Nội dung

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM VIỆN SINH HỌC – THỰC PHẨM  Bài giảng KỸ THUẬTPHÒNG THÍ NGHIỆM (Löu haønh noäi boä) 2015 MỤC LỤC Bài 1. THIẾT KẾ - TỔ CHỨC - TRANG BỊ VÀ KỸ THUẬT AN TOÀN PHÒNG THÍ NGHIỆM.. 5 1. Thiết kế phòng thí nghiệm...................................................................................................................... 5 1.1. Vị trí, diện tích của phòng thí nghiệm ................................................................................................ 6 1.1.1. Vị trí................................................................................................................................................... 6 1.1.2. Diện tích ............................................................................................................................................ 6 1.2. Sàn nhà ................................................................................................................................................. 7 1.3. Cửa sổ ................................................................................................................................................... 7 1.4. Cửa ra vào ............................................................................................................................................ 8 1.5. Thông gió ............................................................................................................................................. 8 1.6. Thoát nước ........................................................................................................................................... 8 1.7. Trang trí ................................................................................................................................................ 8 2. Trang bị của phòng thí nghiệm .............................................................................................................. 9 2.1. Bàn làm việc......................................................................................................................................... 9 2.2. Tủ và ngăn kéo ..................................................................................................................................... 9 2.3. Tủ hotte...............................................................................................................................................10 2.4. Chiếu sáng ..........................................................................................................................................10 2.5. Cung cấp điện.....................................................................................................................................10 3. Kỹ thuật an toàn phòng thí nghiệm......................................................................................................11 3.1. Làm việc với các chất độc hại ...........................................................................................................11 3.2. Phương pháp cứu chữa sơ bộ ...........................................................................................................12 3.2.1. Bị thương.........................................................................................................................................12 3.2.2. Bị bỏng vì nhiệt...............................................................................................................................12 3.2.3. Bị bỏng bởi hóa chất.......................................................................................................................12 3.2.4. Bị ngộ độc .......................................................................................................................................12 3.2.5. Bị điện giật ......................................................................................................................................13 4.Phương pháp phòng cháy, chữa cháy trong phòng thí nghiệm ...........................................................14 4.1. Phương pháp phòng cháy ..................................................................................................................14 4.1.1. Phân loại các hóa chất ...................................................................................................................14 1 4.1.2. Các quy định cho việc phòng cháy trong phòng thí nghiệm.......................................................15 4.2. Phương pháp chữa cháy ....................................................................................................................16 4.2.1. Phương pháp chữa cháy .................................................................................................................16 4.2.2. Các dụng cụ chữa cháy thô sơ .......................................................................................................16 4.2.3. Các chất thường dùng để chữa cháy ..............................................................................................17 BÀI 2. KỸ THUẬT SỬ DỤNG CÁC DỤNG CỤ THỂ TÍCH..................................................................19 1.Phần lý thuyết .........................................................................................................................................19 1.1. Phân loại dụng cụ đo thể tích ............................................................................................................19 1.2. Một số dụng cụ đo dung tích .............................................................................................................20 1.2.1. Cách đọc chỉ số trên các dụng cụ đo thể tích ................................................................................20 1.2.2. Cốc đong .........................................................................................................................................21 1.2.3 Bình tam giác ...................................................................................................................................21 1.2.4 Ống đong ..........................................................................................................................................22 1.2.5 Pipet (Pipette)...................................................................................................................................22 1.2.6. Buret ................................................................................................................................................26 1.2.7. Bình định mức.................................................................................................................................28 2. Phần thực hành ......................................................................................................................................30 2. 1. Thí nghiệm 1: Kỹ thuật sử dụng Pipet.............................................................................................30 2. 2. Thí nghiệm 2: Kỹ thuật sử dụng Buret ............................................................................................30 2. 3. Thí nghiệm 3: Kỹ thuật sử dụng bình định mức- ống đong ...........................................................31 BÀI3. KỸ THUẬT SỬ DỤNG CÁC DỤNG CỤ ĐO KHỐI LƯỢNG VÀ CÁCH ĐO TỶ TRỌNG .32 1.Phần lý thuyết .........................................................................................................................................32 1.1 Dụng cụ đo khối lượng .......................................................................................................................32 1.1.1. Định nghĩa .......................................................................................................................................32 1.1.2. Khối lượng (Mass)..........................................................................................................................32 1.1.3. Trọng lượng (Weight) ....................................................................................................................32 1.1.4. Đơn vị đo .........................................................................................................................................32 1.2. Các phương pháp đo khối lượng .......................................................................................................32 1.2.1. Đo khối lượng bằng lực tương tác .................................................................................................32 1.2.2. Đo lường bằng phép cân ................................................................................................................33 1.3. Dụng cụ đo tỷ trọng ...........................................................................................................................36 1.3.1. Khái niệm ........................................................................................................................................36 2 1.3.2. Một số dụng cụ đo tỷ trọng ............................................................................................................37 2. Phần thực hành:.....................................................................................................................................40 2.1. Thí nghiệm 1: Đo tỷ trọng của chất rắn............................................................................................40 2.2. Thí nghiệm 2: Đo tỷ trọng của chất lỏng..........................................................................................41 BÀI 4. PHA CHẾ CÁC DUNG DỊCH THEO CÁC LOẠI NỒNG ĐỘ ..................................................43 1. Phần lý thuyết về nồng độ ....................................................................................................................43 1.1. Định nghĩa: .........................................................................................................................................43 1.2. Các loại nồng độ: ...............................................................................................................................43 1.2.1 Nồng độ phụ:....................................................................................................................................43 1.2.2 Nồng độ chính ..................................................................................................................................44 1.3. Các biểu thức liên hệ giữa các nồng độ ............................................................................................45 2. Phần thực hành ......................................................................................................................................45 2.1. Thí nghiệm 1: Pha chế dung dịch theo nồng độ % ..........................................................................46 2.2. Thí nghiệm 2: Pha chế dung dịch nồng độ tỷ lệ ..............................................................................46 2.3. Thí nghiệm 3: Pha chế dung dịch nồng độ mol CM .........................................................................46 2.4. Thí nghiệm 4: Pha chế dung dịch nồng độ CN .................................................................................46 2.5. Thí nghiệm 5: Pha chế dung dịch có nồng độ ppm .........................................................................47 BÀI 5. THIẾT LẬP NỒNG ĐỘ CÁC DUNG DỊCH .................................................................................49 1.Phần lý thuyết .........................................................................................................................................49 1.2. Thiết lập nồng độ ...............................................................................................................................49 1.2.1.Mục đích...........................................................................................................................................49 1.2.2. Cách tiến hành.................................................................................................................................49 1.2. Chất gốc:.............................................................................................................................................49 1.2.1. Định nghĩa .......................................................................................................................................49 1.2.2.Yêu cầu của chất gốc .......................................................................................................................49 1.2.3.Một số chất gốc thông dụng: ...........................................................................................................49 2.Phần thực hành .......................................................................................................................................50 2.1. Thí nghiệm 1: Thiết lập nồng độ cho dung dịch HCl 0,1N.............................................................50 2.2. Thí nghiệm 2: Thiết lập nồng độ cho dung dịch H2SO4 0,1N.........................................................51 2.3. Thí nghiệm 3: Thiết lập nồng độ cho dung dịch KMnO 4 0,1N ......................................................51 2.4. Thí nghiệm 4: Thiết lập nồng độ cho dung dịch NaOH 0,1N.........................................................52 2.5. Thí nghiệm 5: Thiết lập nồng độ cho dung dịch K2Cr2O7 0,1N .....................................................53 3 2.6. Thí nghiệm 6: Thiết lập nồng độ cho dung dịch I2 0,1N .................................................................54 BÀI 6. LỌC VÀ TỦA......................................................................................................................................56 1. Phần lý thuyết ........................................................................................................................................56 1.1.Giới thiệu về giấy lọc: ........................................................................................................................56 1.1.1. Giấy lọc ...........................................................................................................................................56 1.1.2. Giấy lọc không tro ..........................................................................................................................56 1.2.Các loại kết tủa....................................................................................................................................56 1.2.1. Kết tủa tinh thể (Kết tủa định hình) ...............................................................................................56 1.2.2. Kết tủa vô định hình .......................................................................................................................56 1.3.Kỹ thuật xếp giấy lọc và lọc ...............................................................................................................57 2. Phần thực hành ......................................................................................................................................59 2.1. Gấp giấy lọc để lấy nước lọc.............................................................................................................59 2.2. Gấp giấy lọc để lấy kết tủa: tủa định hình và tủa vô định hình.......................................................60 4 Bài 1. THIẾT KẾ - TỔ CHỨC - TRANG BỊ VÀ KỸ THUẬT AN TOÀN PHÒNG THÍ NGHIỆM 1. Thiết kế phòng thí nghiệm Trong nghề nghiệp của mình, các kỹ sư hóa làm tại phòng thí nghiệm thường phải tham gia vào việc thiết kế, chuẩn bị xây mới, mở rộng, hiện đại hóa và trang bị cho các phòng thí nghiệm . Do đó một yêu cầu đối với các nhà quản lý đó là phải hiểu được các nguyên lý cơ bản về thiết kế, xây dựng và bố trí phòng thí nghiệm. Tóm lại khi thiết kế, trang bị cho một phòng thí nghiệm cần phải lưu ý đến các vấn đề sau: Phòng làm thí nghiệm: + Thiết kế phòng: cửa sổ, cửa ra vào, khoảng trống để đi lại hoặc hoạt động + Bàn làm thí nghiệm + Kệ, tủ để hóa chất + Kệ để máy móc thiết bị + Bàn làm việc của nhân viên + Ghế + Giá sách để tài liệu : Các tài liệu thường dùng nhất + Bình chữa cháy ( hoặc hệ thống chữa cháy) Văn phòng : + Phòng làm việc của trưởng, phó phòng ( trưởng, phó khoa) + Phòng làm việc của các nhân viên văn phòng Kho chứa hóa chất: + Giá để hóa chất bình thường + Giá để hóa chất độc + Bình chữa cháy ( hoặc hệ thống chữa cháy) Thư viện : + Giá để sách chuyên ngành và các tiêu chuẩn + Giá để các loại sách khác + Bàn đọc sách Phòng thay đồ : + Tủ để đồ dùng cá nhân + Giá treo quần áo Những điều cần chú ý khi thiết kế phòng thí nghiệm : - Lập kế hoạch: Lập kế hoạch trước có thể giảm thiểu các chi phí phát sinh. Khi lập kế hoạch cần dung hòa những gì mà mình muốn, những gì mà bên xây dựng có thể đáp ứng, những hạn chế về địa hình và khả năng tài chính. 5 - Cần đi khảo sát các phòng thí nghiệm tương tự để tránh sai sót của người đi trước, tiếp thu kinh nghiệm của họ và dự kiến những gì có thể xảy ra với mình để có biện pháp giải quyết. - Việc xây dựng phòng thí nghiệm thường rất tốn kém và kéo dài, trong khi tính chất công việc lại hay biến động, vì vậy nhiều khi phải sử dụng những bộ phận tháo lắp được thay cho những bộ phận cố định, một số nơi phải thay bằng những tường ngăn làm từ vật liệu nhẹ, ít chịu tải để có những phòng thí nghiệm nhỏ , sao cho có thể dễ dàng chuyển thành phòng lớn khi cần. - Việc bố trí nội thất cũng cần phải tham khảo kỹ : hệ thống cung cấp điện, cung cấp nước, và các công việc khác có tính chất cơ khí. - Cân phân tích và các dụng cụ cần đặt cố định (dụng cụ đo điện, dụng cụ quang v,v…) phải để ở phòng riêng gần phòng thí nghiệm, và đối với cân phân tích cần tách riêng thành một phòng cân. Các cửa sổ của phòng cân cần hướng về phía Bắc. Điều này rất quan trọng, vì không được để ánh sáng mặt trời chiếu lên cân - Phòng thí nghiệm phải có hệ thống dẫn nước, cống thoát nước, đường dây điện kỹ thuật và phải có thiết bị để cất nước - Ngoài ra khi thiết kế một phòng thí nghiệm phải xét xem mục đích của phòng thí nghiệm đó là dùng làm gì thì ta mới có thể thiết kế được một cách phù hợp và tốt nhất. Một phòng thí nghiệm có thể có mục đích là : nghiên cứu; phát triển; kiểm tra chất lượng; phòng thí nghiệm tổng hợp; phòng thí nghiệm phục vụ cho việc dạy học (học sinh phổ thông; đại học, cao đẳng) Sau đây chúng ta sẽ cùng xem xét những yêu cầu chính cho việc thiết kế phòng thí nghiệm: 1.1. Vị trí, diện tích của phòng thí nghiệm 1.1.1. Vị trí Phòng thí nghiệm, nếu khả năng cho phép, phải rộng rãi và sáng sủa. không nên đặt phòng thí nghiệm ở những nơi nhà cửa dễ bị rung do nguyên nhân này hay nguyên nhân khác, vì điều đó cản trở công việc và thường không thể sử dụng được cân phân tích, cũng như kính hiển vi và các dụng cụ quang học khác. Không nên đặt phòng thí nghiệm ở gần ống khói, ống nồi hơi và nói chung ở những nơi mà không khí có thể bị nhiễm do bụi, mồ hóng hoặc do các khí có hoạt tính hóa học, các khí này có thể phá hủy những dụng cụ chính xác, làm hỏng dung dịch chuẩn độ (gây khó khăn cho việc phân tích) v,v… 1.1.2. Diện tích Phòng thí nghiệm thường được bố trí ở một ngôi nhà riêng, cách biệt với những ngôi nhà khác. Không nên tập trung quá đông người làm việc trong phòng thí nghiệm. Diện tích trung bình cho mỗi người khoảng 14m2 và chiều dài bàn làm việc cho mỗi người không ít hơn 1,5m. Ở những phòng thí nghiệm phân tích cần tiến hành phân tích hàng loạt thì chiều dài của bàn cho một chỗ làm việc có thể đến 3m. 6 Trong các phòng thí nghệm dùng cho thí nghiệm vi sinh người ta thường phải xây phòng vô trùng. Tùy theo tính chất của công việc mà phòng vô trùng sẽ có diện tích khác nhau. Với một khối lượng công việc vừa phải, cần ít người làm thì ta có thể xây dựng một phòng vô trùng có diện tích khoảng 1,8 m x 2,0 m. Các phòng thí nghiệm nói chung có thể là hình vuông hay hình chữ nhật .Thường người ta bố trí các buồng ở hai bên hành lang chính. Cách bố trí này thường lợi về diện tích, đi lại thuận tiện. Các phòng thường được ngăn bằng vật liệu nhẹ để dễ di rời. Ngoài phòng thí nghiệm thì còn có các diện tích phụ khác cũng cần được lưu ý đến như nhà kho, văn phòng , thư viện, phòng thay đồ cho nhân viên , …. Đứng về góc độ an toàn, diện tích phụ phải đủ rộng để khi có sự cố có thể thoát hiểm được dễ dàng. Yêu cầu về diện tích thay đổi tùy loại công việc của phòng thí nghiệm, những số liệu sau chỉ có tính chất hướng dẫn chung: + Các phòng thí nghiệm nghiên cứu 20  25 m2 / 1 nhân viên + Các phòng thí nghiệm phân tích và thử nghiệm 15  20 m2 / 1 nhân viên + Các phòng thí nghiệm ở trường phổ thông 2.5  3 m2 bàn đá / 1 học sinh. + Các phòng thí nghiệm ở trường đại học 2.5  6 m2 bàn đá / 1 học sinh (Tại Việt nam do điều kiện về đất đai, tài chính hạn hẹp, nên diện tích nêu trên thường dành cho một nhóm sinh viên (học sinh) cùng làm chung thí nghiệm) Diện tích kho phải bằng 8  10% diện tích phòng thí nghiệm. Trong các trường phổ thông và các trường đại học phòng thí nghiệm còn được dùng làm nơi giảng bài. Nhưng ở các cơ sở khác ít khi người ta làm như vậy , nơi hội thảo hay thảo luận thường được làm ở ngoài 1.2. Sàn nhà Sàn nhà phải xây dựng sao cho thích ứng với nhu cầu chịu tải của mỗi tầng. Với các thiết bị rung động , khi làm việc thì sàn nhà phải chịu tải trọng lớn hơn ít nhất hai lần tải trọng tĩnh của thiết bị đó. Sàn nhà nên phủ nhựa, có lợi về nhiều mặt, an toàn, dễ lau chùi, ít bị hóa chất ăn mòn. Sàn nhà này không những có khả năng cách điện mà còn tăng ma sát giữa sàn và đế giày dép. Trong phòng thử nghiệm về điện nhiều khi người ta còn đặt thêm tấm cao su dày để tăng độ cách điện. Thường người ta dùng vật liệu từ nhựa đường trộn với xơ thực vật. Các tấm nhựa có gốc vinyl cũng tốt nhưng khi ướt rất trơn và cũng bị nhiều hóa chất tấn công. Tuy nhiên cần phải đề phòng việc nhựa đường dễ bị nứt rạn và không đẹp, vì vậy nhiều nơi người ta lót gạch bông, khi đó phải chú ý lót sao cho khít và không bị lún , không lót loại gạch quá trơn. 1.3. Cửa sổ Phòng thí nghiệm phải có cửa sổ lớn, ban ngày phải đầy đủ ánh sáng. Còn vào lúc chiều tối, thì ngoài các ngọn đèn trần, ở trên mỗi chỗ làm việc cần có thêm nguồn sáng, nên sử dụng những đèn ống. 7 Cửa sổ phải rộng để tận dụng tối đa ánh sáng tự nhiên, đỡ phải thông gió và dễ thoát hiểm. Cửa sổ phải dễ đóng mở, dễ lau chùi, có chốt cài để người ngoài không lẻn vào được. Cửa sổ phải có khung và khi đóng thì nước mưa không hắt vào Phải xác định vị trí cửa sổ sao cho tối ưu nhất. Làm sao cho vừa thích hợp với việc cung cấp ánh sáng và không khí , lại vừa thích hợp để bố trí các thiết bị đồ dùng phòng thí nghiệm. 1.4. Cửa ra vào Các phòng thí nghiệm nên lắp loại cửa ra vào một cánh to và một cánh nhỏ, hoặc loại hai cánh có kích thước bằng nhau. Khi bình thường ta chỉ mở một cánh mà thôi, và khi nào cần đưa đồ đạc lớn qua ta mới mở cả hai cánh cửa. Độ rộng của hai cánh cửa có thể là: 90 cm và 45 cm, hoặc : 70 cm và 70 cm. Cửa váo phòng thí nghiệm phải lắp kính để khi mở người ta nhìn thấy phía bên kia cánh, không va vào ai và từ bên ngoài có thể kiểm tra bên trong không cần mở cửa. Các cửa ra vào đều phải có khóa và cần qui định những phòng nào phải khóa thường xuyên, như kho đựng dung môi dễ cháy và kho hóa chất độc. Các khóa phải thích hợp với hệ thống chìa vạn năng. Trong phòng thí nghiệm vi sinh thì cửa ra vào của phòng vô trùng phải được lắp đặt theo dạng cửa lùa. Bởi với dạng cửa này ta có thể giảm thiểu lượng vi sinh vật lọt vào phòng vô trùng. 1.5. Thông gió Nhiệt độ phòng thí nghiệm thích hợp nhất là 20 oC. Nhiệt độ cao hơn gây khó chịu, thấp hơn làm giảm khả năng làm việc. Tại Việt Nam khí hậu nóng, nên người ta thường lắp máy điều hòa nhiệt độ cho các phòng thí nghiệm. Mỗi phòng thí nghiệm phải được thông gió tốt để tạo môi trường an toàn cho sức khoẻ. Ống thoát khí phải cao ít nhất 10 m, với nhà cao tầng phải cao hơn mái. Hệ thống thông gió được lắp ở những nơi có khí hay khói độc nguy hiểm nhưng không cần làm việc liên tục. Điều quan trọng là phải đảm bảo cho nồng độ khí độc luôn ở mức cho phép. 1.6. Thoát nước Các phòng thí nghiệm luôn được thiết kế các bồn rửa tay và dụng cụ. Các bồn này phải làm bằng những vật liệu chống ăn mòn, dễ sửa chữa, dễ tháo , dễ khai thông khi cần. Thông thường cứ 3 m dọc bàn thí nghiệm là có một bồn nước. Tùy theo mục đích sử dụng mà ta có thể thiết kế một dãy các vòi nước và rãnh thoát nước dọc theo bàn thí nghiệm. Các phòng thí nghiệm có sử dụng các chất độc hay chất phóng xạ, phải có hệ thống thải riêng, đặc biệt, để các chất độc không bị lan ra ngoài. 1.7. Trang trí Mục đích : tạo tâm lý thoải mái cho người làm việc đồng thời có tác dụng đối với việc chiếu sáng ( nhờ đó giảm ánh sáng nhân tạo) 8 Cách trang trí phải phù hợp với phòng và dễ làm vệ sinh. Thông thường phòng thí nghiệm thích hợp với ánh sáng nhẹ. Các nước sơn thường làm chói mắt, vì vậy nếu dùng sơn thì thường dùng màu xanh lá cây nhạt và màu vỏ trứng là thích hợp nhất. 2. Trang bị của phòng thí nghiệm 2.1. Bàn làm việc Trang bị chủ yếu của phòng thí nghiệm là bàn làm việc, trên đó tiến hành mọi công việc thực nghiệm. Bàn làm việc phải hoàn toàn sạch sẽ, không được để ngổn ngang những dụng cụ thừa, không cần thiết. Đối với bàn thí nghiệm nên nhớ các qui tắc sau đây: - Không nên bày ngổn ngang trên bàn. - Cần giữ gìn bàn sạch sẽ. - Trong tủ và ngăn kéo của bàn phải luôn luôn trật tự. Khi xong việc, trước khi rời phòng thí nghiệm cần thu dọn gọn gàng bàn thí nghiệm. Bàn làm việc phải đặt như thế nào để ánh sáng chiếu vào từ phía bên, thường là từ phía trái hoặc từ phía trước người làm việc. Hoàn toàn không được để ánh sáng chiếu vào lưng người làm việc, hoặc chỗ làm việc bị rối do tủ, bàn v,v,… chắn ở trước Tùy theo công việc của mỗi phòng thí nghiệm mà cần xác định bao nhiêu đơn vị bàn. Kết cầu của bàn thí nghiệm, tùy thuộc vào tính chất của công việc trong phòng thí nghiệm. Dù bàn kiểu gì thì đều phải có cấu tạo vững chắc. Bàn cần có chiều cao phù hợp từ 75 cm đến 90 cm tùy thuộc vào tầm vóc của người sử dụng (tính trung bình). Có nhiều loại vật liệu phủ mặt bàn, nhưng mặt gỗ cứng và gạch men kính là phổ biến nhất. Có điều gỗ thì dễ xước và giá đắt, nên người ta chế tạo những tấm gỗ ép phủ nhựa có độ bám dính cao, dễ lau chùi và không bị hóa chất ăn mòn, nhưng mặt bàn phủ nhựa thì có nhược điểm là không chịu được nhiệt và va chạm, khó sửa chữa khi hư hỏng. Bàn xi măng phủ gạch men kính thì có độ bền cao hơn . Tuy nhiên những bàn kiểu này thì không di chuyển được và phải làm vệ sinh thường xuyên. 2.2. Tủ và ngăn kéo Mặt dưới bàn thường được làm thành tủ để có thể để được những đồ dùng thí nghiệm nhỏ và nhẹ. Ngoài ra người ta còn thiết kế những tủ để sát tường, có thể kéo ra ngoài dễ dàng, khi cần làm vệ sinh hoặc sửa chữa các đường ống sát tường. Những tủ này có thể dùng để để dụng cụ hoặc tài liệu thường dùng cho phòng thí nghiệm. Các phòng thí nghiệm tại các phân xưởng còn cần phải làm tủ để nhân viên có thể để đồ dùng cá nhân của họ vào. 9