Τι Είναι η Χημεία — Το Εργαστήριο
Φυσικό και ανθρωπογενές περιβάλλον, πρώτες ύλες, ωφέλιμες και βλαβερές χρήσεις, κανόνες ασφάλειας
Από τι είναι φτιαγμένο το κινητό σου;
Η οθόνη του είναι γυαλί που φτιάχτηκε από άμμο, η μπαταρία κρύβει λίθιο, το κέλυφος είναι πλαστικό από πετρέλαιο. Κάποιος έπρεπε να ξέρει πώς η άμμος γίνεται γυαλί και το πετρέλαιο πλαστικό. Αυτή η γνώση λέγεται Χημεία — και ξεκινάς σήμερα.
Τι μελετά η Χημεία
Η Χημεία είναι η επιστήμη που μελετά τις ιδιότητες και τους μετασχηματισμούς των υλικών. Ασχολείται με:
- τη βασική και την εφαρμοσμένη έρευνα,
- την επεξεργασία πρώτων υλών και την παραγωγή νέων υλικών,
- τον έλεγχο ποιότητας του περιβάλλοντος, των τροφίμων, των φαρμάκων, των καυσίμων.
Συνεργάζεται στενά με τη Φυσική, τη Βιολογία, την Ιατρική, τη Φαρμακευτική, τη Γεωπονία, τη Γεωλογία, την Αρχαιολογία, ακόμη και με τις Καλές Τέχνες.
Φυσικό και ανθρωπογενές περιβάλλον
Ό,τι υπάρχει γύρω μας λέγεται περιβάλλον.
- Φυσικό περιβάλλον: ό,τι δημιουργεί η φύση — νερό, αέρας, χώμα, φυτά, ζώα.
- Ανθρωπογενές περιβάλλον: ό,τι δημιουργεί ο άνθρωπος — κτίρια, γέφυρες, αυτοκίνητα, αεροπλάνα.
Ο άνθρωπος παίρνει πρώτες ύλες από τη φύση και τις μετατρέπει σε προϊόντα:
- λινάρι → ίνες → νήμα → ύφασμα → λινό φόρεμα
- ασβεστόλιθος → ασβέστης → ασβεστοπολτός → σοβάς
- δέντρα → πολτός → αποχρωματισμένος πολτός → χαρτί
- βωξίτης (μετάλλευμα) → αλουμίνιο → κράματα αλουμινίου → σκελετός αεροπλάνου
Ποιο από τα παρακάτω υλικά ανήκει στο φυσικό περιβάλλον;
Πού συναντάς τη Χημεία
- Καθημερινότητα: συνθετικές ίνες και βαφές στα ρούχα, υλικά κατασκευής, πλαστικά, καύσιμα, λιπαντικά, συσκευασίες, συντήρηση τροφίμων.
- Υγεία: φάρμακα, χημειοθεραπεία, υλικά για τεχνητά οστά, δόντια και βαλβίδες καρδιάς. Ακόμη και το νερό της βρύσης είναι ασφαλές χάρη στη χημική επεξεργασία του.
- Ψυχαγωγία και αθλητισμός: ρακέτες, μπάλες, σκι, ιστιοσανίδες.
- Η φύση «κάνει χημεία»: η τροφή γίνεται ιστοί και ενέργεια στο σώμα μας, τα φυτά φτιάχνουν σάκχαρα με τη φωτοσύνθεση, στα σπήλαια σχηματίζονται σταλακτίτες, τα δάση που καίγονται γίνονται στάχτη και καπνός.
Ωφέλιμη και βλαβερή χρήση
Το ίδιο χημικό προϊόν μπορεί να χρησιμοποιηθεί άλλοτε ωφέλιμα και άλλοτε επιζήμια:
- Φάρμακα: θεραπεύουν, αλλά έχουν και παρενέργειες.
- Εντομοκτόνα: σκοτώνουν βλαβερά έντομα, αλλά και πουλιά ή ωφέλιμα έντομα.
- Εκρηκτικά: ανοίγουν σήραγγες, αλλά χρησιμοποιούνται και στον πόλεμο.
- Χλώριο: απολυμαίνει το νερό, αλλά υπήρξε και πολεμικό αέριο.
Την ευθύνη για το πώς θα χρησιμοποιηθεί ένα προϊόν την έχει η κοινωνία: χρειάζεται μελέτη, σωστή ενημέρωση και κανόνες. Ο Πλάτωνας το είχε πει: «πᾶσά τε ἐπιστήμη χωριζομένη δικαιοσύνης… πανουργία, οὐ σοφία φαίνεται».
Παράδειγμα — δύο όψεις: Συμπλήρωσε για κάθε προϊόν μια ωφέλιμη και μια επιζήμια χρήση.
- Συντηρητικά τροφίμων: τα τρόφιμα δεν χαλάνε γρήγορα · σε υπερβολική κατανάλωση μπορεί να βλάψουν την υγεία.
- Πλαστικά: φτηνά, ελαφριά, άθραυστα αντικείμενα · συσσωρεύονται στο περιβάλλον για πολλά χρόνια.
- Λιπάσματα: περισσότερη τροφή από τα χωράφια · η υπερβολική χρήση ρυπαίνει νερά και έδαφος.
Γνωριμία με το εργαστήριο
Βασικά όργανα και τι κάνει το καθένα:
- Ποτήρι ζέσεως: ανάμειξη, θέρμανση υγρών (οι χαραγές του είναι κατά προσέγγιση).
- Κωνική φιάλη: ανάδευση χωρίς να πετάγεται το υγρό.
- Δοκιμαστικός σωλήνας: μικρές ποσότητες, πειράματα με λίγες σταγόνες.
- Ογκομετρικός κύλινδρος: μέτρηση όγκου υγρού.
- Ογκομετρική φιάλη: παρασκευή διαλύματος ακριβούς όγκου (π.χ. 250 mL, μέχρι τη χαραγή).
- Σιφώνιο: μεταφορά ακριβούς μικρού όγκου.
- Χωνί με διηθητικό χαρτί: διήθηση (φιλτράρισμα).
- Ύαλος ωρολογίου: ζύγιση ή εξάτμιση μικρής ποσότητας.
- Λύχνος, λαβίδα, σπάτουλα, ζυγός.
Κανόνες ασφάλειας
- Ποδιά, γυαλιά προστασίας, δεμένα μαλλιά.
- Ποτέ δεν τρώμε, δεν πίνουμε και δεν δοκιμάζουμε ουσίες στο εργαστήριο.
- Για να μυρίσουμε μια ουσία, κινούμε το χέρι πάνω από το στόμιο προς τη μύτη — ποτέ δεν σκύβουμε από πάνω.
- Όταν θερμαίνουμε δοκιμαστικό σωλήνα, το στόμιο κοιτάζει μακριά από εμάς και από τους άλλους.
- Κάθε δοχείο έχει ετικέτα. Χωρίς ετικέτα = άγνωστο = επικίνδυνο.
- Κάθε ατύχημα, όσο μικρό κι αν είναι, το λέμε αμέσως στον καθηγητή. Στο τέλος πλένουμε τα χέρια.
Σύμβολα κινδύνου
Στις ετικέτες των χημικών (και των καθαριστικών του σπιτιού!) υπάρχουν ρόμβοι με κόκκινο περίγραμμα:
- φλόγα → εύφλεκτο · φλόγα πάνω από κύκλο → οξειδωτικό · έκρηξη → εκρηκτικό
- νεκροκεφαλή → τοξικό · χέρι και επιφάνεια που «τρώγονται» → διαβρωτικό
- θαυμαστικό → ερεθιστικό / επιβλαβές · σιλουέτα με «αστέρι» στο στήθος → σοβαρός κίνδυνος για την υγεία
- φιάλη αερίου → αέριο υπό πίεση · ξερό δέντρο και ψάρι → επικίνδυνο για το περιβάλλον
Σε ένα μπουκάλι αποφρακτικού σωληνώσεων υπάρχει ρόμβος με ένα χέρι και μια επιφάνεια που «τρώγονται» από σταγόνες. Τι σημαίνει;
Πριν πιάσεις οτιδήποτε στο εργαστήριο, πες από μέσα σου Π-Γ-Μ: Ποδιά, Γυαλιά, Μαλλιά δεμένα. Και για τα σύμβολα: κόκκινος ρόμβος = σταμάτα και διάβασε.
Παράδειγμα — ποιο όργανο;
- Θέλεις να μετρήσεις νερό → ογκομετρικό κύλινδρο (όχι ποτήρι ζέσεως, που μετρά χοντρικά).
- Θέλεις να χωρίσεις άμμο από νερό → χωνί με διηθητικό χαρτί.
- Θέλεις να ζυγίσεις αλάτι → ζυγό, με το αλάτι πάνω σε ύαλο ωρολογίου.
- Θέλεις να φτιάξεις ακριβώς διάλυμα → ογκομετρική φιάλη των 250 mL.
Λυμένη άσκηση (τύπου διαγωνίσματος):
Δεδομένα: Υλικά: βωξίτης, αλουμίνιο, σύννεφα, φύλλο χαρτιού, αργό πετρέλαιο, πλαστικό μπουκάλι.
Ζητούμενο: (α) Ποια είναι φυσικά και ποια ανθρωπογενή; (β) Δώσε μια ωφέλιμη και μια βλαβερή χρήση του χλωρίου.
Λύση:
(α) Φυσικά: βωξίτης, σύννεφα, αργό πετρέλαιο (τα βρίσκουμε έτοιμα στη φύση). Ανθρωπογενή: αλουμίνιο, χαρτί, πλαστικό μπουκάλι (προϊόντα επεξεργασίας πρώτων υλών).
(β) Ωφέλιμη: απολύμανση του πόσιμου νερού και των πισινών. Βλαβερή: χρησιμοποιήθηκε ως πολεμικό αέριο.
Απάντηση: 3 φυσικά, 3 ανθρωπογενή· το χλώριο δείχνει ότι η χρήση, όχι η ουσία, κάνει κάτι ωφέλιμο ή βλαβερό.
Πώς πρέπει να μυρίσεις με ασφάλεια το περιεχόμενο ενός δοκιμαστικού σωλήνα;
Ο Σουηδός χημικός Άλφρεντ Νόμπελ «τιθάσευσε» την επικίνδυνη νιτρογλυκερίνη και κατοχύρωσε τη δυναμίτιδα το 1867. Στη διαθήκη του άφησε την περιουσία του για τα Βραβεία Νόμπελ, που απονέμονται από το 1901 — ανάμεσά τους και βραβείο Χημείας.
Ο Άρης έκανε τα εξής σε ένα πείραμα. Βρες τα τρία λάθη και διόρθωσέ τα.
- Φόρεσε ποδιά και γυαλιά.
- Για να καταλάβει τι έχει ένα μπουκάλι, έσκυψε και το μύρισε από κοντά.
- Θέρμανε δοκιμαστικό σωλήνα με το στόμιο στραμμένο προς τη Μαρία.
- Έγραψε ετικέτα στο διάλυμα που έφτιαξε.
- Δοκίμασε μια σταγόνα από το «αλατόνερο» για να βεβαιωθεί ότι είναι αλμυρό.
Δοκίμασε πρώτα μόνος σου — μετά δες τη λύση
Λάθη είναι τα 2, 3 και 5.
- (2) Μυρίζουμε κινώντας το χέρι πάνω από το στόμιο, ποτέ σκύβοντας.
- (3) Το στόμιο κοιτάζει μακριά από όλους — ένα υγρό μπορεί να πεταχτεί απότομα.
- (5) Στο εργαστήριο δεν δοκιμάζουμε ποτέ τίποτα: ένα διάφανο υγρό μπορεί να μην είναι αυτό που νομίζουμε.
Τα 1 και 4 είναι σωστές πρακτικές.
- «Χημικό = βλαβερό». Όλα είναι χημικές ουσίες, και το νερό. Βλαβερή ή ωφέλιμη είναι η χρήση και η ποσότητα.
- «Φυσικό = ακίνδυνο». Τα δηλητηριώδη μανιτάρια είναι απολύτως φυσικά.
- Μέτρηση όγκου με ποτήρι ζέσεως. Οι χαραγές του είναι κατά προσέγγιση· για μέτρηση θέλεις ογκομετρικό κύλινδρο.
- Φυσική πρώτη ύλη = φυσικό προϊόν. Το χαρτί προέρχεται από δέντρα, αλλά είναι ανθρωπογενές.
Ποια πρόταση για τα χημικά προϊόντα είναι σωστή;
- Η Χημεία μελετά τις ιδιότητες και τους μετασχηματισμούς των υλικών.
- Φυσικό περιβάλλον: ό,τι φτιάχνει η φύση· ανθρωπογενές: ό,τι φτιάχνει ο άνθρωπος από πρώτες ύλες.
- Το ίδιο χημικό προϊόν έχει ωφέλιμες και βλαβερές χρήσεις — η ευθύνη είναι της κοινωνίας.
- Εργαστήριο: ογκομετρικός κύλινδρος για όγκο, ογκομετρική φιάλη για ακριβές διάλυμα, χωνί με φίλτρο για διήθηση.
- Ασφάλεια: ποδιά, γυαλιά, μαλλιά δεμένα· ποτέ γεύση· οσμή με το χέρι· σύμβολα κινδύνου σε κόκκινο ρόμβο.