제15강 실험실 안전
1. 실험실 안전 교육의 목표
1) 실험시의 사고 위험 요인을 미리 제거하고 사고를 당했을 경우 이를 최소화 할 수 있도록 한다.
2) 실험실의 일반적인 주의 사항, 실험기구 안전 조작법, 실험실 사고사례와 처치 방법, 실험 약품의 취급과 폐기물 처리법, 실험주제에 따른 안전사고 예방 등의 지식과 기술적인 내용을 안다.
2. 개요
2015 개정 교육과정에서는 초등학교에서 교과 및 창의적 체험활동을 통해 체계적인 안전교육을 실시하 여 안전의식이 내면화될 수 있도록 하고 있다. 초등 1~2학년은 주당 1시간의 체험 활동 중심의 『안전한 생활』을 신설하고, 창의적 체험활동 시간을 활용하여 편성·운영하여 통합교과 등 일반 교과와의 연계 학습 을 통해 체험 중심의 안전 교육이 이루어질 수 있도록 하였다. 3~6학년까지는 관련 교과들에 ‘안전’ 단원 을 신설하였고, 각 교과의 수업 및 창의적 체험활동 등의 학습 과정에서 안전이 다뤄지고, 이를 통해 안전 교육이 이루어질 수 있도록 하고 있다.
특히 초등 과학교과에서는 학생들의 구체적인 경험을 통한 과학 지식과 탐구 과정의 이해, 과학적 태도 의 함양을 목표로 하고 있기 때문에 많은 차시의 수업 내용이 활동과 실험 중심으로 이루어질 수 있도록 교육과정과 교과서가 구성이 되어 있다. 또 창의적 체험 활동 등을 통해 이루어지는 특별활동에서는 심화 된 실험 수업이 이루어지기도 한다. 이 때 실험을 지도하는 교사가 무엇보다도 가장 먼저 고려해야 할 것 이 안전이다. 실제로 학생들을 지도하다 보면 예상하지 못한 돌발상황이 자주 일어난다. 교사는 학교에서 이루어지는 실험에서 발생할 수 있는 안전 문제에 대한 지식을 갖추고, 철저한 사전 준비를 통해 안전사고 를 예방할 수 있어야 한다.
1) 안전교육의 필요성 v 용어의 정의
§ 위험성: 실험실에서 보유하고 있는 장치나 재료 또는 방법 등에 의하여 사고로 이어질 수 있는 잠 재된 가능성
§ 사고: 사람이나 물건에 손상을 야기하는 예상하지 못한 사건과 현상
§ 안전교육: 일상생활에서 일어나는 크고 작은 사고를 미연에 방지하기 위하여 실시하는 교육
v
사고의 원인 : 『인적요인』,『물적요인』, 『환경요인』
§ 사고원인별: 인적요인 (88%), 물적요인 (10%), 환경요인 (2%)
※ 어렸을 때부터 안전교육을 실시하여 안전습관이 형성된 사회인 육성(Heinrich,1980)이 중요
v 실험실 사고의 원인
§ 지식의 부족에서 오는 사고
§ 실험 조작의 미숙에서 오는 사고
§ 충동과 호기심에서 오는 사고
§ 방심과 부주의에서 오는 사고
§ 실험 중 장난에서 오는 사고
2) 과학실험 안전사고 예방 대책 v 안전수칙 준수 지도
§ 실험유형에 따른 실험실 안전수칙 준수
§ 사전실험을 통해 실험위험도를 인지하고 위험 실험은 시범실험이나 동영상 자료로 대체
§ 실험실 안전점검표 활용
§ 실험수업 시작 전에 학생들에게 안전교육 실시
v 위험물 안전관리 철저
§ 실험실 취급 위험 물질의 발화, 폭발 가능성에 대한 안전관리 철저
§ 독극물에 대한 보관 및 보안관리 철저 (밀폐시약장 활용)
§ 폐시약 및 실험 폐기물 처리 철저
v 안전장구 착용 및 안전설비 설치
§ 학생용 실험복, 장갑, 고글, 마스크 구비 및 착용
§ 소화기, 눈 세척기, 비상샤워, 흄후드, 밀폐 시약장 설치
v 학교 실험실에서 발생하는 안전사고의 주요유형
§ 실험상의 안전수칙을 준수하지 않아 발생하는 부상
§ 화학약품, 전기 등 실험기기에 의한 부상
§ 교사 부재중 학생들이 실험을 하다 발생하는 부상
§ 깨진 실험기구로 실험하다가 발생하는 부상
§ 알코올램프 사용 중 넘어뜨려 발생하는 화상
§ 뜨거운 물이나 기름이 뛰어 발생하는 화상
§ 초자기구 취급 부주의로 발생하는 부상
§ 전열기 등 화기 취급 부주의로 인한 화상
§ 자연관찰과 같이 야외 학습의 경우 마음이 해이해져 안전수칙을 준수하지 않아 발생하는 사고
3) 실험실 안전사고 사례
v 광합성 실험 중 발생한 화상사고
과학실에서 광합성을 통해 생성되는 물질 확인을 위해 알코올램프를 사용하는 실험을 하던 중, 장시간 가열로 인해 석면 망에서 발생하는 유독물질에 눈이 따가워 앞, 뒷 문을 열고 알코올램프를 사용하다.
알코올 보충과정에서 교사가 얼굴에 화상을 입은 사고 발생
v 화산 폭발 모형 실험 사고
운동장에서 화산 폭발실험을 하던 도중 학생들이 실험기자재에 불을 붙여놓은 사실을 미처 몰랐던 교사가 석유를 부어 폭발하면서 이군을 포함한 3명이 얼굴과 다리 등에 12도 화상을 입는 사고 발생
3. 실험 기구의 안전 취급 및 사고 대처 방법 1) 가열기구의 안전취급
v 알코올램프
가. 알코올램프의 점검
심지의 재료는 무명실, 약솜, 거즈 등을 사용하고, 심지의 길이는 0.5∼1cm 정도가 적당하다. 심지가 끼워진 애자와 병 입구 사이에 틈이 없이 잘 맞는지 확인하고, 알코 올램프의 높이가 가열 장치에 너무 가깝거나 멀지 않도록 설치한다.
나. 알코올 따르기
① 공업용 메탄올(메틸알코올)을 깔때기를 사용하여 알코올램프에 2/3쯤 넣는다.
[ O ] [ X ]
② 램프 표면에 흘러내린 알코올은 약솜이나 화장지로 깨끗이 닦아 낸다.
다. 알코올램프 놓는 위치
실험대의 한가운데에 놓고 뚜껑을 열어 램프 옆에 엎어 놓는다. 특히 불이 붙기 쉬운 위험한 물체는 옆에 두지 않는다. 겉불꽃의 중심 부분에 가열할 물체가 닿도록 삼발이의 높이를 조절한다.
라. 불 붙이는 방법
가스점화기를 이용해서 지도교사나 실험보조원이 불을 붙여주도록 한다. 가스점화기가 준비되지 못한 경우에는 성냥불을 옆에서부터 스치듯이 붙인다. 성냥을 켤 때에는 반드시 성냥갑을 닫고 불을 켜며, 불을 직접 알코올램프의 심지를 대어 불을 붙이거나, 불이 붙어 있는 알코올램프를 옮겨 불을 붙이는 것은 매우 위험하므로 특히 주의시켜야 한다. 불을 붙이고 난 성냥개비는 모래나 물그릇에 버린다.
마. 불끄기
입으로 불어서 끄지 않고, 뚜껑을 옆에서 살며시 덮어 끈다. 잠시 후 뚜껑을 살짝 열었다가 다시 잘 덮는다.
[ O ] [ X ]
바. 알코올램프가 넘어져서 불이 붙었을 때
① 불에 타지 않는 실험대 위에 알코올이 조금 쏟아져 불이 붙었을 때에는 당황하지 말고, 주변에 있 는 불붙기 쉬운 물체를 치우고 불이 꺼질 때까지 기다린다.
② 큰 방석, 물걸레 등으로 덮어 끄고, 다른 물체에 불이 옮겨 붙었을 때에는 소화기를 이용한다.
사. 알코올램프에 의한 화재 사고 예방
초등과학 실험 중 가열은 보통 알코올램프를 사용하는데 이때 연료는 보통 메틸알코올을 사용한다. 메 틸알코올을 소량이 인체에 흡입되면 눈이 멀고, 일정량 이상 흡입되면 사망한다. 알코올램프에 의한 화재 사고는 과학실험에서 자주 일어나는 사고이다. 따라서 사용 시 주의사항을 지켜 사고를 예방해야 한다.
① 금이 가 깨어진 애자나 주둥이보다 작은 애자는 사용하지 않는다. 심지를 끼우는 애자가 깨어진 것이 나 작은 것을 사용하면 알코올이 기화되어 램프 밖으로 새게 되고 여기에 심지의 불이 붙어 램프 안 까지 불이 붙게 되어 램프 안은 뜨거운 열과 기체로 인하여 폭발하게 된다. 심지가 너무 가늘어 공간 이 많은 경우도 위와 같은 현상이 나타날 수 있으므로 사용하지 않도록 한다.
② 램프안의 알코올의 양을 30∼80% 정도로 담아 쓴다. 알코올의 양이 너무 적을 경우에는 알코올 증기 가 많이 차서 점화할 때 폭발하여 심지가 튀어나오기 쉽다.
③ 알코올램프 불을 기울여 알코올램프에 불을 붙이는 일이 없도록 한다.
④ 물질이 휘발성일 때는 마개를 단단히 하여 통풍이 잘 되는 곳에 놓아둔다. 인화성이 큰 물질은 불 가 까이에 두지 않는다. 휘발성과 인화성이 큰 물질이 있는 곳에서는 환기를 충분히 시킨 다음 점화 한 다.
⑤ 알코올램프나 가열 기구에 가벼운 화상을 입었을 경우에는 응급처치로 화상부위를 차가운 수돗물에 담 근 후 올리브기름이나 바셀린 등을 바르는 것이 좋다. 그러나 가벼운 화상인지가 확실치 않을 때에는 응급처치를 한 다음, 신속히 병원에 가서 의사의 진료를 받도록 한다.
아. 소화기의 사용 방법
§ 소화기를 사람에게 분사하지 않도록 한다.
§ 소화기 분말이 학생의 눈이나 호흡기에 영향을 미치지 않도록 사용 시 바람의 방향 등을 고려한다.
§ 소화기가 무거울 수 있으므로 발을 다치지 않도록 주의한다.
§ 소화기의 안전핀이 잠겨있는지 여부를 수업 전에 확인 한다.
§ 소화기를 사용할 때, 핀을 뽑고, 노즐을 불꽃 쪽으로 향하게 하여 손잡이를 누른다.
§ 이산화탄소 소화기를 사용할 때는 이산화탄소가 초냉각 상태일 수 있기 때문에 소화기의 끝부분을 손으로 잡지 않도록 한다. 이산화탄소 소화기는 물을 뿌리면 안 되는 화재에 사용하면 효과적이다.
2) 초자기구의 안전취급
초자기구에는 비커, 삼각플라스크, 시험관, 유리막대 등이 있으며 유리의 강도에 따라 연질과 경질로 나뉜다. 초자기구를 다룰 때의 보편적인 주의사항은 다음과 같다.
① 가열할 때는 경질 유리 제품만을 사용한다.
② 가열할 때는 마른 헝겊으로 잘 닦고 물이 없는지 확인한다.
③ 직접 가열하지 않으며, 쇠그물 위에 놓고 가열하도록 한다.
④ 액체 물질을 넣을 때는 벽면을 따라 흘러내리게 해야 한다.
⑤ 고체 물질을 넣을 때는 기구를 기울여 안쪽 벽을 가볍게 미끄러지도록 한다.
⑥ 유리 막대로 저을 때는 벽면과 밑바닥에 닿지 않도록 주의한다.
⑦ 보관할 때는 솔로 깨끗이 씻은 후 평면에 엎어 두거나 벽에 고무판을 입힌 못을 박고 걸어 둔다.
⑧ 깨졌을 경우 유리조각은 빗자루와 쓰레받기를 이용해서 치우고, 미세한 유리가루는 진공청소기나 젖 은 페이퍼 타월로 닦아 깨진 유리로 인해 다치는 일이 없도록 처리한다.
⑨ 유리 파편이 손에 박혔을 때 조그마한 파편인 경우 핀셋 같은 것으로 당장 뽑아낸다. 미세한 조각 에 상처가 많으면 옥시돌(3% 과산화수소 수용액)의 거품으로 조각을 뜨게 한 후 뜨게 한 조각을 물 로 씻어 낸다. 큰 조각이 박혔을 때는 무리하게 빼지 말고 병원으로 간다. 유리를 뺀 후에 피가 흘 러내리지 않게 지압을 해주어야 한다.
v 시험관 사용법 및 유의점
① 물질의 성질, 가열, 물질의 반응을 실험 할 때 주로 사용한다.
② 시험관 위쪽 2/3쯤을 손이나 집게로 잡는다. 손으로 잡을 때에는 엄지와 검지, 장지로 위쪽을 잡고, 시험관 집게로 잡을 때에는 시험관 집게를 벌려서 시험관을 아래로 밀어 넣어 고정시킨다.
③ 액체를 넣을 때 시험관을 기울여서 1/4정도 넣으며, 위험한 액체시약을 넣을 때에는 시험관을 시험 관대에 꽂아 놓고 시약병을 기울여서 흘러 들어가게 한다.
④ 고체는 시험관의 깊숙한 곳에서부터 미끄러져 내려가도록 슬며시 밀어 넣으며, 가루시약은 약포지를 접어서 이용하거나 약숟가락을 이용한다.
⑤ 액을 섞을 때는 손목만 움직여서 시험관의 아랫부분을 둥글게 돌려서 섞는다.
⑥ 가열할 때는 시험관을 약간 기울이고 시험관 아래쪽을 불꽃 주위로 돌리면서 서서히 가열되게 한다.
이 때 시험관 주둥이는 사람이 없는 쪽으로 향하도록 해야 하며 적은 양의 액체를 가열할 때는 갑 자기 끓어서 튀는 현상을 방지하기 위하여 끓임쪽 (비등석)을 넣어야 한다.
⑦ 시험관을 솔로 씻을 때는 시험관의 밑바닥이 깨어지지 않게 하기 위해 시험관 솔의 길이가 시험관 보다 조금 짧게 잡고 한 손의 집게손가락으로 시험관 밑을 받치고 시험관 솔을 잡은 다른 손으로 여러 번 씻어낸다. 시험관에 더러운 물질이 묻어 지워지지 않을 때는 탄산수소나트륨을 묻혀 씻어 낸다.
v 스포이트 사용법 및 유의점
① 용액을 떨어뜨리거나 적은양의 액체 부피 측정, 일정한 양을 정확하게 넣으려 할 때 사용한다.
② 적은 양의 액체 시약이나 용액을 정확히 따를 때는 2mL나 5mL 스포이 트를 사용하고, 주둥이가 긴 실험기구를 사용할 때는 피펫(눈금 있는 피 펫)을 쓴다.
③ 엄지와 검지로 고무 부분을 가볍게 감아쥐고 나머지 손가락으로 유리관 부분을 가볍게 쥔다.
④ 액체를 빨아들일 때는 고무 부분을 엄지와 검지로 꼭 쥐어서 공기를 뺀
채로 유리 부분의 끝을 덜어 내려는 용액 속에 넣어 고무 부분을 살짝 놓으면서 필요한 양의 용액 을 빨아올린다.
⑤ 액체를 떨어뜨릴 때는 고무 부분을 슬며시 눌러 필요한 양의 용액을 다른 물질에 떨어뜨린다.
⑥ 위험한 시약을 넣을 때에는 스포이트를 시약병에 표면에 대고 시약병을 기울여서 흘러 들어가게 한 다.
⑦ 액체 시약이나 용액이 들어있는 스포이트는 거꾸로 세우면 안 된다. 시약이나 용액이 고무 부분을 상하게 할 수도 있다.
⑧ 두 가지 이상의 용액을 다룰 때에는 물로 잘 씻거나 각각 다른 스포이트를 사용한다.
v 페트리접시 사용법 및 유의사항
① 씨앗의 싹트기 관찰, 뿌리털의 관찰, 곰팡이와 세균의 배양 관찰, 작은 생물의 관찰, 재료를 보관할 때, 스포이트로 약품을 떨어뜨릴 때 사용한 다.
② 씨앗의 싹트기를 관찰할 때는 페트리접시에 솜을 깔고 물을 알맞게 부 은 후 뚜껑을 덮는다.
③ 뿌리털을 관찰할 때는 페트리접시에 검은 헝겊이나 검은 종이를 깔로 물을 알맞게 붓고 그 위에 씨를 넣고 뚜껑을 덮는다.
④ 곰팡이나 세균을 관찰할 때는 페트리접시에 식빵 조각을 넣고 설탕물을 조금 부은 뒤 햇빛이 잘 들어오지 않는 따뜻한 곳에 둔다.
⑤ 작은 생물을 관찰할 때는 작은 생물을 페트리접시에 넣고 실체 현미경으로 관찰한다.
⑥ 뜨거운 물을 붓거나 가열해서는 절대로 안 된다.
⑦ 깨끗이 닦은 뒤에 엎어 놓고 말린다. 포개어서 보관하지 않는다.
3) 시약류의 안전취급
실험실에서 사용하는 화학약품은 유독한 것이 많으므로 직접 약품이 피부에 닿거나 숨으로 들이쉬지 않도록 해야 한다. 화학약품은 모두가 유독하다고 보고 다루는 것이 안전의 지름길이다. 화학약품 중에는 인화성이 있거나 다른 물질과 폭발적으로 화합하는 것이 많으므로 사용하는 약품에 대한 예비지식을 갖추 고 실험에 임하도록 해야 한다. 화학약품의 일반적 특성과 취급 방법에 대해 알아보고, 초등학교에서 다루 는 약품을 중심으로 더 자세히 알아보자.
v 시약류 취급 안전수칙
ü 지도교사의 허락을 받기 전에는 어떠한 실험도 하지 않는다.
ü 화학약품에는 위험을 알리는 경고문을 부착하여 안전사고를 예방한다.
ü 취급할 약품의 사용법과 예방책을 교사가 설명할 때까지 약품에 손대지 않는다.
ü 독성이 있거나 냄새가 좋지 않은 기체가 발생하는 실험은 후드(HOOD)에서 하도록 한다(후드가 없 을 경우에는 창문을 열어놓고 한다).
ü 약품을 사용한 후에는 제자리에 보관하고 남은 것을 다시 시약병에 넣지 않는다.(단, 많은 양을 사 용하는 아세톤, 에탄올, 황산, 염산, 수산화나트륨용액, 과산화수소 용액 등은 회수하여 재사용 할 수 있다)
ü 가연성 물질을 다룰 때는 주변에 화기를 놓지 않는다.
ü 강산이나 강염기 등이 들어있는 병은 교사만 취급한다.
ü 위험한 물질은 직사광선을 피하여 찬 곳에 보관하고 다른 물질과 섞이지 않도록 한다.
ü 시험관에 화학물질을 가열할 때는 입구가 다른 사람의 얼굴이나 몸을 향하지 않도록 한다.
ü 시약을 덜어낼 때는 시약의 이름을 확인한 후 깨끗한 용기에 필요한 양 만큼 덜어낸다.
ü 시약을 보관할 때에는 시약 이름과 제조 일자를 기록한 라벨을 붙인다.
ü 약품의 라벨이 손상되었을 경우, 즉시 교체하여 차후에 착오가 생기지 않도록 한다.
ü 약품은 산, 염기, 무기물, 유기물, 지시약, 기타 등으로 대분류하여 A, B, C 순으로 진열한다.
ü 유독휘발성 액체시약은 피펫을 사용하지 말고 스포이트로 옮긴다.
ü 지시가 없는 한, 약품의 맛을 보아서는 안 된다.
ü 냄새를 맡을 때는 얼굴을 향하여 손으로 부채질하면서 냄새를 맡아야한다.
ü 강산이나 강염기를 희석시킬 때는 반드시 물을 먼저 붓고 산이나 염기를 조금씩 부어가며 희석시킨다.
ü 부식성이 있는 약품은 플라스틱 통에 보관한다.
ü 실험 중 음료수를 마시거나 음식물을 먹지 않도록 하고 음식물을 과학실내에 방치해 두거나 보관하 지 않으며, 특히 약품을 음료수 병에 보관하여 사고가 생기는 일이 없도록 한다.
ü 시약 장 앞에는 반드시 위험 표시와 시약 일람표를 작성하여 부착하고 그 수량 변동을 수시로 파악 하며, 분실 등의 안전사고에 대비하여야 한다.
ü 유독 폐기물의 처리는 수질 오염 및 대기 오염이 발생할 수 있으므로 수거하여 정부 폐기물 처리 업체나 폐기물 처리 장치를 사용하여 처리한다.
ü 실험실에는 항상 비상약을 상비하여 안전사고에 대비한다.
ü 시약병에 액체를 따를 때는 병을 눈보다 낮게 하고 따른다.
ü 시약병에서 고체로 된 시약을 옮길 때는 약수저를 사용하고 남은 것은 다시 시약병에 넣지 않는다.
ü 산화제와 환원제는 서로 가까이 두지 않는다.
ü 나트륨, 칼륨, 칼슘은 물과 접촉하면 폭발하거나 거센 반응이 일어나므로 석유 속에 보관한다.
ü 흰 인은 공기 중에서 자연 발화하므로 물 속에 넣어 보관한다.
ü 수산화나트륨, 염화마그네슘, 염화칼슘, 진한 황산, 글리세린, 붉은 인 등은 습기가 들어가지 않게 보관한다.
4) 초등 생물 실험에서 사용되는 주요 시약의 안전취급 방법
v 과산화수소수(H2O2)
(1) 특성 : 분자식 H2O2. 순수한 것은 수렴성이 있는 기름 모양의 불안정한 무색액체이다. 녹는점 0.8 9℃, 끓는점 151℃(100℃에서 분해한다), 비중 1.46이다. 과산화수소는 매우 불안정한 물질로 산소와 물로 분해된다(2H2O2 -> 2H2O + O2). 보통의 시판품은 옥시돌이라 하여 과산화수소 2.5∼3%를 함 유한다. 강한 산화력을 가지며, 생성물이 무해하다는 점과 쉽게 분해하여 산소를 발생하는 점에서 분 석시약의 산화제, 표백제, 플라스틱 공업에서 비닐중합의 촉매로, 소독제, 폭약으로도 사용된다. 90%
수용액은 로켓의 추진제, 잠수함 엔진의 작동용으로 쓰인다. 최근에 공업용으로는 30% 수용액이 사용 되는데, 산화성이 격렬하고 피부가 심하게 상하므로, 장갑·보호안경 등을 착용하고 취급해야 한다. 아 세톤과 같은 케톤류는 초산, 질산, 과산화수소 등의 강산화제와 접촉하여 폭발성의 과산화물을 형성하 며 물이나 알코올과 혼합될 때 다량의 열을 발생한다. 순수한 과산화수소용액은 높은 안정도를 가지 지만, 과산화물은 용액은 시간이 지남에 따라 점차 분해되는 특징이 있고 과염소산은 불안정한 강산 화제로 작용한다.
(2) 주의사항 : 과산화수소의 진한 수용액(30%)에 중금속이나 그 산화물, 탄소가루 혹은 혈액 등이 섞이면 격렬한 반응이 일어나는 일이 있다. 또 이 용액의 용기를 밀폐하여 보관하면 서서히 분해하여 발생한 산소 기체 때문에 용기 내의 압력이 커져서 용기가 파열되던가 마개를 열 때 튀어나와 과산화수소수 가 쏟아져 나오는 일이 있고 피부를 상하게 하므로 취급에 주의하여야 한다. 이러한 과산화수소수를 보관할 때에는 갈색 병에 넣고 폴리에틸렌 뚜껑의 중앙에 바늘구멍을 뚫은 후 온도가 낮고 어두운 곳 에 보관하여야 한다. 마개를 열 때는 보안경과 고무장갑을 착용하는 것이 안전하다.
v 수산화나트륨(NaOH)
(1) 특성 : 수산화나트륨은 무취, 백색 또는 무색의 조해성 있는 고체로 소금물을 전기 분해하여 만들며 공기 중의 수분을 흡수하여 녹는 조해성을 가지며, 공기 중의 이산화탄소를 흡수하여 탄산나트륨 (Na2CO3)으로 변한다. 2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O 빨래 비누에는 수산화나트륨이 포함되어 있어 공기 중의 이산화탄소를 흡수하여 표면에 탄산나트륨의 흰색 가루가 생긴다. 진한 수산화나트륨 수용액도 공기 중의 이산화탄소를 흡수하므로 진한 수산화나트륨 수용액에 이산화탄소가 든 시험관을 거꾸로 세우면 시험관 안으로 용액이 빨려 올라온다. 수산화나트륨은 단백질을 녹이고 지방을 유화시 킨다. 비누와 종이의 원료로 사용된다. 따라서 빨래비누를 집안 여러 곳에 놓아두면 집안의 이산화탄 소를 제거하여 맑은 공기가 유지되도록 한다. 탄산나트륨은 물에 잘 녹고 세척력이 있으므로 빨래하 는 데는 지장이 없다.
(2) 주의사항 : 삼키면 해로우며, 식도 점막에 심한 화상을 일으킨다. 기도, 피부, 눈의 심한 자극을 유발 하며, 분진을 흡입, 눈, 피부, 의복에 접촉시키지 말아야 한다. 용기 안에 물이 들지 않도록 해야 하며 용기는 사용 후 완전히 밀폐해야 한다. 취급 후 철저히 씻어하며 적절한 환기상태에서 사용한다.
v 염산(HCl)
(1) 특성 : 염화수소 HCl의 수용액으로 염화수소산이라고도 한다. 동물의 위에서 분비되는 위산의 주요 성분이다. 공업적으로는 염수와 수소에 직접 합성한 염화수소를 물에 흡수시켜서 만든다. 보통 무색이 고 농도 35 % 이상의 것을 진한 염산이라고 한다. 진한 염산은 습한 공기 중에서 두드러지게 발연하 고 자극적인 냄새가 나는 영액이며, 일염기산은 전형적인 강한 산이다. 공업용 염산에는 염화철 등이 함유되어 있어 황색을 띤다. 시중에서 판매되는 것은 37.2%(100g 내에 있는 염화수소의 g 수)로 약 12N, 비중 1.190이다. 또 10% 이하를 묽은 염산이라고 한다. 이온화 경향이 작은 은, 수은, 금, 백금 등과는 반응하지 않으나, 구리, 철, 니켈 등과는 가열하면 녹는다. 금속의 산화물은 일반적으로 반응
하여 염화물이 된다. 비금속은 거의 작용하지 않는다. 각종 시약으로 중요하며 무기약품 ·염료 ·의약 품의 제조, 간장 등 아미노산 조미료의 제조에 사용된다.
(2) 용도 : 각종 시약으로 중요하다. 또, 무기약품, 염료, 의약품의 제조, 녹말의 당화, 활성탄정제, 고무 재생 등에도 사용되나 가장 소비량이 큰 용도는 글루탐산나트륨, 간장 등 아미노산조미료의 제조에 쓰인다. 그러나 진한 염산은 극약이므로 주의해야 한다.
(3) 주의사항 : 진한 염산은 극약이므로 주의해야 한다. 맹독성이 있으므로 증기를 마시거나 피부에 닿지 않도록 조심한다. 묽은 염산을 제조할 경우 물을 먼저 붓고 진한 염산을 조금씩 부어 희석시켜 준다.
v 석회수
(1) 특성 : 석회분을 물과 잘 섞어서 여과시킨 용액으로 수산화칼슘의 포화수용액이다. 1000mL 중 약 0.15g의 수산화칼슘이 포함되고, 무색투명하다.
(2) 용도 : 이산화탄소를 통과시키면 불용성인 탄산칼슘이 생겨서 혼탁하게 되므로 그 검출에 쓰인다. 그 러나 많이 통과시키면 가용성의 탄산수소칼슘으로 되어 다시 무색투명해진다.
(3) 제조법 : 석회수는 수산화칼슘[Ca(OH)2]을 물에 녹인 용액이다. 수산화칼슘은 물에 조금밖에 녹지 않 는다. 500mL의 비커에 수산화칼슘 10g 정도를 넣은 다음, 물을 조금씩 부으면서 잘 저어준다. 약 300mL 정도 물을 부은 다음, 잘 저은 후 그대로두면 녹지 않는 수산화칼슘은 밑에 가라앉게 된다.
다른 병에 맑은 윗물만 따라 석회수로 사용한다. 또는 거름종이로 걸러서 사용해도 좋다. 석회수는 만 든 다음에 오랫동안 놓아두면 공기 중의 이산화탄소와 반응하여 표면에 흰색의 막이 생긴다. 그러므 로 석회수는 사용하기 하루 전에 만들어 두는 것이 좋다.
(3) 주의사항 : 강한 염기성을 나타내므로 먹을 경우 인체에 유해하다.
v 에탄올(C2H5OH)
(1) 특징 : 각종 알코올음료 속에 함유되어 있어 주정이라고도 하고, 또 에틸알코올이라고도 한다. 보통 알코올이라고 하면 이 에탄올을 가리킨다. 술의 성분으로 예전부터 알려져 있었으나, 술이 취하는 원 인이 에탄올에 있다는 것을 안 것은 15세기 이후의 일이다. 특유한 냄새와 맛이 나는 무색 액체로, 분자량 46.07, 녹는점 114.5 ℃,끓는점 78.3 ℃, 비중 0.7893이다. 청주는 15∼16 %, 포도주는 7∼
14 %, 맥주는 3∼4 %, 위스키나 브랜디 등 증류주는 35∼55 %의 에틸알코올을 함유한다.
(2) 주의사항 : 에탄올을 복용하면 대뇌 제어기능이 억제되어 흥분상태가 되고, 이어서 중추신경이 억제된 다. 또, 알코올 중독에 걸리기 쉽다. 인화성 용매, 휘발성이 강하고 가연성이 크므로 불에서 멀리 둔 다.
v 아세톤(CH3COCH3 )
(1) 특징 : 디메틸케톤이나 프로판올 이라고 하며 무색의 휘발성 액체로 분자량 58.08이다. 물, 알코올이 나 에테르에는 잘 녹는다. 대표적인 인화성 용매로 아세톤과 같은 케톤류는 초산, 질산, 과산화수소 등의 강산화제와 접촉하여 폭발성의 과산화물을 형성하며 독성과 가연성 증기를 가진다. 적절한 환기 시설에서 보호 장갑, 보안경 등 보호구를 착용한다. 에테르와 비슷한 냄새를 가지며 마취작용이 있다.
목초 속에 함유되어 있는데, 생체 내에도 아세톤체로서 혈액이나 오줌 속에 미량 함유되어 있다. 휘발 성이 높기 때문에 고농도의 증기 흡입하면 급성중독을 일으킬 위험이 있다.
(2) 주의사항 : 기체의 농도가 짙어지면 눈·코·목구멍에 자극을 받고 더 심해지면 두통·구역질이 일어나다 가 마취 증세가 나타난다. 피부에 반복해서 노출되면 탈지작용 때문에 피부가 각질화 되거나 염증 등 을 일으킨다.
v 에테르(R-O-R')
(1) 특징 : 에테르의 일반식은 R2O 또는 R-O-R`로 표기하며 R와 R'가 같은 경우는 단일에테르, 다른 탄 화수소기인 경우는 혼합에테르 또는 비대칭에테르라고 한다. 단일에테르는 탄화수소 이름 뒤에 에테 르를 붙여서 부르며, 에틸에테르 C2H5OC2H5가 그 대표적인 예이다(그러므로 에틸에테르를 에테르라고 도 한다). 혼합에테르는 예를 들면 메틸에틸에테르 CH3OCH2CH3와 같이 양쪽탄화수소기의 이름을 늘 어놓은 다음에 에테르를 붙여서 부른다. 화학적으로 안정하지만 진한 황산, 요오드화수소, 오염화인 등에서는 분해 되어 알코올과 할로겐화물을 만든다. 증류나 증발 시 농축되거나, 폭발될 수 있는 물질 이 있는 혼합물과 결합했을 때, 또는 고열·충격·마찰(병마개를 따는 것처럼 작은 마찰)에도 공기 중 산 소와 결합하여 불안전한 과산화물을 형성하여 매우 격렬하게 폭발할 수 있다. 이런 화합물은 좀 더 안전한 대체물이 있으면 가급적 사용을 금하는 게 좋다.
(2) 주의사항 : 과산화물을 생성하는 에테르는 완전히 공기를 차단하여 황갈색 유리병에 저장, 암실이나 금속용기에 보관한다. 에테르는 휘발성이 매우 강한(끊는 점 34℃)마취성 무색의 액체로서 그 증기는 공기보다 무거워 과학실 바닥으로 가라앉아 퍼지기 때문에 성냥불이나 불씨를 함부로 버려서는 안 된 다. 더욱이 에테르의 불꽃은 밝은 곳에서 육안으로 잘 보이지 않으므로 사용할 때에는 가까운 곳에서 화기를 다루어서는 안 되며, 평소 증발하지 않도록 병마개를 꽉 닫아 밀폐시켜 보관하여야 한다.
v 탄산수소나트륨(NaHCO3)
(1) 특성 : 탄산의 일수소나트륨염, 중조, 산성탄산나트륨, 중탄산나트륨, 중탄산소다라고도 한다. 무색의 결정성 분말로, 비중 2.20이다. 가열하면 이산화탄소 CO2와 물 H2O를 발생하고, 탄산나트륨 Na2CO3
로 변한다. 2NaHCO3 → Na2CO3+H2O+CO2 수용액은 가수분해에 의해서 약한 알칼리성을 보이는데, 이것은 메틸오렌지에 대해서는 변색하지만, 페놀프탈레인에 대해서는 중성으로 보일 정도이다. 또, 수 용액을 가열하면 65℃ 이상에서 탄산가스를 방출하며 탄산나트륨 용액으로 변한다. 염산·황산 등의 산과 작용시켜도 이산화탄소가 발생한다. 순수한 것은 탄산나트륨 용액에 이산화탄소를 통하면 생기 는 침전을 여과하여, 이산화탄소의 기류 속에서 건조시킨다.
(2) 용도 : 제산제, 알칼리제, 술파제 복용 시의 부작용 억제제 등 의약품으로 사용되고, 나트륨염의 제조 원료·베이킹파우더·가루비누의 배합제·양털 등의 세척제 청량음료의 탄산가스 발생제 등 용도가 매우 다양하다.
v 요오드용액
(1) 특성 : 요오드는 천연으로는 유리상태로 존재하지 않으며, 주로 해초·해산동물 속에 요오드화합물로 존재한다. 해초 속의 요오드함유량은 약 0.5 %이다. 또한 포유동물의 갑상선에 티록신으로 함유되어 있어, 영양상 불가결한 원소이다. 요오드팅크 등 의약품의 제조에 사용되며, 분석화학에서 표준시약으 로 녹말과 작용하여 짙은 청색이 되며, 요오드녹말반응으로 이용된다.
(2) 주의사항 : 승화하기 쉬우므로 밀폐용기에 저장해야하며 유독한 기체가 발생하기 때문에 흡입하지 않 도록 조심해야 하며, 극약으로 분류된다.
v 페놀프탈레인용액(C20H14O4)
(1) 특성 : 산과 알칼리를 구별하는 지시약으로서 알려져 있다. 무색이거나 약간 황색을 띤 백색 결정이 며, 분자량 318.33, 녹는점 262∼264℃이다. 고온에서 승화하는 성질이 있다. 에탄올에는 녹지만 물 에는 거의 녹지 않는다. 산성 용액 속에서는 무색이며, pH 9 정도에서는 홍적색이 되고, 그보다 pH 가 높은 알칼리성 용액에서는 그 색을 유지한다. 염기성 지시약으로 사용할 경우, 페놀프탈레인용액의 제조방법은 페놀프탈레인 0.1g을 95% 에탄올 90㎖에 용해시킨 후 물에 넣어 전체의 부피가 100㎖가 되게 하여 지시약으로 사용한다.
4. 과학실험 안전수칙 및 응급처지
1) 과학실험 안전수칙 [안전장구 구비]
• 화재를 대비하여 소화기(실별 1개 이상), 소화전을 갖춘다.
• 전기 배선을 안전하게 하고 누전차단기를 설치한다.
• 학생용 실험복, 마스크, 보안경, 안전장갑 등 안전장구를 최소 1개 학급 분 이상 구비한다.
• 위험하거나 독성이 있는 화학약품은 별도의 장(밀폐시약장)에 보관하고, 반드시 시건장치를 한 다.
• 모든 위험물 용기에는 위험성에 관한 표지를 부착하여 안전하게 사용할 수 있도록 하여야 한 다.
[안전교육 철저]
• 예방은 안전에서 가장 중요한 요소임을 인식한다.
• 실험실 내 고정 물체, 안전 샤워기, 눈 세척기, 소화전, 소화기 등 안전 장비 및 비상구에 대 하여 잘 알고 있어야 한다.
• 어떠한 실험을 계획하거나 새로운 장비의 사용 및 화학 약품을 다루기 전에 실험에 관계된 위 험성과 안전조치에 대하여 충분히 이해한다.
• 작업에 대한 위험과 안전 조치에 대한 정보를 공개하여 실험실 내 모든 사람이 이용할 수 있 도록 한다.
• 과학실험실에서 일어나기 쉬운 화재 사고를 방지하기 위하여 화기 취급에 대한 주의 사항을 숙지한다.
[실험 시 유의사항]
• 위험 요소가 있어 주의를 요하는 실험을 할 때에는 먼저 실험복, 마스크, 보안경, 안전장갑 등 을 착용한다.
• 전기 제품을 사용할 때에는 정격 전압을 확인한 후 사용하며, 처음에는 최소한의 전류가 흐르 도록 한다.
• 교사의 지시 없이 함부로 시약을 다루어 시약의 맛을 보거나 냄새를 맡지 않도록 항상 주의와 지도를 하여야 한다.
• 시약병에서 시약을 덜어낼 때에는 반드시 라벨을 확인한 후 필요한 양만큼만 들어내고, 남은 시약은 절대로 원래의 시약에 다시 넣지 않는다.
• 시험관을 가열할 때에는 주둥이가 다른 사람을 향하게 하지 않는다.
• 유리 제품이나 칼, 송곳 등 날카로운 제품을 다룰 때에는 특히 주의하여 자신이나 다른 사람 이 다치지 않도록 한다.
• 실험실에서는 장난을 치지 않으며, 정숙하고 진지한 분위기에서 실험에 임하도록 한다.
• 실험폐수는 함부로 버리지 말고 폐수처리 장치에 모아 두었다가 처리한다.
• 사고가 발생하였을 때에는 즉시 교육청에 유선 보고 및 서면 보고를 신속하게 하며, 정확하고 빠르게 필요한 조치를 취한다.
2) 실험실에서의 응급 처치
실험실에서 다음과 같은 뜻밖의 사고가 일어났을 경우에는 침착하게 간단한 응급처치를 한 후 즉시 전 문의사의 치료를 받도록 한다.
상태 응급처치
외상을 입었을 경우
• 날카로운 유리조각으로 상처를 입었을 경우에는 상처 부위를 3%의 과산화수소수 (옥시풀)로 잘 씻어내고 머큐로크롬을 바르고, 피가 멈추지(지혈) 않으면 염화철 (Ⅲ)수용액을 바른다.
화상을 입었을 경우
• 뜨거운 유리 기구에 접촉하였거나 약하게 데었을 경우에는 화상 입은 부분을 불에 가까이 하여 아픈 것을 참으면서 얼마 동안 있으면 물집이 생기지 않는 다.
• 조금 큰 화상일 경우에는 바세린, 아마씨 기름과 석회수를 같은 양씩 섞은 기름 이나 피르크산의 포화수용액을 바른다.
강한 산이 묻었을 경우
• 강한 산성 용액이 피부나 의복에 묻었을 경우에는 먼저 많은 양의 물로 충 분히 씻고 산이 묻은 부분에 따라 다음과 같이 처리한 후 다시 물로 충분히 씻는다.
- 피부: 묽은(0.1Mol/L) 암모니아수 또는 묽은(1%) 탄산수소나트륨 수용액으 로 중화한다.
- 눈 또는 입: 0.1% 탄산수소나트륨 수용액으로 씻는다.
- 의복: 0.1M/L 암모니아수로 중화한다.
강한 알칼리가 묻었을 경우
• 산과 마찬가지로 많은 물로 충분히 씻고 묻은 부분에 따라 다음과 같이 처리한 후 다시 물로 충분히 씻는다.
- 피부 : 0.1% 아세트산 용액으로 중화한다.
- 눈 또는 입 : 2% 붕산수로 닦는다.
- 의복 : 0.1% 아세트 산 수용액으로 중화한다.
유독가스 혹은 휘발성 액체의 증기를 마셨을 경우
• 염소가스 이산화황, 암모니아, 클로로포롬, 에테르 등의 유독가스 혹은 휘발 성 액체의 증기를 마셨을 경우 신선한 공기가 있는 곳으로 옮겨 눕히고 체온이 저하되지 않도록 보온하고 안정시킨다.
3) 야외 현장 학습시의 안전지도
• 야외 현장학습을 실시 할 때는 사전 답사를 통해 위험 요소를 확인하고 금속조각 이나 깨진 병, 미끄럼사고 등을 주의 하도록 한다.
• 안전에 유의하며 생물은 꼭 필요한 만큼만 채집하도록 하며 생명의 귀중함을 주지시킨다.
• 물속에는 교사나 허락을 받은 학생만 들어가도록 한다.
• 독충에 물리지 않도록 풀이 많은 곳에 들어가지 않도록 하고 긴팔, 긴바지를 입도록 한다.
< 실험실 안전 수칙 >
1. 실험실내에서는 잡담을 하거나 장난을 하지 말아야 한다.
2. 모든 실험은 지도교사의 지시에 따라 해야 하며 무리한 실험을 하지 않는다.
3. 화학 물질을 맛보는 것은 절대 금한다.
4. 실험대주변은 정리정돈을 철저히 한다.
5. 젖은 손으로 전기기기 및 전기배선에 접촉하지 않는다.
6. 냄새를 맡을 때에는 팔 거리 정도의 거리에서 손으로 부채질하여 냄새를 맡 아야한다. 절대로 직접 시험관 입구나 시약병 입구에 얼굴을 대어서 냄새를 맡지 말아야 한다.
7. 가열장치를 사용 중에는 절대로 실험대를 떠나지 말아야 한다.
8. 어떤 물질이던지 완전히 밀폐된 용기에 넣고 가열해서는 안된다.
9. 실습실에서는 가능한 한 실험복, 보안경, 마스크 등 안전장구를 착용하도록 한다.
10. 특별한 경우를 제외하고는 쓰다 남은 시약은 본래 시약병에 다시 담지 않 는다.
11. 시약병을 실험실내에서 들고 다니지 않고 시약병이 비치된 실험대에 가서 적당량을 받아 써야 한다.
12. 산이나 알칼리에 의해 화상을 입었을 때는 즉시 그 부위를 수돗물로 씻은 후, 교사에게 보고하도록 한다.
13. 화재가 발생했을 때는 침착하게 학생들을 대피시키고 인화성인 물질을 먼 곳으로 옮긴 후 소화기를 써서 불을 꺼야 한다.
14. 실험실기기의 작업 및 조작은 지정된 순서를 정확히 따라서 한다.
15. 산을 묽힐 때 진한 산에 물을 부어서는 안 된다. 물에 산을 천천히 저어주 며 넣어야 한다.
16. 눈금이 새겨진 유리 기구(눈금 실린더, 뷰렛, 피펫 등)는 절대로 불로 가열 해서는 안 된다.
(실험실 부착용)
