Zebranie razem odpowiedzi z komentarzy i odpowiedzi Bena Norrisa oraz dodanie jednego z moich własnych, indywidualnych roztworów następujących chemikaliów w wodzie to realistyczne opcje rozlania cieczy w laboratorium chemicznym w szkole średniej, co prowadzi do zniszczenia ubrań i spędzenia czasu pod prysznic bezpieczeństwa:

• Nadmanganian potasu $ (\ ce {KMnO4}) $

• Kwas siarkowy $ (\ ce {H2SO4}) $

• Kwas solny $ (\ ce {HCl}) $

• Kwas azotowy $ (\ ce {HNO3}) $

• Wodorotlenek sodu $ (\ ce {NaOH}) $

Jeśli chodzi o eksperyment prowadzący do wycieku, jednym z możliwych przykładów byłoby wypełnianie biureta w ramach przygotowań do miareczkowania. Biurety są zwykle dość wysokie i wąskie (kliknij obrazek, aby zobaczyć większą wersję):

_{(Obraz marketingowy z Microtech Scientific)}

Ślizganie się podczas napełniania może łatwo spowodować wylanie na siebie kilkuset mililitrów lub więcej płynu.

W prawdziwych wypadkach w szkole średniej, które znam, obejmowały zapalenie się łatwopalnych cieczy (etanolu lub metanolu).

• Wypadki w szkolnych laboratoriach ujawniają brak bezpieczeństwa (link do pliku PDF)

• Dwa licealiści poparzeni w wypadku w laboratorium

• 6 rannych w pożarze w klasie chemii w Woodson High w Fairfax

• Demonstracja Rainbow Alert Bezpieczeństwa

Jeśli chcesz być realistą, opieraj się na powyższym.

Moja odpowiedź jest kopią odpowiedzi hBy2Py, z wyjątkiem określenia konkretnych szkód, które wystąpiłyby w każdym przypadku. I dodać innego kandydata, wodorotlenek potasu $ \ ce {KOH} $.

Nadmanganian potasu ($ \ ce {KMnO4} $)

Jest to prawdopodobnie najbardziej nieszkodliwy. Ma właściwości antyseptyczne i nie uważałbym tego za szczególnie niebezpieczne. Mając to na uwadze, w wysokich stężeniach odnotowano oparzenia żrące. Tego rodzaju koncentracja raczej nie występuje w laboratorium w szkole średniej.

Wizualnie ten wyciek byłby najbardziej spektakularny. Jest bardzo mocno zabarwiony nawet w rozcieńczonych roztworach. Będzie poplamić ubrania na jaskrawofioletowy kolor. Następnie jon nadmangenianowy zmniejsza się do pewnego rodzaju gruboziarnistego brązowego zabarwienia w czasie.

Kwas siarkowy ($ \ ce {H2SO4} $)

To i pozostałe dwa kwasy poniżej są znacznie bardziej niebezpieczne niż powyższy $ \ ce {KMnO4} $. 1 mol.L $ ^ {- 1} $ (lub może 2 mol.L $ ^ {- 1} $, znowu, nie jestem pewien maksymalnego dopuszczalnego stężenia w laboratorium w szkole średniej) roztwór tego kwasu podany wystarczająco czas będzie powoli degradował większość tkanin. Zmienia kolor papieru na brązowy, ponieważ z czasem powoli utlenia znajdującą się w nim celulozę. Przypuszczam, że podobna reakcja wystąpiłaby w przypadku bawełny.

Nie jestem pewien, jak poważne byłyby oparzenia skóry po zastosowaniu roztworów o powyższych stężeniach. Biorąc to pod uwagę, zdecydowanie chciałbym się umyć, gdybym wylał na siebie jakąkolwiek ilość.

Kwas solny ($ \ ce {HCl} $) i kwas azotowy ($ \ ce {HNO3} $)

Wiele z tego, co powiedziano powyżej o kwasie siarkowym, można powiedzieć o tych dwóch; chociaż te dwa w wystarczająco wysokim stężeniu mogą również wytwarzać szkodliwe opary. Chlorowodór ($ \ ce {HCl} $) gazowy w przypadku kwasu solnego i dwutlenek azotu ($ \ ce {NO2} $) w przypadku kwasu azotowego. Opary tych dwóch gazów są silnie toksyczne. Aby uzyskać te gazy, musiałbyś mieć roztwór o wysokim stężeniu, znowu powyżej stężenia, którego oczekiwałbym po nowoczesnym laboratorium w szkole średniej.

Wodorotlenek sodu ($ \ ce {NaOH} $)

Nie jestem pewien, czy ubrania niszczą naturę wodorotlenku sodu (czasami nazywanego ługiem), ale z pewnością spowodowałby problemy w stężeniu znalezionym w laboratorium w szkole średniej. Wszelkie wodorotlenki będą szczególnie niebezpieczne, ponieważ mogą przekształcić naturalnie występujące w skórze tłuszcze i oleje w mydło. Ten proces nazywa się zmydlaniem. Jeśli weźmiesz trochę na siebie i pozostanie nieumyte, poczujesz, że mydło na palcach pokrywa Twoje palce i dłonie. To tak, jakbyś miał na palcach wodę z mydłem.

Wodorotlenek potasu ($ \ ce {KOH} $)

To jest dodatkowy związek I dodane. Jest to wodorotlenek, taki jak powyższy wodorotlenek sodu, więc wszystko, co tam powiedziałem, odnosi się również do niego. Wodorotlenek potasu jest silniejszą zasadą niż wodorotlenek sodu, więc jego działanie będzie odczuwalne przy niższym stężeniu. Roztwór 2 mol.L $ ^ {- 1} $ z pewnością spowoduje zmydlenie. I tak, gdyby wodorotlenek potasu znalazł się w laboratorium w liceum, mógłby zostać znaleziony w stężeniu, które powodowałoby oparzenia chemiczne.

Prawdziwy przykład z osobistego doświadczenia, który w nieznacznie zmienionych okolicznościach mógł mieć skutki, które opisujesz.

Student chemii nauczył nas chemii wytwarzania oleum (przepuszczając SO3 przez kwas siarkowy) następnie ustaw aparat do zademonstrowania reakcji. Wszystko poszło dobrze.

Po demonstracji wszyscy zaczęliśmy opisywać eksperyment, a nauczyciel zaczął wyjaśniać. Kiedy dotarł do buteleczki z oleum, które wyprodukował, wrzucił ją do zlewu. Pamiętam przerażenie na twarzy mojej (i innych uczniów), ale był zbyt szybki, żebyśmy go powstrzymali.

Nastąpiła głośna eksplozja. Na szczęście nie zrobił zbyt wiele oleum i reakcja między nim, wodą i gumowymi rurkami w zlewie, nie była zbyt gwałtowna. Nie został ranny. Byliśmy zbyt daleko, żeby doznać kontuzji, chociaż spora część sprzętu została uszkodzona.

Trochę więcej oleum, trochę więcej wody w zlewie i student siedzący bliżej i mogło być gorzej.

Kwas siarkowy to zrobi. Stężony kwas siarkowy może nie być powszechny w szkołach średnich ze względów bezpieczeństwa. Jednak być może możesz uwzględnić nauczyciela, który ma kłopoty z powodu używania czegoś tak niebezpiecznego.

Mogę sobie wyobrazić, że jakiemuś „pupilowi ​​nauczyciela” pozwala się pomagać w przygotowywaniu (po szkole) odczynników na zajęcia. W rzeczywistości jedyną rzeczą, która „zniszczyłaby” odzież, jest stężony kwas siarkowy, który nie powinien być częścią chemii dostępnej dla uczniów szkół średnich. Problem z twoim pytaniem polega na tym, że zakłada się, że nauczyciel / administracja szkoły zezwoliła klasom na wykorzystanie materiałów, które są z natury niebezpieczne, nie tylko „niebezpieczne”, ale także aktywnie niebezpieczne. Z pewnością jest to możliwe, ale mało prawdopodobne, imho. IOW, niezbyt realistyczne. Szczerze mówiąc, widziałem więcej naprawdę złych praktyk w laboratoriach biologicznych w liceum. Na przykład jedna klasa, w której byłem, miała OTWARTE 5-litrowe wiadro z roztworem formaldehydu (mogło być w nim zwłoki zwierzęcia, nie pamiętam) !! Mieli to „przy” otwartych oknach (co najwyraźniej było pomysłem nauczyciela na „właściwą wentylację” !!). I chociaż było to jakieś 20 lat temu, to była to zamożna szkoła podmiejska. Gdyby ktoś niósł to na wysokości klatki piersiowej i zderzył się z innym uczniem, odpowiedni byłby prysznic bezpieczeństwa (gdyby w ogóle miał to w laboratoriach biologicznych, ale dlaczego nie?). Ale chociaż stężony kwas siarkowy wypali dziury w ubraniu, nie „zniszczy” go, ani też żadnych innych chemikaliów (przynajmniej nie w skali minutowej).

Kwas azotowy byłby dobrym przykładem. Rozpuści niektóre włókna syntetyczne, zabarwi na żółto / pomarańczowo każdy materiał organiczny (w tym skórę) narażony na jego działanie i spowoduje powstanie rany po oparzeniu chemicznym, co z pewnością wymagałoby użycia prysznica bezpieczeństwa.

Ważne zastrzeżenie polega na tym, że opary są wyjątkowo toksyczne, a zatem chemikalia byłyby normalnie obsługiwane tylko pod wyciągiem. Jednak łatwo mogłem sobie wyobrazić rozlanie chemii podczas transportu.

Mieszanina azotująca (stężony H2SO4 i HNO3).

Christian Friedrich Schönbein wylał to na swój fartuch (chyba nie było w tamtych czasach fartucha laboratoryjnego) i wysuszył nad piecem, co spowodowało spektakularną deflagrację i doprowadziło do wynalezienia nitrocelulozy .

Pozwolono nam zakraplać te kwasy, kiedy byłem w szóstej formie, na przykład w jedno zabawne popołudnie, próbując znaleźć kwas rozpuszczający aluminium.

Tina, nie słuchaj krytyków :)

Absolutnie możesz napisać realistyczny scenariusz, który spełni wszystko, o co prosisz w kontekście lekcji chemii w szkole średniej . Jedyną rzeczą jest to, że potrzebujemy nieco więcej informacji o Twoim kontekście i celach. Na przykład:

W jakiej historycznej epoce i miejscu rozegra się Twoja scena? Odczynniki dostępne na publicznych zajęciach z chemii w 2017 roku będą bardzo różne od tych, które były dostępne w publicznej szkole średniej w 1965 roku.

Jak chcesz, aby to było ryzykowne / niebezpieczne? Czy chcesz, aby było to normalnie bezpieczne i powszechne zajęcie, które kończy się niepowodzeniem z powodu niezdarności lub głupoty, czy też chcesz, aby było to coś nieco niebezpiecznego, a może nawet bardzo niebezpiecznego, tak aby zarówno nauczyciel, jak i uczniowie są ostrzeżeni i gotowi zareagować, gdy coś pójdzie nie tak?

Ten przewodnik dla nauczycieli szkół średnich pochodzi z American Chemical Society i zawiera wiele szczegółowych informacji, które mogą być pomocne Ciebie.

Czy chcesz, aby studentka znalazła się pod prysznicem bezpieczeństwa? Aktualne opublikowane wytyczne dotyczące lekcji chemii w liceum mówią, że uczniów należy uczyć szybkiego, ale spokojnego chodzenia pod prysznic i natychmiastowego pociągania za uchwyt w pewnych okolicznościach. Na przykład przewodnik ACS mówi tak:

Uczniowie powinni zostać nauczeni techniki „stop, drop i roll”, która ma być stosowana, jeśli ich ubrania zapalą się w innym miejscu oraz w laboratorium idź spokojnie do prysznica bezpieczeństwa, aby ugasić palące się ubrania. Zaleca się ćwiczenie tych ćwiczeń.

Jeśli nie chcesz, aby uczeń był zmuszany do całkowitego rozebrania się, być może rozlanie cieczy powodujące pożar małej odzieży (z spalonymi włosami lub bez) może spełnić wszystkie Twoje cele. Jeśli to wystarczy, sugeruję, aby uczniowie przeprowadzali testy płomieniowe soli metali za pomocą metody Petriego, w której sole metali są spalane w niewielkiej ilości metanolu (alkoholu metylowego), a materiał jest identyfikowany przez tęczę kolory widoczne w płomieniu. Byłby to świetny obraz, gdy twoja książka jest przerobiona na film :)

Tutaj jest link do przewodnika po szkole średniej dla jednej wersji testu płomienia. Niewielki wyciek płonącego alkoholu, który spowoduje zapalenie się ubrania, jest całkiem realistyczny. Większość takich zdarzeń jest łatwa do opanowania, ale ryzyko jest realne, a prysznic bezpieczeństwa, choć nie jest najlepszym podejściem w przypadku znacznych ilości płonących płynów, absolutnie działałby, aby ugasić pożar odzieży wywołany niewielką ilością płonącego alkoholu.

Powinienem zaznaczyć, że na przestrzeni lat zdarzyło się nawet kilka incydentów w klasie, w których słaba wentylacja powodowała gromadzenie się dużej ilości oparów metanolu, co skutkowało ogromną kulą ognia. Są ludzie, którzy uważają, że test płomienia nie powinien być częścią nowoczesnego programu nauczania, ale jest szeroko wykonywany, kolorowy, zabawny dla uczniów, uczy czegoś fundamentalnie ważnego zarówno z chemii, jak i fizyki, i mieści się w odpowiedniej strefie bezpieczeństwa do tej grupy wiekowej. Zestaw możesz kupić tutaj i gdzie indziej.

Ponieważ linki mogą wyparować, wstawię opis testu płomienia z użyciem metanolu na szalce Petriego :

Testy płomieni

Opis: metanolowe roztwory soli są spalane w celu zaobserwowania, że ​​różne długości fal światła są emitowane przez różne materiały

Materiały:

• Metanol
• Szalka Petriego
• Pokrywa (do gaszenia płomienia)
• NaCl (żółty)
• SrCl2 (czerwony)
• LiCl (czerwony)
• KCl (fioletowy)
• CuCl2 (zielony)
• CaCl2 (czerwono-pomarańczowy)
• H3BO3 (zielony)

Procedura:

Istnieje kilka odmian, w tym metoda „szalki Petriego” (opisana tutaj), metoda z butelką na wodę (ref. 1), balon H2 metoda (ref. 2), metoda guncotton (ref 3) i metoda Magic Eraser (ref 4).

1. Wsyp łopatkę pełną każdej soli na oddzielne szalki Petriego.

2. Zasyp sól metanolem (10 ml). Wyłącz światła, aby uzyskać lepszy efekt wizualny. Użyj zapalniczki, aby zapalić płomień dla każdej próbki.

3. Aby zgasić płomień, nałóż pokrywę na szalkę Petriego i pozwól jej ostygnąć przed wyjęciem.

Dyskusja: Kiedy element zostaje spalony, elektrony są wzbudzone. Gdy elektrony ze stanu wzbudzonego odprężają się z powrotem do stanu podstawowego, będą emitować fotony światła. Te fotony będą miały różne kolory w zależności od elementu i jego dyskretnych poziomów energii. Oznacza to, że różne długości fal światła (kolory) będą emitowane, gdy elektrony różnych pierwiastków przechodzą w dół między ich poziomami energii. Każdy element będzie miał swój własny zestaw kroków, dlatego każdy będzie miał swój własny kolor.

Bezpieczeństwo: Noś okulary i gogle ochronne podczas przygotowań i podczas pokazu. Przed zdjęciem poczekaj, aż okładka ostygnie.

A oto jak to wygląda:

Jeśli wolisz wyciek chemikaliów, który powoduje, że nauczyciel bierze twojego ucznia pod prysznic, jest to również łatwe do wykonania na lekcjach chemii w liceum. Ktoś już zasugerował, że jeśli dojdzie do wycieku chemii, student zostanie rozebrany przed wejściem pod prysznic. To nie jest poprawne: przewodnik dla nauczycieli chemii w liceum ACS, o którym wspomniałem powyżej, mówi o substancjach żrących:

W przypadku ochlapania odzieży odzież musi być usunięte pod prysznicem bezpieczeństwa. Nie zdejmuj ubrania i potem wejdź pod prysznic . Będąc pod prysznicem, zdejmij całą odzież, w tym buty, skarpetki, zegarek i pasek oraz inną biżuterię, jeśli są poplamione substancjami żrącymi (nie jest to czas na skromność). Pozostań pod prysznicem przez co najmniej 15 minut, podczas gdy ktoś inny wezwie lekarza.

Większość pryszniców bezpieczeństwa jest w pełni odsłonięta, ale czasami mogą znajdować się we wnęce z drzwiami, które można zamknąć lub zasłonę zapewniającą prywatność, którą można przeciągnąć. Istnieją również prysznice bezpieczeństwa z wbudowanymi plastikowymi zasłonami, które można rozciągnąć, aby zapewnić prywatność.

Jeśli chcesz, aby prysznic bezpieczeństwa był wymagany w przypadku wycieku chemikaliów wynikającego z eksperymentu ogólnie uznawanego za bezpieczny, wystarczy dowolna z łagodnych substancji korozyjnych, ale będziesz musiał zmoczyć ucznia materiałem - niewielki wyciek najbardziej „bezpiecznych” chemikaliów z liceum nie spowodowałby pełnego prysznica, a oczywiście jeśli JAKIEKOLWIEK plusk dotknie twarzy, pierwszą myślą będzie myjka do oczu. Widziałem jednak ludzi całkowicie przemoczonych ze stanowiska do przemywania oczu, więc może to pasowałoby do twoich potrzeb?

Jeśli chcesz wzbudzić prawdziwy strach przed obrażeniami spowodowanymi niewielkim rozlaniem lub rozbryzgiem chemikaliów , możesz to osiągnąć w realistycznym środowisku licealnym. Podam tylko jeden przykład: na lekcjach chemii często uczniowie wytrawiają lustra kwasem fluorowodorowym, który w postaci płynnej jest jedną z najbardziej szkodliwych substancji, z którymi można się zetknąć gdziekolwiek poniżej poziomu chemii na poziomie magisterskim. Nawet przy natychmiastowym nawadnianiu substancja ta ma tendencję do wnikania do organizmu i prawdopodobnie umrzesz pomimo leczenia, jeśli mała szklanka rozleje się na kolana. Z tego powodu nie jest używany w ogóle jako odczynnik w liceum. Jednak kwas HF jest jedną z niewielu rzeczy, które trawią szkło i jest używany w różnych formach do trawienia szkła. Demonstracja działania kwasu, który może rozpuszczać szkło, pojawia się na kursach z chemii nawet na poziomie szkoły średniej. To jest tak paskudne, że nawet najmniejszy plusk wywoła natychmiastowy alarm. Prawidłowa odpowiedź to natychmiastowe i długotrwałe irygacja oraz natychmiastowe zastosowanie żelu glukonianu wapnia jako środka neutralizującego.

Oto link do przewodnika po zajęciach na poziomie college'u, w którym wykonuje się wytrawianie szkła w płynie w kąpieli, a gdyby to były zajęcia AP, mogłoby się pojawić coś takiego. Ktoś z pewnością skomentuje, że kwas fluorowodorowy nie byłby dostarczany zwykłym uczniom szkół średnich i na szczęście w ścisłym sensie to prawda. Jednak rzeczy wciąż pojawiają się w klasach licealnych w różnych formach. Jest rutynowo znajdowany na lekcjach elektroniki w liceum w roztworach "ciekłej cyny" używanych do cynowania śladów miedzi na płytkach obwodów drukowanych i ta sama reakcja może z łatwością być częścią segmentu chemii na metalach. A oto link do prospektu informacyjnego, w którym nauczyciel chemii z liceum zebrał niedawno pieniądze, aby licealiści w śródmieściu mogli „wytrawić szklane lustra kwasem fluorowodorowym”. Link zawiera zdjęcia uczniów pokazujących swoje wytrawione lustra, z których jedno wstawię tutaj.

Oczywiście materiał przekazany tym uczniom nie był płynną formą HF, mimo że jest tak rozliczany - tak naprawdę krem zawierający sole fluorkowe. Jeśli zmyje się wystarczająco szybko, spowoduje to tylko powierzchowne obrażenia (i zrujnuje twoje ubranie) - ale jeśli byłby jakiś rodzaj rozprysku, możesz założyć się, że nauczyciel jak najszybciej rzuci ucznia pod prysznic.

Więc jeśli chcesz wywołać prawdziwy strach, wystarczyłoby samo wspomnienie o kwasie fluorowodorowym. Jako lekarz (dyplomowany przez komisję medycyny ratunkowej) leczyłem kilku pacjentów z powodu narażenia na kwas fluorowodorowy, w tym jednego nieszczęsnego woźnego, który zmarł tydzień później (pomimo szybkiego i agresywnego leczenia) po tym, co początkowo wydawało się być niewielkim pluskiem nieznanego środka chemicznego do czyszczenia dachu. Dopiero gdy zadzwoniliśmy do centrum zatruć, aby dowiedzieć się, co jest w tym markowym urządzeniu do usuwania / czyszczenia, wiedzieliśmy, że będzie źle, a nawet wtedy trudno było uwierzyć, jak źle. Wierz lub nie, ale we wszystkich okolicznych szpitalach przed śmiercią zabrakło zapasów glukonianu wapnia, więc tak, przerażające.

Wiele opcji dla ciebie, ale ostatecznie myślę, że najlepiej by ci służyło przez test z kolorowym płomieniem: połóż palnik Bunsena razem z rozlaną szalką Petriego, a otrzymasz dużo emocji, szybką wizytę pod prysznicem oraz rodzaj uszkodzonej odzieży i drobne oparzenia, które ludzie łatwo zrozumieją. I nie ma potrzeby, aby twój uczeń się rozbierał.