有机化学实验
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1.2.1 事故的预防和处理

1.2.1.1 火灾的预防和处理

着火是有机实验中常见的事故,预防着火要注意以下几点:

(1)防火的基本原则是使火源与溶剂尽可能远离,尽量不用明火直接加热。盛有易燃有机溶剂的容器不得靠近火源。数量较多的易燃有机溶剂应放在危险药品橱内。

(2)尽量防止或减少易燃气体的外逸,并注意室内通风,及时排除室内的有机物蒸气。

(3)不能用烧杯或敞口容器盛装易燃物,加热时要根据实验要求及易燃物的特点选择热源,注意远离明火。

(4)回流或蒸馏液体时应放沸石,以防溶液因过热暴沸而冲出。若在加热后发现未放沸石,则应停止加热,待充分冷却后再放,否则在过热液体中放入沸石会导致液体突然沸腾,冲出瓶外而引起火灾。蒸馏易燃溶剂(特别是低沸点易燃溶剂)的装置,要防止漏气,接引管支管应与橡胶管相连,使余气口通往水槽。

(5)易燃及易挥发物,不得倒入废物桶内。量较大时要倒入指定容器进行回收处理,量少的可倒入水槽用水冲走(与水有剧烈反应者除外,金属钠的残液要用乙醇淬灭)。

一旦发生了着火事故,应沉着镇静,切勿惊慌失措,及时采取措施,控制事故扩大。首先,立即关闭附近所有火源,切断电源,移去未着火的易燃物,然后根据易燃物的性质及火势的大小设法扑灭。

地面或桌面着火,如火势不大,可用淋湿的抹布灭掉;反应瓶内有机物着火,可用石棉板或抹布盖住瓶口,即可熄灭;衣服着火时,切勿在实验室乱跑,用抹布等将着火部位包起来,或打开就近的自来水开关用水冲淋熄灭,较严重时应就地卧倒,以免火焰烧向头部,用防火毯等把着火部位包起来,或在地上滚动以熄灭火焰。

火势较大时,应视情况采用下列灭火器材:

(1)二氧化碳灭火器 有机实验室中最常用的一种灭火器,它的钢筒内装有压缩的液态二氧化碳,使用时打开开关,二氧化碳气体即会喷出,用以扑灭有机物及电器设备的失火。使用时应注意,一手提灭火器,一手应握在喷二氧化碳喇叭筒的把手上。因喷出的二氧化碳压力骤然降低,温度也骤降,手若握在喇叭筒上易被冻伤。

(2)四氯化碳灭火器 用以扑灭电器内或电器附近之火,但不能在狭小和通风不良的实验室中应用,因为四氯化碳在高温时要生成剧毒的光气。此外,四氯化碳和金属钠接触也会发生爆炸。使用时只需连续抽动唧筒,四氯化碳即会由喷嘴喷出。

(3)泡沫灭火器 内部分别装有含发泡剂的碳酸氢钠溶液和硫酸铝溶液,使用时将筒身颠倒,两种溶液即反应生成硫酸氢钠、氢氧化铝及大量二氧化碳,灭火器筒内压力突然增大,大量二氧化碳泡沫喷出。非大火通常不用泡沫灭火器,因后处理较麻烦。

(4)干沙、灭火毯和石棉布 是实验室常用的灭火器材。

实验室常用的灭火器及其适用范围见表1-1。

表1-1 实验室常用的灭火器及其适用范围

1.2.1.2 爆炸的预防

实验时,仪器装配不当造成堵塞,减压蒸馏使用不耐压的仪器,违章处理或使用易爆物(如过氧化物、多硝基化合物、叠氮化物及硝酸酯等),反应过于猛烈难以控制等因素,都可能引起爆炸。预防爆炸应注意以下几点:

(1)常压操作时,切勿在封闭系统内进行加热或反应,操作进行时,必须经常检查仪器装置各部分有无堵塞现象;需用密闭装置蒸馏、回流时,可在与空气相接处加一气球,既可使系统与空气隔绝,又可在体系压力过大时,使气球膨胀或破裂,而不致发生意外事故。

(2)减压蒸馏时,不得使用机械强度不大的仪器(如锥形瓶、平底烧瓶、薄壁试管等)。必要时,要戴上防护面罩或防护眼镜。

(3)加压操作时(如高压釜、封管等),要有一定的防护措施,并应经常注意釜内压力有无超过安全负荷,选用封管的玻璃厚度是否适当、管壁是否均匀。

(4)使用易燃、易爆气体(如氢气、乙炔等)时要保持室内空气畅通,严禁明火,并应防止一切火星的发生,如由于敲击、鞋钉摩擦、静电摩擦、电动机炭刷或电器开关等所产生的火花。使用遇水易燃易爆的物质(如钠、钾等)应特别小心,严格按照操作规程操作。苦味酸和某些过氧化物(如过氧化苯甲酰)必须加水保存。

(5)反应过于猛烈,要根据情况采取冷却或控制加料速度等措施。

常见的易燃气体爆炸极限见表1-2。

表1-2 常见的易燃气体爆炸极限

1.2.1.3 中毒的预防和处理

化学药品通常具有毒性。有机实验中种类繁多的挥发性强的有机试剂和各种无机试剂使其比其他化学实验更具有危险性,如操作不当和缺少必要的防护措施,就可能引起中毒。中毒症状通常分为急性和慢性中毒两种,急性中毒是指一次性接触中突然引起的伤害(如HCN);慢性中毒是指在反复的接触中出现明显的中毒症状,通常有一个潜伏期。其实二者之间并没有严格的界限,大多数化合物根据摄入的剂量可显示出急性或慢性中毒症状。

毒性物质根据其产生的后果可分为致癌物质及诱发性化合物等。产生中毒的原因主要是化学物质通过呼吸道和皮肤接触进入人的肺部和血液中。由于大多数有机溶剂在室温下有一定的蒸气压,在实验室吸入化学试剂是很难避免的,当空气中试剂的含量超过规定的上限时就可能引起中毒。

挥发性有机物的毒性通常用PEI(允许接触限度)来表示,即按照体积允许的空气中化学试剂平均浓度的最大值。非毒性有机物如乙醇、丙酮、乙酸乙酯的PEI值为400×10-6~1000×10-6,而苯和氯仿的PEI值则为1×10-6~2×10-6

需要特别提醒的是,以往经常作为溶剂使用的苯是一种重要的高毒性化合物,长时间接触可引起血小板减少甚至诱发白血病,目前已很少使用,代之以毒性较小的甲苯。如必须使用苯时,需戴上橡胶手套在通风橱内小心操作。

检验和评价化学毒性的一种近似方法是动物试验。LD50(致死量50)是指一次摄入或注射引起被试验动物(如小白鼠)50%死亡的量。LD50通常以mg/kg或g/kg来表示,当然数值的大小与被试验的动物及试验条件有关。LC50(致死中浓度)则用于测定空气和水的污染,指引起被试验动物50%死亡的空气或水中化学试剂的浓度,通常用mg/g、mg/m3或μg/g表示。要确定化学试剂对人类潜在的危害大小,LD50与LC50只能提供一种参考,有些对动物相对安全的试剂对人类却可能显示毒性。更有意义的研究是化学试剂的摄入对人体组织的影响,这方面的工作正在逐步和广泛地展开。

有效防止中毒最重要的一点是必须了解使用的化合物的性质。通过国际职业安全与健康组织(OSHA)的倡导,“材料安全数据表”(MSDS)已问世多年并不断补充,该表提供了关于物质的物性、活性、着火、爆炸危险、毒性、对健康的危害和废水处理程序的最新信息,对不了解的药品,MSDS无疑是最好的向导。

学生在进行实验前,应切实做到以下几点:

(1)药品不要沾在皮肤上,尤其是极毒的药品。实验完毕后应立即洗手。称量任何药品都应使用工具,不得用手直接接触。一旦药品沾或溅到手上,通常用水洗去,用有机溶剂清洗是一种错误做法,会使药品渗入皮肤至引起皮炎。

(2)使用和处理有毒或腐蚀性物质时,应在通风橱中进行,并戴上防护用品,尽可能避免有机物蒸气扩散到实验室内。

(3)对沾染过有毒物质的仪器和用具,实验完毕应立即采取适当方法处理以破坏或消除其毒性。

(4)严防水银等有毒物质流失而污染实验室。温度计破损后水银撒落,应及时向教师报告,用硫黄或三氯化铁溶液清除。水银压力计应妥善保存。

实验时若有中毒症状,应到空气新鲜的地方休息,最好平卧,出现其他较严重的症状,如斑点、头昏、呕吐、瞳孔放大时应及时送往医院。

1.2.1.4 灼伤的预防和处理

皮肤接触高温物质(如火焰、蒸气等)、低温物质(如固体二氧化碳、液体氮)和腐蚀性物质(如强酸、强碱、溴等)都会造成灼伤。因此,实验时,要避免皮肤与上述能引起灼伤的物质接触。取用有腐蚀性的化学药品时,应戴上橡胶手套和防护眼镜。

实验中发生灼伤,要根据不同的灼伤情况分别采取不同的处理方法。

被酸或碱灼伤时,应立即用大量水冲洗。酸灼伤用1%碳酸氢钠溶液冲洗;碱灼伤则用1%硼酸溶液冲洗。最后再用水冲洗。严重者要对灼伤面消毒,并涂上软膏,送医院就治。

被溴灼伤时,应立即用2%硫代硫酸钠溶液洗至伤处呈白色,然后用甘油加以按摩。

如被灼热的玻璃烫伤,应在患处涂以红花油,然后抹一些烫伤软膏。

任何药品溅入眼内,都要立即用大量水冲洗。冲洗后,如果眼睛仍未恢复正常,应立即送医院救治。

化学危险品的标识见图1-1。

图1-1 化学危险品的标识

1.2.1.5 割伤的预防和处理

割伤是实验室最常见的事故。造成割伤者,一般有下列几种情况:装配仪器时用力过猛或装配不当;装配仪器时着力处远离连接部位;仪器口径不合而勉强连接;玻璃折断面未烧圆滑、有棱角等。防止割伤应注意以下几点:

(1)使用玻璃仪器时,最基本的原则是不能对仪器的任何部分施加过度的压力。

(2)需要用玻璃管和塞子连接装置时,用力处不要离塞子太远,正确操作如图1-2中(1)和(3)所示,图中(2)和(4)的操作是不正确的。尤其是插入温度计时,需特别小心。

图1-2 玻璃管与塞子连接时的操作方法

(3)新割断的玻璃管断口处特别锋利,使用时,要将断口处用火烧至熔化,使其成圆滑状。

(4)注意仪器的配套。如不慎发生割伤事故,先将伤口处的玻璃碎片取出,用蒸馏水洗净伤口,涂上红药水,用创可贴或纱布包扎好。伤口较大或割破动脉时,则应用力按住伤口,防止大出血,及时送医院救治。