Guia Técnico para Segurança em Cursos de Química
Experimental
Introdução
Um objetivo importante da formação química de estudantes de ciências é o aprendizado sobre os riscos e a aquisição de experiência enquanto se trabalha com substâncias perigosas no curso de química experimental. Os estudantes devem iniciar a tomada das suas próprias decisões de medidas de segurança em cada nível de sua educação. A conscientização para os riscos resultante desta abordagem é outro objetivo destes curso de laboratório e tem a mesma importância da aprendizagem de complexos contextos científicos e da aquisição de conhecimentos sobre o mais recente desenvolvimento tecnológico.
O objetivo da formação moderna deve ser, portanto, aprender sobre o manuseio seguro de compostos químicos em cursos experimentais, bem como sobre a cautela necessária para proteger dos riscos a si próprio e as outras pessoas que trabalham no laboratório. Além disso, é necessário agir com responsabilidade para com o meio-ambiente e o público em geral, através da observância de orientações e instruções relacionadas ao manuseio seguro de substancias químicas. Visando preencher as exigências para a prática de uma química sustentável segundo as diretrizes modernas é necessário que o trabalho seja realizado da forma menos nociva possível para o meio-ambiente. Para evitar o surgimento de resíduos laboratoriais e consequentemente possibilitar a diminuição do potencial de risco através das substancias químicas, é útil reduzir a quantidade de substancias utilizadas na reação. Síntese em múltiplos estágios podem ser realizadas e os produtos podem ser utilizados como matérias-primas para outras experiências, a fim de poupar recursos químicos e reduzir a formaçao dos resíduos.
Muitas leis, diretrizes, regras e guias existem regulando quase todos os campos do manuseio seguro de substâncias perigosas e equipamentos. Porém é necessário também que a consciência da segurança resultante seja baseada em fundamentos da química, a fim de evitar acidentes em laboratórios. Estatísticas anuais de acidentes demostram que acidentes são causados somente em poucos casos por defeitos técnicos de instalações e equipamentos. Na maioria dos casos (aproximadamente 80%) resultam de falha humana, segundo o qual a falta de conhecimento dos riscos de substâncias perigosas e falta de compreensão das reações conduzidas desempenham um papel importante. Acidentes freqüentemente acontecem porque
o comportamento habitual dos operadores é resultante de longos períodos de aplicação de métodos potencialmente perigosos e, assim, negligenciando medidas de segurança necessárias.
Para alcançar os objetivos descritos acima, é essencial a formulação de específicas instruções operacionais para qualquer curso experimental. Estas podem ser baseadas em instruções gerais para laboratórios. As instruções operacionais devem conter os aspectos específicos de um curso experimental particular e adicionalmente providenciar as seguintes informações:
Uma lista de todos os compostos químicos usados no curso experimental incluindo suas R e S frases (exceto substâncias a serem analisadas em cursos analíticos, uma vez que isso pode contradizer o objetivo da aprendizagem)
Manuais operacionais para todos os aparatos se eles não forem incluídos em instruções verbais
Detalhamento experimental e instruções operacionais ou citações da literatura
Esta instrução operacional para o curso experimental deve ser lida por todos os estudantes e assinado seu conhecimento.
Principiantes da química, farmácia, biologia devem ser iniciados no trabalho seguro antes do início do seu curso de química experimental ou da condução de experimentos particularmente críticos. Isto pode ser feito ou em um pré-curso introdutório ou freqüentemente no inicio do próprio curso experimental. Na seqüência dos seus estudos os estudantes devem ser informados ao início de cada curso se substâncias perigosas estão envolvidas. Conhecimento prévio pode ser esperado como familiar. Os estudantes iniciantes devem adquirir as informações necessárias de uma instrução operacional através do professor responsável.
Por medidas de segurança, é necessário saber qual equipamento de emergência é fornecido e onde eles estão localizados no laboratório. Itens importantes são:
As saídas de emergência para incêndio e vias de evacuação em geral
Sistemas de alarme, telefone e adicionais emergências ligadas a equipamentos Extintor, alarme de incêndio e cobertor anti-fogo
Primeiros socorros, maca, sala de primeiros socorros e escritório do professor (a ser chamado)
É questionável se todos os estudantes e funcionários do laboratório realmente conhecem em caso de emergência
Quais dos compostos químicos manuseados são explosivos, tóxicos ou altamente inflamáveis
Quem desliga o gás, água, energia e outras linhas de alimentação e de que modo Elevadores e capelas não devem ser operadas em caso de incêndio
O extintor deve ser recarregado após cada utilização O que significa o termo “auto-proteção”
Quais medidas emergenciais devem ser tomadas no caso de um acidente sério Onde informações de segurança podem ser encontradas se necessário
Antes de iniciar experiências perigosas estudantes trabalhando em locais próximos também deverão ser informados dos riscos particulares e das medidas de segurança. Isto deve ser particularmente considerado em laboratórios de química se inúmeros estudantes estão trabalhando na mesma capela.
Medidas Gerais para proteção da saúde individual
Alguns itens principais tem de ser observados a fim de garantir a proteção da saúde individual:
Enquanto trabalhar no laboratório de trabalho adequadas roupas de trabalho devem ser usadas. Para experimentos regulares no laboratório é suficiente vestir um avental de mangas longas feito de um material não sucetivel a derretimento (preferencialmente algodão ou uma mistura de poliester e algodão). O avental não deve ser vestido em outros locais distintos do laboratório, ou seja, salas de leitura, bibliotecas, salas de restauração, etc, de forma a evitar a contaminação com compostos químicos aderidos.
Sapatos fechados e estáveis devem ser usados.
Durante todo o tempo no laboratório óculos de segurança do laboratório com auto protetores deve ser usado.
Enquanto realizar um experimento o estudante não deve deixar o laboratório se contínuo monitoramento é necessário e nenhuma outra pessoa experiente esteja presente, a qual
conheça o curso do experimento e seja capaz de supervisioná-lo. No caso de experimentos perigosos ao menos duas pessoas devem estar presentes.
Na área do laboratório não deve ser estocada comida ou bebida devido ao risco de contaminação.
Devido ao risco de confusão recipientes que são geralmente utilizados para comida e bebida não devem ser usados para estocar compostos químicos e vice-versa (comida e bebidas não devem ser colocados em recipientes geralmente utilizados para compostos químicos).
Fumar não é permitido no laboratório devido ao risco de inalação de fumo contaminado como acontece no caso de comida e devido ao risco de ignição de fogo e explosão com compostos químicos inflamáveis.
Medidas Protetoras durante o manuseio de substâncias e formulações
perigosas
A princípio, durante o manuseio de substâncias e formulações perigosas alguma contaminação ou risco de perigo para homens e ambiente, bem como o surgimento de situação perigosa devem ser excluídos. A fim de garantir isto é necessário que todas as pessoas manuseando compostos químicos tenham conhecimento suficiente nos seguintes itens:
Como são estocados compostos químicos apropriadamente?
Quais recipientes são disponíveis para estocagem segura de compostos químicos?
Sobre quais condições compostos químicos devem ser estocados em capelas e quais as medidas de segurança devem ser tomadas?
Como pode ser evitada uma confusão (freqüentemente perigosa) entre compostos químicos?
Como pode os compostos químicos serem transportados sem risco de rompimento da embalagem e sua liberação?
Como pode se evitar o derramamento ou contato com a pele de compostos químicos durante seu manuseio para fora da embalagem?
Que medidas devem ser tomadas se os produtos químicos são derramados ou liberados de alguma outra forma?
Regulamentações de amplo espectro para a manipulação de substâncias perigosas são definidas na Lei dos Produtos Químicos (em alemão: Chemikaliengesetz, ChemG). Estas leis
protegem o ser humano e o ambiente frente aos efeitos danosos de substâncias químicas e formulações, especialmente identificando esses efeitos, para preveni-los e evitar sua ocorrência. Os Atos químicos devem garantir que novas substâncias sejam testadas para propriedades perigosas antes da sua introdução no mercado. De acordo com o resultado dos testes as medidas de segurança necessárias devem ser tomadas durante a produção e manuseio destas substâncias. Os resultados destes testes são a base para a rotulagem de substâncias perigosas, ou seja, para a atribuição de símbolos de perigo, dando alusão para os riscos especiais e as recomendações de segurança decorrentes.
Estocagem de compostos químicos
Produtos químicos devem ser armazenados na embalagem original do fornecedor, se possível, uma vez que os rótulos dão valiosas informações, como símbolos de perigo e frases R & S. Se forem utilizadas outras embalagens estas têm de ser rotuladas da mesma forma. A fim de proteger os rótulos contra a influência dos produtos químicos e para mantê-los legíveis, estes devem ser recobertos com uma folha de plástico transparente. A inscrição deve ser resistente a luz e escrita com um lápis ou uma tinta permanente.
As embalagens e os frascos para o armazenamento de produtos químicos devem ser feitos de material adequado. Embalagens de plástico ou vidro são frequentemente utilizados para esse fim. Para o armazenamento de substâncias sensíveis à luz como o éter etílico, que tende a formar peróxidos perigosos garrafas de vidro âmbar devem ser usadas. Se forem utilizadas frascos plásticos, deve-se considerar que estes podem tornarem-se frágeis sob a influência da luz solar e assim romper-se. Estes frascos devem ser regularmente verificados e os produtos químicos transferidos para outro embalagem se necessário. Particular atenção deve ser dada à eventual migração de solventes orgânicos através das paredes de frascos plásticos.
Deve-se evitar o armazenamento de produtos químicos acima das quantidades regularmente necessárias. Todas as substâncias armazenadas no laboratório deve ser verificadas a intervalos regulares, pelo menos uma vez por ano. Os produtos químicos que podem liberar gases ou poeiras tóxicas, corrosivas ou inflamáveis devem ser armazenadas apenas em pequenas quantidades em capela.
Transporte e transferência de produtos químicos dentro de suas embalagens
Durante o transporte de produtos químicos atenção deve ser dada para evitar o rompimento das embalagens e liberação das substâncias. Grandes embalagens cheias de vidro são
particularmente sujeitos a rompimento. Eles nunca devem ser transportados sobre os ombros e sim sempre em recipientes adequados como baldes, cestas ou bacias.
Transferência de produtos químicos de uma para outra embalagem sempre implica em risco de derramamento e consequentemente o contato com a pele e a contaminação das roupas. Além disso, os gases e poeiras podem ser inalados. Estes também podem pegar fogo, caso não sejam tomadas medidas contra carregamento electrostático.
De forma a reduzir estes riscos funis adequados para líquidos ou pós devem ser sempre utilizados, mesmo se o operador é suficientemente hábil para manusear produtos químicos sem dispositivos auxiliares. Durante a transferencias de líquidos, particularmente no caso de substancias tóxicas ou corrosivas, é recomendado a utilização de recipientes como bacias ou semelhantes. O mesmo tem de ser feito no caso da transferência de sólidos e pós, deve estar sempre disponível uma folha de papel para prevenir possíveis perdas do produto.
Sobre nenhuma circunstância deve-se pipetar líquidos por sucção com a boca, uma vez que muitos acidentes aconteceram desta forma incluindo envenenamento e cauterização. Essa atitude também deve ser seguido no caso de líquidos inofensivos, a fim de evitar um mal hábito diário no trabalho de laboratório. Para enchimento de líquidos devem ser usadas pipetas adequados com pipetador.
Aspectos importantes para condução de experimentos com segurança
De forma a reduzir os riscos os experimentos de laboratório devem ser planejados e conduzidos cuidadosamente. Com este propósito instruções operacionais são desejáveis. Elas não devem conter apenas as especificações da reação, mas também a rotulagem das substâncias utilizadas. Outras importantes informações necessárias são possíveis riscos para os homens e para o meio-ambiente, as medidas de proteção e instruções sobre primeiros socorros em caso de emergência, bem como informações sobre eventuais medidas de eliminação de resíduos.
Antes de iniciar uma experimento deve ser verificado se há tempo suficiente para realizar todo o experimento. Caso contrário, deve ser decidido se o experimento pode ser interrompido com segurança em determinado período de tempo e sem grandes inconvenientes.
Todos os produtos químicos e equipamentos necessários para a realização do experimento em segurança devem ser providenciados a partir do seu início. Deve-se procurar trabalhar com produtos químicos em uma capela. Experimentos devem ser realizados em capela se substâncias tóxicas ou corrosivas são utilizadas e/ou gases, vapores ou aerossóis possam ser liberados em concentrações perigosas. Um exemplo disto são substâncias fumegantes ou evaporando, bem como aquecimento em banho de óleo aberto.
Para garantir um bom desempenho da capela, portas em frente e janelas laterais devem ser mantidas fechadas durante a realização do experimento. A potência total da capela só é possível se o fluxo de ar não for perturbado. Isto pode ser alcançado através da remoção de todos os recipientes e frascos do local de trabalho, caso estes não sejam necessários. Distúrbios no fluxo de distúrbios também pode surgir a partir de fontes de calor. Particularmente, chamas abertas como bico de Bünsen têm uma influência significativa sobre o desempenho da capela e devem, portanto, ser evitados.
Uma vez que produtos químicos são geralmente perigosos, estes não devem entrar em contato com a pele durante o manuseio. Substâncias perigosas devem ser manuseados apenas em pequenas porções, e luvas de proteção adequadas deve ser utilizadas.
No curso experimental para estudantes nenhuma substância carcinogênica, mutagênica ou teratogênica deve ser utilizada. Estas substâncias devem ser substituídas principalmente
por outras menos perigosas se o objetivo educacional do ponto de vista didático, metodológico e científico puder ser alcançado. Exceções a este "dever de substituição" só pode ser feita se o experimentos são de grande significado para a prática diária do indivíduo. Nos cursos básicos de laboratório para graduação estes experimentos só deve ser realizados no final quando os alunos já desenvolveram habilidades experimentais suficientes e foram particularmente familiarizados ao procedimento.
Durante o aquecimento de líquidos deve ser dada especial atenção à ebulição descontrolada e jatos para fora do recipiente decorrentes do uso de pérolas de ebulição ou agitador magnético. Enquanto líquidos são aquecidos em tubos de ensaio, estes devem ser permanentemente agitados de forma a evitar atrasos na ebulição, os quais, de outro modo, podem promover a ejeção do conteúdo inteiro do tubo. Por razões de segurança a abertura do tubo nunca deve ser em direção a si mesmo ou a outra pessoa próxima. Se necessário o produto químico ejetado
deve ser eliminado imediatamente, por exemplo, inicialmente pela neutralização dos ácidos ou bases, seguida pela secagem do líquido usando luvas protetoras.
Aspectos de segurança no uso de equipamentos e aparatos durante os
experimentos
A maioria dos experimentos químicos são realizados em aparatos de vidro. O vidro tem muitas vantagens em experimentos químicos, pois não é reativo e permite a observação visual do curso da reação. Entretanto, é facilmente quebrável e pode causar acidentes. Cortes e arranhões a partir de aparatos de vidro quebrados são uma das injúrias mais comuns em laboratórios. A quebra de equipamentos com componentes de vidro pode liberar substâncias perigosas e causar incêndios. A montagem de aparelhos de vidro deve, portanto, ser feita sob observação das instruções de segurança. A utilização de peças inadequadas têm de ser evitado, como, por exemplo, diferentes tipos de vidro, juntas de vidro não apropriadas, etc. Complexos aparatos de vidro deve ser montados sem estresse mecânico que possa conduzir ao rompimento. Estes devem ser colocados em lugar seguro (melhor em uma capela) e protegidos contra choque.
Aparatos de laboratório são geralmente montados como um sistema aberto para a atmosfera de forma a garantir a compensação de pressão e evitar explosões, exceto autoclaves feitas de aço ou de metais não-corrosivos.
Em muitos casos, dispositivos elétricos são utilizados como materiais auxiliares, como agitador, aquecedor, centrífuga, etc. Estes equipamentos devem estar em boas condições técnicas e que satisfaçam as especificações de segurança para o trabalho com eletricidade. Eles devem ser verificados em intervalos regulares por um técnico, a fim de reparar cabos rompidos, tomadas, contatos, etc, ou colocar fora de operação se destruído. Esta inspeção de segurança é necessária para equipamentos móveis e estacionários. Drives e agitadores normalmente são operados por motores elétricos. Eles geralmente não são à prova de explosão. Em experimentos aplicando substâncias altamente inflamáveis como o gás hidrogênio ou ácido sulfídrico, os motores elétricos são substituídos por turbinas de água ou motores a ar.
Antes de iniciar um experimento todas as peças auxiliares em um aparelho tem que ser testadas para o trabalho. Isto inclui, por exemplo, bombas de vácuo, sistema de resfriamento,
agitação, e outros dispositivos elétricos- antes de alimentar o aparelho com os produtos
químicos!
Aquecimento e resfriamento
Como fontes de aquecimento, bico de Bünsen, chapa elétrica de aquecimento, manta de aquecimento e banho podem ser utilizados. No caso de substâncias altamente inflamáveis chama livre não devem ser utilizado. O uso de banho para aquecimento é um método seguro de transferência de calor. Ele permite uma transferência de calor em baixas diferenças de temperatura. Ao utilizar um banho os recipientes só devem ser preenchidos até uma certa altura, uma vez que líquidos transferindo calor estão sujeitos parcialmente a uma significativa expansão térmica quando aquecidos. Além disso, os líquidos transferindo calor e as substâncias a ser aquecidas não devem ser reagir entre si de uma forma perigosa caso a reação rompa o aparelho durante o experimento. Isto significa na prática que, por exemplo, suspensão de sódio ou de potássio metálico não devem ser aquecidos em um banho de água.
Como regra geral, a fonte de calor deve ser colocada de tal forma que possa ser removida facilmente e sem qualquer alteração no aparato reacional. Um método adequado para esta situação é o uso de uma plataforma de elevação.
Enquanto o aparato de aquecimento conter substâncias inflamáveis um condensador deve ser usado. Se estes condensadores são operados com água as mangueiras acopladas para alimentação e drenagem devem ser reforçadas por braçadeiras. Deve ser tomado cuidado para que a refrigeração se mantenha sem interrupção durante o decorrer do experimento, a fim de evitar um perigoso acidente com fogo ou, até mesmo, uma explosão. Em experimentos onde metais alcalinos ou alcalino-terrosos ou hidretos metálicos são utilizados, os condensadores de vidro devem ser substituídos pelos condensadores metálicos mais estáveis.
Como fonte de resfriamento em laboratório, gelo, misturas congeladas de gelo com sais (NaCl – 21 °C, CaCl2 - 55 °C), misturas congeladas de gelo seco com solventes (- 78 °C), ou nitrogênio líquido são regularmente utilizados. Eles são manuseados em frascos de Dewar para isolamento térmico. Frascos de Dewar são vidros ocos de paredes finas (alto vácuo) que podem facilmente implodir. Seu topo é particularmente perigoso. Portanto, frascos de Dewar devem ser recobertos com uma manta protetora, cilindro de metal circundado por um material plástico resistente, etc e por medida de segurança o operador deve usar óculos de proteção.
Líquidos inflamáveis somente devem ser estocados em geladeiras ou freezers se estes forem construídos a prova de explosão.
Trabalho sobre pressão reduzida e vácuo
No trabalho de laboratório pressão reduzida e vácuo são frequentemente, por exemplo, para a destilação de substâncias de fácil decomposição ou secagem em dessecador de produtos químicos. Durante a evacuação uma pressão de cerca de 1 kg/cm2 ocorre sobre a superfície do vidro devido à pressão atmosférica. Esta pressão pode levar a uma implosão se o aparato de vidro não é adequado para aplicação de vácuo ou está rachado na superfície (mesmo para fissuras quase invisíveis). Por implosão fragmentos de vidro são atirados ao redor e pode ferir gravemente as pessoas próximas (olhos, artérias)! Para os casos de implosao é necessário utilizar uma rede ou cestas de arame para proteção; isto é válido especialmente para aparelhos de vácuo de grande volume.
Frascos de vidro com fundo plano, como um erlenmeyer, nunca devem ser evacuados devido ao risco iminente de implosão!
Convém ressaltar que vácuo formado com uma bomba de jato de água ou uma bomba de diafragma não é menos perigosa do que a de uma bomba de alto vácuo. A pressão sobre a superfície do vidro é praticamente o mesma em ambos os casos. Mesmo o relativamente moderado vácuo aplicado em frascos de sucção para filtração de precipitados (Büchner) produz uma pressão de 300-800 g/cm2 sobre a superfície do vidro.
Uma aeração imediata de aparelhos evacuados aquecidos deve ser evitada, uma vez que as misturas de vapor-ar produzidas no interior pode levar a uma explosão.
Trabalho em pressões elevadas
Reações em pressões elevadas (pressão positiva) devem ser conduzidas somente frascos resistentes a pressão. Estes frascos pressurizados (isto é, tubos de bomba, autoclaves) devem estar de acordo com as recomendações da “Legislação de frascos pressurizados” (Druckbehaelterverordnung) quanto a construção, montagem e operação, ás vezes são necessárias salas especiais para a realização destes procedimentos. Tubos lacrados não devem ser removidos para fora da manta de metal ou forno enquanto pressurizados.
O funcionamento de autoclaves é realizado em laboratórios especiais e deve ser inspecionado regularmente de forma a garantir uma operação segura. Limites de pressão e temperatura dados pelos fornecedores nunca devem ser excedidos.
Secagem de aparatos de laboratório
Estufas em laboratórios de química não são normalmente concebidas à prova de explosão e não estão ligadas aos sistemas de ar de escape. Aparatos de laboratório só devem ser secos nesses fornos, após ter sido cuidadosamente limpos e, em seguida, lavados com água.
Para secagem de produtos químicos que possam libertar gases ou vapores inflamáveis e, portanto, formar misturas perigosas ou explosivas somente estufas a prova de explosão devem ser usadas.
