袁海梅 謝貞建 周闖 譚茂玲 彭聰
(成都大學藥學與生物工程學院,四川 成都 610106)
無機化學實驗是研究無機化合物組成和性質必不可少的科學手段,是大多數高等教育化學相關專業學生必修的一門基礎課程。相比于有機化學實驗,無機化學實驗的危險性較小,實驗人員在實驗過程中容易放松警惕,忽視潛在安全隱患。近年來,關于無機化學實驗引起的安全事故經常出現,特別是高等教育無機化學實驗教學中安全問題引起了教育工作者的廣泛關注[1]。就其事故原因,很多都是忽視了實驗過程中存在的安全隱患造成的。對此,結合自身教學經驗,作者歸納了實驗過程中各個環節易被忽視的安全問題,以此給無機化學教學和實驗人員帶來一些啟示和幫助。
無機化學實驗試劑主要分為常規試劑和非常規試劑。其中非常規試劑主要是指具有腐蝕性、易燃易爆類和有毒類化學試劑,非常規試劑的安全問題最大,稍不注意就可能造成安全事故。取用腐蝕性試劑,一定要戴好防護手套和防護眼鏡,做好應急預案[2]。取用易燃易爆物質必須遠離火源或使其劇烈反應的物質,取用后應妥善處理。如鉀、鈉在煤油或者石蠟油里安全,直接放入水中會燃燒;白磷應在水中進行切割,在空氣中易自燃。特別是取用過氧化物試劑時需要格外注意。常規試劑也存在安全隱患,不能忽視。如強氧化劑和強還原劑必須分開存放,氯酸鉀與紅磷、碳、硫等的混合物,不能研磨或撞擊,否則容易發生爆炸。另外,還需要做好試劑使用登記,防止實驗試劑,特別是易制毒試劑的異常流出[3]。
實驗儀器主要分為玻璃儀器和金屬儀器,其中玻璃儀器的安全風險較大。在實驗前,應仔細查看所用玻璃儀器是否有裂紋或破損,特別注意裝取危險藥品的玻璃儀器。其次,在實驗中轉移玻璃儀器時,防止與硬質物質碰撞而破碎,造成藥品散落發生安全事故。使用玻璃儀器時,輕拿輕放,蓋瓶塞時用力不能太大,防止玻璃破碎而割傷手指。有些特殊藥品還需要特殊的實驗儀器,比如氫氟酸,溶解氧化物能力強,能腐蝕玻璃和普通金屬,因此不能用普通玻璃和金屬儀器取用;氫氧化鈉對玻璃制品有輕微的腐蝕性,兩者會生成硅酸鈉,因此盛放氫氧化鈉溶液時不可以用玻璃瓶塞,否則可能會導致瓶蓋無法打開。電爐、烘箱、高溫爐是無機化學不可缺少的加熱實驗儀器,在使用過程中一定要遠離可燃物,隨時監控加熱儀器控溫是否穩定,注意儀器電線老化問題[2-4]。
無機化學實驗過程中的規范操作是實驗安全的重要組成部分。每個無機化學實驗都會涉及藥品取放轉移、儀器連接使用、操作流程步驟等,每個環節都存在安全隱患,一不小心,安全事故就可能發生。取用揮發性強的有毒試劑時,不注意防護易吸入有害健康[5];使用酒精燈操作不當易發生火災[6];加熱液體操作不當易暴沸濺出傷人。針對反應較強烈的無機化學實驗,需注意嚴格控制反應條件和加料方式,如果操作不當易造成劇烈反應而發生意外;對于有氣體產生的無機化學實驗,需要有防污染、防倒吸、防爆的裝置,保持氣路通暢,避免氣壓劇增而發生爆炸。配制酸液時需要注意加水方式,避免操作不當而導致酸液噴出傷人的危險[7]。
實驗安全的關鍵在人,特別是實驗人員的安全意識。實驗人員安全意識薄弱,實驗過程粗心大意,往往易導致安全事故發生。比如取用有毒有害試劑后忘記封口或蓋實,揮發出來的有毒有害物質悄無聲息進入人體損害健康;使用酒精燈加熱時,低頭觀察時燒掉頭發造成燒傷[2,5]。搭接實驗裝置時,夾具不穩使玻璃儀器掉落導致藥品灑落。使用氣體時不注意閥門啟閉狀態造成爆破或氣體泄露[4]。涉及化學反應的實驗需要特別仔細核對反應物的規格和用量,如果不慎加錯試劑或者加錯量,有可能因劇烈反應發生安全事故[7]。使用腐蝕性化學試劑需注意濃度,不慎將濃酸當作稀酸用可能引發不可預期的安全事故。另外,化學實驗室存放的設備和化學試劑較多,當實驗人員較多時,需要注意實驗過程中的人員移動造成的碰撞風險[8]。實驗結束后要及時徹底清洗雙手,清洗不徹底可能造成皮膚過敏或間接吞食化學試劑。
無機化學實驗的廢液包括過期的藥品,實驗廢棄的溶液,如廢酸、廢堿、重金屬以及各類無機鹽等物質。多數廢液都具有一定的毒害性,甚至有些還是劇毒物和強致癌物。因此無機化學實驗廢液需要妥善處理,處理不當將會存在很大環境和安全問題[9]。廢液處理前必須充分了解廢液的性質,然后分別加入少量所需添加的藥品,邊觀察邊操作。廢液處理過程中要及時更新廢液的成份表,給后續的廢液處理提供有效信息[10]。處理含有爆炸性物質的廢液,要謹慎地操作,并應盡快處理,比如銀氨溶液放久后會變成氨化銀而引起爆炸。處理高度活性的廢液,不要將其與其他化學廢物混合。處理含劇毒或者含有放射性的廢液,需要嚴格按照有關的規定操作,嚴防泄漏。處理會釋出煙和蒸氣的廢液,需要在通風櫥進行,每次傾倒廢物之后應蓋緊容器。
無機化學實驗的安全隱患涉及方方面面,特別是文中提到的容易被忽視的安全隱患。為了確保無機化學實驗教學和科研能安全順利開展,實驗教學工作者在教學過程中須反復強調潛在的安全隱患和注意事項,包括特殊實驗試劑安全取用、實驗設備和器材的正確使用、實驗的規范操作以及實驗廢物的妥善處理。只有實驗人員在實驗前充分認識到無機化學實驗的潛在安全隱患,實驗過程中仔細謹慎規范操作,實驗后及時消除留下的安全隱患,才能確保實驗安全,才能提供一個安全、有序和可持續的教學和科研環境。