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Arbeiten mit heißen und kalten Quellen

Working with Hot and Cold Sources

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Lab Safety

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JoVE Science Education Lab Safety

Working with Hot and Cold Sources

6.1: Proper Personal Protective Equipment

6.8: Safe Handling of Mineral Acids

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10:13 min

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April 30, 2023

Overview

Quelle: Robert M. Rioux & Suprita Jharimune, Pennsylvania State University, University Park, PA

arbeiten mit extremen Temperaturen, sowohl hoch und niedrig, ist ein integraler Bestandteil der vielen Laborbetrieb. Für viele erinnert an ein Labor sofort zu erwähnen das geistige Bild von dem Bunsenbrenner. Bunsenbrenner und Kochplatten sind ausführlich in kleine und große Betriebe in Forschungslabors und Industrien, verwendet wodurch es notwendig für alle Benutzer ihre sichere Handhabung beachten. Kochplatten und Bunsenbrenner sind hohe Temperatur Wärmequellen, während niedrige Temperaturen mit Trockeneis und kryogenen Flüssigkeiten, wie flüssiger Stickstoff gewonnen werden. Trockeneis und Flüssigstickstoff können erhebliche Gefahren für den Benutzer darstellen, wenn Sie nicht sorgfältig gehandhabt.

Principles

Bunsenbrenner sind anfällig für Brandgefahren verursachen. Sie produzieren eine offene Gasflamme, die für die Verbrennung, Mehrzweck-Heizung und Sterilisation verwendet werden kann.

Kochplatten werden häufig im Labor zur Durchführung chemischer Reaktionen, und im Allgemeinen für die Beheizung von verschiedenen Proben verwendet. Eine heiße Platte besteht aus einer flachen Oberfläche und ist Wärme durch Strom erzeugt wird. Im Gegensatz zu Bunsenbrenner, sie haben keine offene Flammen und höhere Temperaturen erreicht werden, mit genauer Kontrolle im Vergleich zu Bunsenbrenner.

Trockeneis ist die feste Form von Kohlendioxid. Er dient vor allem als Kühlmittel. Trockeneis bieten Temperaturen so niedrig wie − 78 ° C und ist einfacher zu bedienen als normales Eis, da es keine Wasserrückstände daher hinterlässt der Name. Jedoch über längere Zeit zu Erfrierungen und schwere Schäden an der Haut führen kann.

Flüssigstickstoff ist Stickstoff in flüssiger Form. Es ist eine kryogene Flüssigkeit (Siedepunkt, − 195,79 ° C). Es ist in erster Linie als Kältemittel in Laboratorien verwendet. Dank der extrem niedrigen Temperatur von flüssigem Stickstoff kann erhebliche gesundheitliche Gefahren verursachen. Es friert schnell lebende Gewebe bei Berührung.

der oben genannten Tools und Techniken sind wichtig und gilt als standard in den meisten Labors. Um Gefährdungen zu vermeiden, gibt es standard-Verfahren für deren sichere Handhabung (z. B. Verwendung von Wärmeschutz und Kryo-Handschuhe). Thermo Handschuhe bieten effektive Dämmung bei Temperaturen bis zu 650 ° C. Kryo-Handschuhe enthalten mehrschichtige Isolierung und sind für den Schutz an den Händen und Armen vor den Gefahren begegnet, bei der Arbeit mit kryogenen Flüssigkeiten.

dieser Artikel beschreibt die Details der Arbeit mit Bunsenbrenner, Kochplatten, Trockeneis und Flüssigstickstoff.

Procedure

1. Bunsenbrenner

sichere Handhabung Verfahren
1. dem Bunsenbrenner sollte immer gesetzt werden, nicht weniger als 12 Zoll weg von jeder obenliegenden Regale, Geräte oder Leuchten.
2. Keine brennbaren Stoffe wie Papiere oder Chemikalien, sollte nicht in den Bereich neben dem Brenner gehalten werden.
3. Der Benutzer sollte die Lage der Feuerlöscher wissen.
4. Angemessene Kleidung ist erforderlich. Der Benutzer sollte einen Laborkittel, Schutzbrille und Handschuhe tragen. Keine langen Haare oder Schmuck sollte zurück gebunden werden. Es wird empfohlen, alle Schmuck getragen während der Arbeit mit offenen Flammen entfernen.
5. Vor dem Anzünden des Brenners, der Schlauch angeschlossen, die Gasquelle für undichte Stellen oder Löcher überprüft werden.
6. Wer arbeitet in der näheren Umgebung sollte mitgeteilt werden, dass der Brenner in Anspruch genommen werden. Entsprechende Beschilderung sollte verwendet werden, die Benutzer für den Brennerbetrieb alarmiert.
7. Ein Feuerzeug mit einer erweiterten Düse sollte verwendet werden, um den Brenner anzünden.
8. Einer offenen Flamme sollten nie unbeaufsichtigt gelassen werden. Das Gas sollte nach Gebrauch sofort abgeschaltet werden.
9. Der Brenner darf sie abkühlen, bevor Handhabung oder Reinigung, wenn nötig, nach dem Gebrauch.
10. Im Brandfall oder Notfall, sofort ein Anruf 911 platziert werden sollten.

2. Kochplatten

Funktionen von Kochplatten
1. die meisten Platten haben eine integrierte Magnetrührer, die verwendet wird, für die Ausführung von Experimenten, die müssen ständig gerührt werden, während erhitzt wird.
2. Werden die Oberflächen der meisten Heizplatten aus Aluminium oder Keramik hergestellt. Eine heiße Platte gewählt werden, basierend auf Temperaturanforderungen und Kompatibilität der Oberfläche mit den Materialien erhitzt wird.
3. Die meisten Kochplatten haben entweder eine digitale Auslesung oder ein Thermoelement-Eingang für die gewünschte Temperatur.

Sichere Handhabung Verfahren
1. der Benutzer sollte mit dem Einsatz von der heißen Platte gut vertraut sein. Er/Sie sollte über die Funktionen der verschiedenen Teile der Hot Plate-on-off Schalter, Temperaturregler, Rührer Controller und Thermoelement, wenn verwendet werden. Wenn Rühren ist erforderlich, eine richtige Temperatur Bad (z. B. Silikonöl) und Stir Bar werden erforderlich sein. Achten Sie darauf, um sicherzustellen, dass die gewählten Badflüssigkeit kompatibel mit den Temperaturen ist an dem Experiment durchgeführt werden.
2. Richtigen Labor Kleidung ist obligatorisch. Der Benutzer sollte einen Laborkittel, Schutzbrille und Handschuhe tragen. Hitzeschutz Handschuhe getragen werden sollten, beim Umgang mit heißen Proben.
3. Sollte der Benutzer den Speicherort der Feuerlöscher kennen. Flüssigem Stickstoff oder Wasser sollte nie verwendet werden, um Feuer aus dem Ölbad auf einer Herdplatte erhitzt wird. Wasser ist nicht mischbar in Öl und daher unwirksam für Löschmittel keine Flammen, die aus der Verbrennung von Öl abgeleitet wird. Wenn flüssiger Stickstoff auf heißes Öl gegossen wird, der Stickstoff wird schnell verdunsten, verursacht das Öl bespritzen.
4. Das Glas zum Heizen verwendet sollte hitzebeständig, wie Borosilikat, und für eventuelle Schäden oder Risse vor Gebrauch überprüft.
5. Sollte der Benutzer über die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Chemikalien erhitzt wird. Wenn nötig, Kondensatoren oder Betrieb in einem gelüfteten Abzug eingesetzt werden sollten.
6. Jedes Objekt erhitzt wird, muss kleiner als die Kochplatte sein.
7. Entzündlich oder brennbar Chemikalien oder Materialien sollten Kochplatten ferngehalten werden.
8. , Kochplatten in einer Dampfhaube zu verwenden, vor allem beim Erhitzen von flüchtiger oder potentiell toxischer Materialien empfohlen wird.
9. Kochplatten sollte nicht verwendet werden, für die Heizung, Lösungsmittel oder Materialien, die einen sehr niedrigen Siedepunkt, wie Äther haben. Diese Substanzen stellen eine erhebliche Gefahr des Feuers. Ein Wasserbad sollte für solche Materialien verwendet werden.
10. Einer offenen Becherglas oder Flasche mit Chemikalien oder Lösungsmittel sollte nie auf einer Herdplatte erhitzt werden. Ein Kondensator verwendet werden, um zu verhindern, dass die Sublimation von Chemikalien auf die Heizung.
11. Wenn Lösungsmittel müssen hinzugefügt werden, wenn das System bereits heiß ist, sollte ein Tropftrichter anstelle einer einfachen Trichter verwendet werden. Direkte Zugabe von Lösungsmittel können eine Brandentstehung.
12. Metall-Folie oder Metall-Behälter sollte nicht auf die Heizplatte gestellt werden. Dies kann dazu führen, dass die Spitze beschädigt zu sein und für den Benutzer leichter Verbrennungen führen kann.
13. Sollten keine Heizplatte unbeaufsichtigt gelassen werden. Nach Gebrauch, wenn die Heizung ausgeschaltet ist die Platte sollte markiert sein so heiß, bis es vollständig abgekühlt ist.
3. Trockeneis
1. sichere Handhabung Verfahren
  1. Trockeneis ist extrem kalt (-78,50 ° C). Schutzhandschuhe sollten getragen werden, wenn es Umgang mit. Ein kurzer Druck kann harmlos sein, aber längerer Kontakt kann dazu führen, dass Hautzellen zu frieren, verursacht eine Brennen auf der Haut.
  2. In einem Styropor-Container in einem-80 ° C Gefrierschrank seine Sublimation zu minimieren sollte Trockeneis gelagert werden.
  3. Vollständig luftdichter Behälter sollte nie verwendet werden, um Trockeneis zu speichern, da die Sublimierung zu Kohlendioxid den Container verursachen kann zu erweitern oder sogar im Extremfall explodieren.
  4. Der Speicherbereich sollte ausreichend belüftet werden. Sublimierte Kohlendioxid-Gas, (was bei höheren Konzentrationen giftig ist) kann zu niedrige Bereiche sinken und sauerstoffhaltigen Luft zu ersetzen. Dies könnte zur Erstickung führen, wenn längere Zeit in Bereichen hoher CO ₂-Konzentration ausgegeben werden.
  5. Nach Gebrauch, Trockeneis nie entsorgt werden in die Spüle oder Mülleimer. Es kann entweder erlaubt, innerhalb einer Abzugshaube aus verdunsten oder in der Tiefkühltruhe gelagert.
  6. Trockeneis sublimiert bei ca. 5-10 Pfund alle 24 h (Blöcke halten länger) in einer typischen Lagerung Kühler ¹. Daher planen, Trockeneis so nah wie möglich an die Zeit zu kaufen, es notwendig ist,.
  7. Bei Trockeneis Brandwunden, sollte das Gebiet sofort unter kaltem Wasser für mindestens 10 Minuten gewaschen werden. Sollte ein Ersthelfer kontaktiert werden, decken Sie den Bereich mit sterilen Verband oder beziehen sich die Person für ärztliche Behandlung kann.
4. Flüssigem Stickstoff
1. primäre Gefahren
  1. Flüssigstickstoff hat einen Siedepunkt von − 195,79 ° C, die Verbrennungen auf der Haut Wenn kontaktiert während Augengefährdung durch sogar von einer kurzen Exposition zu dauerhaften Augenschäden führen kann, verursachen können.
  2. Ersticken ist der Zustand der Sauerstoffmangel. Flüssiger Stickstoff 695 mal Volumen erweitern können und auf Verdampfung kann dazu führen, dass extremer Sauerstoffmangel in der umgebenden Luft, was zu ersticken, Bewusstlosigkeit und Tod unter extremen Umständen.
  3. Während Übertragung von flüssigem Stickstoff, Sauerstoff in der Luft rund um das Cryogen Containment System auflösen und Sauerstoff angereicherte schaffen kann. Während der Übertragung von flüssigem Stickstoff aus einem Dewar auf ein anderes Schiff sollte darauf geachtet werden, zur Verringerung der Exposition des flüssigen Stickstoffs an die Umgebungsluft durch die Verflüssigung von Sauerstoff. Der Siedepunkt von Stickstoff ist niedriger als Sauerstoff, was zu einer schnelleren Rate von Verdampfung von Sauerstoff und einer nachträglichen Erhöhung der Konzentration der Flüssigkeit O ₂ N ₂. Zusätzlich zu verursachen Verbrennungen (wie jede andere kryogen), Flüssigkeit O ₂ ist leicht entflammbar und müssen entsprechend behandelt werden. Ausrüstung erfordern, kryogene Kühlung sollte frei von brennbaren Stoffen, Brand- und Explosionsgefahr vorkommen zu reduzieren. Verdichteten Sauerstoff in einer Kühlfalle mit organischem Material in der Falle, eine explosive Mischung ² erstellen Sie kombinieren kann.
2. Sichere Handhabung
  1. die Verwendung von flüssigem Stickstoff in gut belüfteten Bereichen getan werden.
  2. Special vakuumversiegelten Behältern, genannt Dewars, widersteht die niedrigen Temperaturen der Tieftemperaturanlagen und sollte für Lagerung und Transport verwendet werden. Tieftemperaturanlagen sollte niemals in dicht verschlossenen Behältern gelagert werden.
  3. Flüssiger Stickstoff sollte nicht in aufgedeckt Behältern über einen längeren Zeitraum gespeichert werden.
  4. Die Luftflaschen oder Dewar-Flaschen sollten nicht mehr als 80 % gefüllt sein.
  5. Flüssigstickstoff Behälter sollten nie mit bloßen Händen berührt werden. Die Extreme Kälte kann dazu führen, dass die Haut an den Behälterwänden.
  6. Angemessen Kleidung beim Umgang mit flüssigem Stickstoff ist obligatorisch. Kittel, Schutzbrille, enge Schuhe und thermische Handschuhe getragen werden sollten. Beim Ausgießen aus flüssigem Stickstoff aus Großgebinden, Gesichts Masken/Helme sollten auch getragen werden, da die Flüssigkeit neigt dazu, eine Menge splatter, vor allem, wenn in einem großen Gefäß gegossen.
  7. Bei Gefahren und Notsituationen, sollte die betroffene Person in sehr gut belüfteten verschoben werden und ein Arzt sollte genannt werden.

Anwendungder Extremtemperatur Techniken ist ein wesentlicher Bestandteil in der Forschung und industriellen Prozessen. Ausreichende Sicherheitsausbildung ist daher eine Voraussetzung zur Vermeidung von Verletzungen.

Hohe Temperaturen sind oft für chemische Reaktionen oder Destillationen erforderlich. Offene Flammen dienen häufig zur Sterilisation und Modifikation von Labor- und Medizingeräte.

Auf der anderen Seite sehr niedrige Temperaturen sind oft notwendig, um stark exothermen Reaktionen zu kontrollieren und für die Kühlung von Instrumenten wie einer Kernspinresonanz-Spektrometer oder einen Schlenk Linie.

Heißen Platten und Bunsenbrenner sind allgemein für Hochtemperatur-Operationen verwendet, während Trockeneis oder flüssigem Stickstoff für extreme Kühlung angewendet wird. Alle diese Quellen können jedoch erhebliche Gefahren bereitstellen, wenn Sie nicht sorgfältig gehandhabt.

Dieses Video zeigen die Gefährlichkeit von extremen Temperaturen Techniken, wie Sie sicher zu betreiben und arbeiten mit diesen Quellen und was im Notfall zu tun.

A Bunsenbrenner verwendet Methan, Propan oder Butan um zu eine offene Flamme zu erstellen. Die Temperatur der Flamme kann etwa zwischen 250-1200 Grad Celsius eingestellt werden.

Im Vergleich dazu eine heiße Platte besteht aus einer flachen Oberfläche, Aluminium oder Keramik hergestellt und verbraucht Strom zur Erzeugung von Wärme. Kochplatten haben keine offene Flammen und kann genauer gesteuert werden, mit Temperaturen zwischen 50 bis 350 ° c

, Wenn nötig, höhere Temperaturen erreicht werden können, mit speziellen Heizplatten erreichen bis zu 1250 ° C. Um Brandgefahr zu vermeiden, offene Flammen und hohe Temperaturen der heißen Quellen sollten sehr vorsichtig gehandhabt werden.

Kalte Quellen können auch gefährlich sein. Trockeneis, die die feste Form von Kohlendioxid ist, sorgt für Temperaturen so niedrig wie-78 ° C. Neben kalten Verbrennungen könnte übermäßige Sublimation von Trockeneis zu Kohlendioxid-Gas Aufbau in kürzester Zeit, eine Gefahr der Hyperkapnie darstellen.

Schließlich, flüssiger Stickstoff – eine kryogene Flüssigkeit – wird verwendet, wenn auch niedrigere Temperaturen notwendig sind. Die Applikation liefert eine Badtemperatur so niedrig wie-196 ° c

Flüssigstickstoff 695 mal Volumen erweitern können und auf Verdampfung kann dazu führen, dass extremer Sauerstoffmangel in der umgebenden Luft, was zu ersticken, Bewusstlosigkeit und Tod unter extremen Umständen.

Darüber hinaus verlängerte Exposition gegenüber Haut kann schnell zu Erfrierungen führen. Kurze Belichtungszeiten zu den Auge Flüssigkeiten kann die Augen dauerhaft beschädigen.

Nun, Sie über die Eigenschaften und Gefahren des Wärme- und Kältequellen wissen, werfen wir einen Blick an, wie man sicher mit diesen Komponenten arbeiten.

vor der Verwendung einer heißen Quelle, machen Sie sich vertraut über den Standort von einem Feuerlöscher und eine Löschdecke. Schmuck zu entfernen und wieder lange Haare zu binden. Tragen Sie immer einen Laborkittel, Schutzbrille, enge Schuhe und Handschuhe. Sie sollten auch erwägen, thermische Schutzhandschuhe, die isolieren effektiv bis zu 650 ° c

Reinigen Sie den Bereich keine brennbaren Stoffe wie Papier oder Chemikalien. Legen Sie dem Bunsenbrenner vom obenliegenden Geräte oder Leuchten von mindestens 12 Zoll. Überprüfen Sie den Schlauchanschluss die Gasquelle Lecks und Nutzung entsprechenden Beschilderung zu benachrichtigen, dass Brenner ist in Betrieb. Verwenden Sie ein Feuerzeug mit einer erweiterten Düse für die Beleuchtung des Brenners.

Einmal dem Bunsenbrenner tätig ist, die offene Flamme niemals unbeaufsichtigt. Wenn Sie fertig sind, schließen Sie das Ventil auf dem Bunsenbrenner, das Gas sofort abgeschaltet und die Anbindung an die Gasquelle, lassen die Brenner abkühlen, bevor Behandlung oder Reinigung nach Gebrauch zu schließen.

Viele heiße Platten verfügen über eine integrierte Magnetrührer, digital auslesen und ein Thermoelement einstellen und die Temperatur nicht eingabebereit.

Wie für den Bunsenbrenner, kennen Sie die Lage der Feuerlöscher und welche Art um zu verwenden. Verwenden Sie niemals Wasser oder Flüssigkeit Stickstoff Öl Bad Feuer zu löschen, sondern stattdessen eine Klasse B Feuerlöscher.

Trage immer persönlichen Schutzausrüstung bei der Arbeit mit einer Kochplatte. Beim Erhitzen von flüchtiger und gefährlicher Stoffen entfernen entzündliche oder brennbare Materialien aus rund um die heiße Platte und die Heizplatte in der Haube.

Nachdem Sie sich mit den Eigenschaften und Maßstab Ihres Experiments vertraut gemacht haben, wählen Sie die richtige Größe Kochplatte, hitzebeständig und Crack kostenlos Glaswaren aus Borosilikatglas und Ölbad gemacht.

Stellen Sie sicher, dass die Experiment Temperatur liegt unter dem Flammpunkt von Ihrem Ölbad. Verwenden Sie immer einen Kondensator beim Erhitzen von flüchtigen Lösemitteln oder Stoffe.

Lösungsmittel, das beheizte Experiment hinzugefügt werden muss, verwenden einen Tropftrichter Druck ausgleichen. Fügen Sie keine Lösungsmittel direkt, da es ein Flash-Feuer verursachen kann. Wie mit dem Bunsenbrenner, nicht der Heizplatte unbeaufsichtigt lassen.

Materialien mit sehr niedrigem Siedepunkt, z. B. Diethylether, beheizt werden sollte mit einem Wasserbad statt einem Ölbad, um ein erhebliches Risiko von Feuer zu vermeiden.

Wenn Metallfolie oder Metallbehälter, wie z. B. Aluminium Blöcke für Heizung, besondere Aufmerksamkeit und Vorsicht verwendet werden sollten angewendet werden. Im Vergleich zu einem Ölbad ist es nicht möglich zu sehen, ob es heiß oder kalt ist, prüfen daher immer die Temperatur mit einem Thermometer und hitzebeständige Handschuhe verwenden.

nun, da Sie über den Einsatz von heißen Quellen gelernt haben, werfen wir einen Blick auf das andere extrem – das kalte Quellen.

Trockeneis sollte in einem Styropor-Container gespeichert werden und wenn möglich in einem kalten Raum, Sublimation zu minimieren. Speichern Sie Trockeneis in gut belüfteten Bereichen Hyperkapnie zu vermeiden. Verwenden Sie einen vollkommen luftdichten Behälter nicht zur Erweiterung des Behälters und möglicherweise verursacht durch subliming dry ice Explosion zu vermeiden

Tragen Sie persönliche Schutzausrüstung beim Umgang mit Trockeneis. Für zusätzlichen Schutz können Sie tragen Kryo-Handschuhe, die eine mehrschichtige Isolierung wieder enthaltenSt die niedrigen Temperaturen. Darüber hinaus zu erhalten und kleine Mengen Trockeneis zu transportieren, zu nutzen, einer großen Kunststoff-Kugel und einem Polystyrol Eimer.

Wenn Sie fertig sind, setzen Sie das saubere Trockeneis wieder in die Lagerung Container oder Sublime erlauben. Falls ein kühlendes Bad mit Trockeneis erfolgte, entsorgen Sie ihn in den Sondermüll-Container. Nie, entsorgen Trockeneis direkt in die Spüle oder Trash can.

Flüssigstickstoff wird gespeichert und behandelt mit Dewars, das ist eine Art der doppelwandigen Behälter mit einem Vakuum zwischen den Wänden.

Trage immer persönliche Schutzausrüstung beim Umgang mit flüssigen Stickstoffs. Dazu gehören isolierende Handschuhe und eine Gesichtsmaske, vor allem, wenn Flüssigstickstoff zu gießen, da die Flüssigkeit dazu neigt, splatter.

Stellen Sie sicher, dass alle Bereiche gut belüftet sind. Bei der Übertragung von flüssigem Stickstoff füllen Sie niemals die Dewar mehr als 80 % voll und nie schließen Sie den Container fest, um Druck zu vermeiden. Darüber hinaus sollten zusätzliche Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, bei Verwendung eine Schlenk-Linie. Wenn die Kühlfalle in flüssigem Stickstoff taucht und Luft gezogen wird, kann es Sauerstoff verdichten sich zu der Kühlfalle, explosionsfähige Gemische von flüssigem Sauerstoff mit organischen Materialien in die Falle zu schaffen.

denken Sie daran, dass heiße und kalte Quellen eine Gefahr und ein gesundheitliches Risiko sein können.

Bei ein kleines Feuer verwenden Sie die geeignetsten Feuerlöscher. Wenn das Feuer zu groß ist, ziehen Sie den Feueralarm oder rufen Sie 911. Das Gebäude nach den Anweisungen Ihrer Institution für Notfällen zu evakuieren.

Halten Sie für den Fall, dass der Hautverbrennungen verursacht durch eine heiße Quelle, das betroffene Gebiet unter kaltem Wasser für mindestens 10 Minuten. Im Falle einer kalten Verbrennung halten Sie den betroffenen Bereich unter lauwarmem und nicht warmes Wasser für mindestens 10 Minuten. Nicht reiben Sie den betroffenen Bereich, einen sterilen Verband bewerben, und einen weiteren Arzt aufsuchen.

Bei Spritzgefahr entweder sehr heiß oder kalt Stoffe in deinen Augen, sofort mit reichlich Wasser mit Augenwischerei spülen und einen Arzt aufsuchen.

Bei Schwindel oder Bewusstsein Verlust, beim Arbeiten mit flüssigem Stickstoff oder Trockeneis, bewegen sich die betroffene Person in einem gut belüfteten Raum und einen weiteren Arzt aufsuchen, wenn nötig.

habe Sie gerade beobachtet Jupiters Einführung in das Arbeiten mit heißen und kalten Quellen. Sie sollten jetzt verstehen die Gefahren dieser Materialien wie sicher arbeiten mit ihnen, und was zu tun im Notfall z. B. ein Feuer oder brennen. Wie immer, vielen Dank für das Ansehen von!

Applications and Summary

während der Einsatz von Bunsenbrenner, Kochplatten, Trockeneis und Flüssigstickstoff ist alltäglich in der Laborumgebung, alle von ihnen mögliche Gefahren verursachen kann, wenn nicht sorgfältig behandelt. Es ist die Pflicht eines jeden Benutzers, alle Sicherheitshinweise zur Beseitigung von Gefahren für sich und ihre Mitarbeiter zu folgen.

References

Occupational safety and health administration. https://www.osha.gov/Publications/laboratory/OSHAquickfacts-lab-safety-cryogens-dryice.pdf Accessed 21 August 2016
University of Iowa. Environmental health and safety. https://ehs.research.uiowa.edu/liquid-nitrogen-handling Accessed 21 August 2016

Transcript

The application of extreme temperature techniques is an essential part in scientific research and industrial processes. Hence adequate safety training is a prerequisite to avoid injuries.

High temperatures are often required for chemical reactions or distillations. Open flames are frequently used for sterilization and modification of laboratory and medical equipment.

On the other hand, very low temperatures are often necessary to control highly exothermic reactions and for cooling of instruments such as a nuclear magnetic resonance spectrometer or a Schlenk line.

Hot plates and Bunsen burners are commonly used for high temperature operations, while dry ice or liquid nitrogen is applied for extreme cooling. However, all of these sources can provide significant hazards if not handled carefully.

This video will illustrate the hazardous nature of extreme temperature techniques, how to safely operate and work with these sources, and what to do in case of an emergency.

A Bunsen burner uses methane, propane, or butane to create an open flame. The temperature of this flame can be roughly adjusted between 250-1200 degrees Celsius.

In comparison, a hot plate consists of a flat surface made of aluminum or ceramics and uses electricity to generate heat. Hot plates do not have open flames and can be controlled more accurately with temperatures ranging between 50-350°C.

If necessary, higher temperatures can be achieved with special hot plates reaching up to 1250°C. To avoid fire hazards, the open flames and high temperatures of hot sources should be handled very carefully.

Cold sources can be hazardous as well. Dry ice, which is the solid form of carbon dioxide, provides temperatures as low as -78°C. In addition to cold burns, excessive sublimation of dry ice could lead to carbon dioxide gas build up in a very short time, posing a danger of hypercapnia.

Lastly, liquid nitrogen – a cryogenic fluid – is used when even lower temperatures are necessary. It can provide a bath temperature as low as -196°C.

Liquid nitrogen can expand 695 times in volume, and upon vaporization can cause extreme oxygen deficiency in the surrounding air, leading to suffocation, unconsciousness, and death under extreme circumstances.

In addition, prolonged exposure to skin can quickly result in frostbite. Short exposure to the eye fluids can permanently damage the eyes.

Now that you know about the properties and hazards of the heat and cold sources, let’s take a look at how to safely work with these components.

Before using any hot source, make yourself familiar about the location of a fire extinguisher and a fire blanket. Remove jewelry and tie back long hair. Always wear a lab coat, safety glasses, close-toed shoes, and gloves. You should also consider using thermal protective gloves, which insulate effectively up to 650 °C.

Clean the area of any combustible substances such as paper or chemicals. Place the Bunsen burner away from overhead equipment, or light fixtures by at least 12 inches. Check the hose connection to the gas source for any leaks and use appropriate signage to notify that burner is in operation. Use a lighter with an extended nozzle for lighting the burner.

Once the Bunsen burner is operating, never leave the open flame unattended. When you are done, close the valve on the Bunsen burner, shut off the gas immediately and close the connection to the gas source, letting the burner cool before handling or cleaning after use.

Many hot plates come with a built-in magnetic stirrer, digital read-out and a thermocouple input for adjusting and maintaining the temperature.

Like for the Bunsen burner, know the location of the fire extinguisher and which type to use. Never use water or liquid nitrogen to extinguish oil bath fire, but instead a class B fire extinguisher.

Always wear personal protective equipment while working with a hotplate. When heating volatile and hazardous substances, remove flammable or combustible materials from around the hot plate and place the hot plate in the hood.

Once you have familiarized yourself with the properties and scale of your experiment, choose the right size hot plate, heat resistant and crack free glassware made of borosilicate, and an oil bath.

Make sure the experiment temperature is below the flashpoint of your oil bath. Always use a condenser, when heating volatile solvents or substances.

If solvent needs to be added to the heated experiment, use a pressure-equalizing dropping funnel. Do not add solvent directly, as it might cause a flash fire. As with the Bunsen burner, do not leave the hot plate unattended.

Materials with a very low boiling point, such as diethyl ether, should be heated using a water bath instead of an oil bath to avoid a significant risk of fire.

If metal foil or metal containers, such as aluminum blocks, are used for heating, special attention and caution should be applied. In comparison to an oil bath, it is not possible to see if it is hot or cold, therefore always check the temperature with a thermometer and use heat-resistant gloves.

Now that you have learned about the use of hot sources, let’s take a look at the other extreme – the cold sources.

Dry ice should be stored in a polystyrene container and if possible in a cold room to minimize sublimation. Store dry ice in properly ventilated areas to avoid hypercapnia. Do not use a completely airtight container to avoid expansion of the container and possibly an explosion caused by subliming dry ice.

Wear protective personal equipment when handling dry ice. For extra protection, you can wear cryogenic gloves, which contain a multi-layer insulation against the low temperatures. Furthermore, to obtain and transport small quantities of dry ice, use a big plastic scoop and a polystyrene bucket.

When finished, either put the clean dry ice back into the storing container or allow it to sublime. If a cooling bath was made using dry ice, dispose of it in the hazardous waste container. Never, dispose dry ice directly in the sink or trash can.

Liquid nitrogen is stored and handled using Dewars, which is a type of double-walled containers with a vacuum in between the walls.

Always wear protective personal equipment when handling liquid nitrogen. This includes insulating gloves and a facial mask, especially when pouring liquid nitrogen as the liquid tends to splatter.

Make sure all areas are well ventilated. When transferring liquid nitrogen, never fill the Dewar more than 80% full and never close the container tightly to prevent pressure build up. Furthermore, extra precaution should be taken when using a Schlenk line. If the cold trap is immersed in liquid nitrogen, and air is being pulled, it can condense oxygen into the cooling trap, creating explosive mixtures of liquid oxygen with organic materials in the trap.

Remember, that hot and cold sources can be a hazard and a health risk.

In case of a small fire use the appropriate extinguisher. If the fire is too large, pull the fire alarm or call 911. Evacuate the building following the emergency instructions of your institution.

In case of a skin burn caused by a hot source, hold the affected area under cold water for at least 10 minutes. In case of a cold burn, hold the affected area under tepid and not hot water for at least 10 minutes. Do not rub the affected area, apply a sterile dressing, and seek further medical attention.

In case of splashes of either very hot or cold substances in your eyes, immediately flush with copious amount of water using eyewash and seek medical attention.

In case of dizziness or consciousness loss, when working with liquid nitrogen or dry ice, move the affected person into a well-ventilated area and seek further medical attention if necessary.

You’ve just watched JoVE’s introduction to working with hot and cold sources. You should now understand the hazards of these materials, how to safely work with them, and what to do in case of an emergency such as a fire or burn. As always, thanks for watching!

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