ソース: ロバート ・ m ・ Rioux ・ Suprita Jharimune、ペンシルバニアの州立大学、大学公園、PA
高低、研究室の多くの操作の不可欠な部分は、両方極端な温度を使用します。多くは、即座に実験室を言及するブンゼン バーナーの心象を連想させます。ブンゼン バーナーとホット プレートで広く使用されて研究室・産業、小規模および大規模な操作できるようになり、すべてのユーザーの安全な取り扱い手順を認識するために必要です。ホット プレート、ブンゼン バーナーは、ドライアイスや液体窒素などの極低温の液体を使用して低温が得られる高温の熱源です。ドライアイスと液体窒素は慎重に処理されない場合、ユーザーに重要な被害をもたらすことができます
。ブンゼン バーナー、火災の危険の原因になりやすい。多目的加熱、殺菌、燃焼に使用することができます開いているガス炎を出す
。ホット プレートは遂行するため化学反応は、一般的に試料を加熱するため、実験室で広く使用されています。ホット プレートから成っている平らな面、電気による発熱です。ブンゼン バーナーではなく、火気がないし、高温は、ブンゼン バーナーと比較してより正確な制御を実現できます
。ドライアイスは二酸化炭素の固体形態。それは冷却剤として主に使用されます。ドライアイスは、低温を提供できる − 78 ° C とそれしたがって任意の水の残留物を残さないは、通常の氷よりも使いやすい名前。ただし、長期暴露は凍傷や肌に深刻なダメージにつながる可能性があります
。液体窒素 液体の形態の窒素であります。それは極低温流体 (沸点 − 195.79 ° C)。冷媒として主に研究所で使用されます。液体窒素の超低温、により重要な保健上の危険があります。それは急速に生体組織に接触をフリーズします
。上記のツールやテクニックは重要であり、ほとんどの実験室の標準と見なされます。危険を防ぐために標準的なプロシージャは (例えば、熱保護と低温手袋使用) 彼らの安全な取り扱いのため存在します。防寒用手袋を提供効果的な断熱温度まで 650 ° c. 極低温手袋は多層断熱材を含む、手や腕に極低温の液体を扱うときの危険からの保護を提供するように設計します
。ブンゼン バーナー、ホット プレート、ドライアイス、液体窒素での作業の詳細について説明します
。1 ブンゼン バーナー
2。ホット プレート
3。ドライアイス
4。液体窒素
の極端な温度の技法の応用科学研究と工業プロセスに不可欠な部分は、です。したがって十分な安全教育は負傷を避けるための前提条件です
。高温は、化学反応または蒸留に必要。火気は殺菌や研究室、医療機器の変更を頻繁に使用されます
。一方では非常に低温、高発熱反応を制御し、核磁気共鳴分光装置や、Schlenk など機器の冷却ライン必要
。ホット プレートとブンゼン バーナーは、他の極端な冷却用ドライアイスまたは液体窒素を適用しながら高温操作に使用されます。ただし、すべてのこれらのソースは慎重に処理されない場合重大な危険性を提供できます
。このビデオは極端な温度の技術、安全に運用し、これらのソースを処理する方法、緊急時に危険な性質を示します
。A ブンゼン バーナー メタン、プロパンやブタンを使用して開いた炎を作成します。この炎の温度が約 250-1200 ° c の間を調整することができます
。比較では、ホット プレート製アルミニウムまたはセラミックスの平面で構成され、電気を使用して熱を生成します。ホット プレートは火気を持っていないと 50-350 ° C までの温度でより正確に制御することができます
1250 ° C に達する特別なホット プレートで必要なより高い温度が得られるなら火災の危険を避けるためには、オープン炎、ホット ソースの高温処理非常に慎重に
。冷たい源も危険なことができます。ドライアイス、炭酸ガスの固体形態である-78 ° C の低温を提供します二酸化炭素ガス炭酸ガスの危険性を提起、非常に短い時間でビルドアップにつながる可能性がドライアイスの昇華を過剰に加えて冷たい火傷
。も低温が必要なときに液体窒素の極低温流体 – を使用する最後に。浴温度-196 として低を提供できる ° C
液体窒素量、695 倍を展開でき、気化時に、周囲の空気は、窒息、意識と極端な状況下で死に至るで極端な酸素欠乏を引き起こすことが
。さらへの長期暴露皮膚が凍傷になることができます迅速に。目流体への短い露出は完全に目を傷つけることができる
。プロパティおよび熱および冷たい源の危険についてわかっている今安全にこれらのコンポーネントを操作する方法を見てみましょう
任意のホット ソースを使用する前に自分で消火器、火災の毛布の場所について精通しています。アクセサリーをはずし、戻って長い髪を結ぶ。常に白衣、安全メガネ、先の閉じた靴と手袋を着用します。650 まで効果的に絶縁熱の保護手袋の使用を考慮する必要があります ° C
紙や化学物質などの可燃性物質の部分をきれいにします。12 インチ少なくともオーバーヘッド機器や照明器具から離れてブンゼン バーナーを配置します。ホースの接続、任意の漏れガス供給源を確認し、そのバーナーは、操作を通知する適切な看板を使用します。バーナーを照明用延長ノズルとライターを使用します
。ブンゼン バーナーの操作一度、開いた炎が離れないでいます。終わったら、ブンゼン バーナーのバルブを閉じます、すぐにガスを止めるし、させる処理や使用後の掃除の前にバーナー冷却ガス ソースへの接続を閉じます
。磁気スターラーの内蔵、デジタル読み出しと調整し、温度を維持するための入力熱電対が多くホット プレート付属します
。は、ブンゼン バーナーのように、消火器を使用するタイプの場所を知っています。決して油風呂火災を消火する水または液体窒素を使用しますが、消火器代わりにクラス B
。は常にホット プレートでの作業中は保護具を着用します。揮発性、有害物質を加熱するときホット プレート周りから引火性または可燃性の材料を削除し、ボンネットのホット プレートを配置します
。プロパティ テストの規模とあなた自身を精通している、一度選択右のサイズのホット プレート、耐熱と亀裂無料ガラス ホウケイ酸塩、および油浴から成って
。実験温度が油風呂の引火点以下になっていることを確認します。揮発性の溶剤や物質を加熱するときに、コンデンサーを常に使用します
。溶媒を加熱実験に追加する必要がある場合は、圧力平衡滴下漏斗を使用します。それはフラッシュの火を引き起こす可能性があります、溶剤を直接追加しないでください。ブンゼン バーナーを放置しないでくださいホット プレートとして
。油浴の代わりに火の重大なリスクを避けるために水浴を使用ジエチル エーテルなどの非常に低沸点で材料を加熱する必要があります
。暖房, 特別な注意と注意の金属箔や金属容器、アルミ ブロックなどを使用する場合を適用する必要があります。オイルの浴室と比較して、それが熱いまたは冷たい場合、したがって常に温度計で温度を確認、耐熱手袋を使用することが可能ですないです。
熱い源の使用について学んだ、いる今他のエクストリーム – 冷たい源で見てみましょう
。ドライアイスは、ポリスチレンの容器に格納されている必要がありますと昇華を最小限に抑えるための寒い部屋で可能であれば。ドライアイスは、炭酸ガスを避けるために適切に換気された区域で格納します。コンテナーおよびおそらく乾燥氷の昇華によって引き起こされる爆発の拡大を避けるために完全に密閉容器を使用しない
は、ドライアイスを取り扱う際に保護具を着用します。余分な保護のため、多層絶縁をもう一度を含む低温手袋を着ることができます。st 低温。さらに、取得して少量のドライアイスを輸送するには、大きなプラスチックのスクープとポリスチレンのバケットを使用します
。したら、きれいなドライアイスを格納するコンテナーに戻すかそれを崇高に許可。冷却槽は、ドライアイスを使用して行われた場合、有害廃棄物コンテナーで処分します。決して、直接シンクまたはゴミ箱ことができますでドライアイスを処分
液体窒素は格納され、デュアーを使用する処理と壁の間の真空二重壁容器の種類である
。液体窒素を処理するときに常に、保護具を着用します。これは絶縁手袋とマスク、スプラッタする傾向がある液体液体窒素を注ぐときに特に含まれます
。全域がよく換気されていることを確認します。80% 以上が完全し、決して圧力構築防ぐためにしっかりとコンテナーを閉じてデュワーを埋める液体窒素を転送することがないときを。さらに、シュレンク管を使用する場合は、特別な予防措置を取られるべき。冷却トラップは、トラップで有機材料を用いた液体酸素の爆発性の混合物を作成するのに酸素を凝縮することができますコールド トラップは液体窒素に浸漬し、空気が引っ張られている場合、
、ホットとコールドのソースが危険および健康上のリスクをすることができることを覚えている
。小さな火事の時に適切な消火器を使用します。火が大きすぎる場合、火災警報器を引くか、911 に電話。あなたの機関の緊急の指示に従って避難します
。ホット ソースによる皮膚火傷の場合に、少なくとも 10 分間冷たい水で患部を保持します。コールドの燃やす場合ぬるま湯で患部を押し、少なくとも 10 分間水を熱くないです。患部をこすりしない、滅菌ドレッシングを適用し、さらに医師の診察を求める
。あなたの目か非常に熱いまたは冷たい物質の飛散、場合すぐに目薬を使用して水のおびただしい量のフラッシュし、医療手当てを受ける
。めまいや意識消失、液体窒素やドライアイスを使用する場合、換気の良い場所に影響を受ける人を移動し、必要に応じてさらに医師の診察を求める
。だけ暑くて冷たいソースの操作のゼウスの概要を見てきた。今、どのようにこれらの材料の危険性を理解しておくべきと何を焼いたり、火災など緊急の場合は安全に動作するように。いつも、見てくれてありがとうとして!
ブンゼン バーナーの使用、ホット プレート、ドライアイス、液体窒素はラボ環境で平凡、慎重に処理されない場合、それらのすべては潜在的な危険を引き起こす可能性が。つまり、すべてのユーザーの義務は自分自身と同僚の危険を除去するためにすべての安全性ガイドラインに従ってください
。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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