تکنیک ها به طور مکرر در طول سال و در تمامی سطوح آنالیزی استفاده خواهد شد.
ایمنی در آزمایشگاه شیمی
حفظ ایمنی، اولین و آخرین قانون در آزمایشگاه شیمی، است. به دلیل وجود محلول های قابل اشتعال، اسید ها و باز ها در محیط آزمایشگاه شیمی، اندک بی توجهی در رعایت مسائل ایمنی، باعث بروز حوادث خطرناک برای فرد و اطرافیان حاضر در محیط آزمایشگاه می شود. با بکارگیری و اجرای هر لحظه ای دستور العمل های ایمنی در آزمایشگاه شیمی، می توان از بروز خطرات و آسیب های متصور جلوگیری کرد. ایمنی در آزمایشگاه را می توان به دو دسته ایمنی آزمایشگاهی و ایمنی فردی تقسیم کرد.
ایمنی آزمایشگاهی
وجود هود صنعتی و سیستم تهویه سراسری برای کل محیط آزمایشگاه از اولین اقدامات انجام شده در راه اندازی یک آزمایشگاه است. قراردهی محفظه های زیر هود برای انجام بعضی از آزمایش ها، یک پیش شرط می باشد. وجود ماسک های هوا، در آزمایشگاه ضروری است. جای دهی کپسول های اطفای حریق در ارتفاع و مکان مناسب و سیستم اطفای حریق در آزمایشگاه، از دیگر الزامات به شمار می روند.
علاوه بر این در آزمایشگاه باید محوطه دوش آب، برای به حداقل رساندن آسیب های احتمالی باشد. توجه و مطالعه تابلو های نصب شده در آزمایشگاه اصل ایمنی دیگر است. توجه به برچسب های موجود بر روی ظروف مواد شیمیایی، جابجا نکردن شیشه های حاوی مواد شیمیایی، بستن درب شیشه های حاوی مواد شیمیایی بعد از هر بار مصرف نیز جز الزامات محیط آزمایشگاه شیمی است.
ایمنی فردی
به عنوان یک اصل ابتدایی و همیشگی، استفاده از روپوش آزمایشگاهی الزامی است. روپوش برای حفاظت در برابر پاشیده شدن مایعات اسیدی و بازی، از لوازم ضروری آزمایشگاه شیمی به شمار می‌رود. استفاده دائمی از روپوش آزمایشگاهی ،بلندی مناسب روپوش با توجه به فیزیک هر فرد، الزام بر بسته بودن دکمه های آن، تا نزدن آستین‌های روپوش به بالا، از دیگر نکات ایمنی در رابطه با روپوش است. استفاده از دستکش لاتکس، اصل دوم ایمنی فردی در آزمایشگاه شیمی به شمار می رود. بسیاری از محلول های شیمیایی خورنده هستند. همچنین بسیاری از محلول ها و پودرهای موجود شیمیایی، سبب بروز آلرژی های شدید پوستی می شوند.
پوشیدن کفش ایمنی، جز موارد ایمنی مورد تاکید و ضروری نیست، اما توصیه ایمنی این است که در این محیط از پوشیدن کفش‌های رو باز مانند صندل اجتناب نمایید. کفش استفاده شده باید بتواند تا ارتفاع مناسبی مچ پا را بصورت کامل در برابر ریزش محلول های شیمیایی محافظت نماید. در کنار لزوم استفاده از روپوش و دستکش، استفاده دائمی از عینک ایمنی در آزمایشگاه های شیمی الزامی است. محلول های شیمیایی اکثرا فرار هستند. هنگام انجام آزمایش، به دلیل نزدیکی اپراتور به مواد و محلول‌های شیمیایی، استفاده از عینک ایمنی ضروری است. همچنین، هنگام کار با اسید و انتقال آن به ظروف دیگر، ممکن است قطراتی از آن به چشم برخورد کند. عدم استفاده از عینک ایمنی، سبب بروز عوارض جدی چشمی، التهاب چشم ها و در مواردی نابینایی می شود.
لوازم آزمایشگاهی
لازمه ارائه عملکرد مناسب در آزمایشگاه شیمی و توانمندی در انجام واکنش های شیمیایی، شناخت لوازم، وسایل، ابزار، دستگاه های آزمایشگاهی و تجهیزات ایمنی آزمایشگاهی می باشد. همچنین تسلط در استفاده و بکارگیری درست و به موقع از این ابزار هاست. در این بخش از مقاله سعی شده است تا لیستی از ابزار و لوازم آزمایشگاهی مورد نیاز در آزمایشگاه شیمی را به صورت تیتر وار بیان کنیم. این ابزار عبارتند از : لوازم آزمایشگاه و تجهیزات ایمنی، بشر، ارلن، ارلن بوخنر، بالن فلورانس، لوله آزمایش، شیشه ساعت، بوته چینی، قیف، استوانه مدرج، بالن حجمی، بالن ته گرد، بالن تقطیر، قطره چکان، دسیکاتور، پیپت، بورت، پایه و گیره، انبرک و اسپاتول، دماسنج، چراغ بونزن، ترازو و پیست.
