Introduzione al laboratorio

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1 Introduzione al laboratorio

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3 La sicurezza in laboratorio «Si udì un rapido tonfo, dal collo del pallone uscì una vampa diretta verso la finestra che era vicina al lavandino, e le tende di questa presero fuoco. Mentre armeggiavo alla ricerca di qualche mezzo anche primitivo di estinzione, incominciarono ad abbrustolire i pannelli degli scuri, ed il locale era ormai pieno di fumo» Primo Levi Il sistema periodico (Potassio) La descrizione di questo incidente da parte di Levi ci dà uno spaccato della situazione dei laboratori nel 1941, quando l autore frequentava la facoltà di chimica all università di Torino. La situazione della sicurezza nei laboratori moderni è indubbiamente cambiata, ma vale la pena di ricordare che un incidente può sempre capitare e l attenzione non è mai troppa. Tra i pericoli, ai quali al tempo di Levi si dava poca importanza, ma che al giorno d oggi devono essere posti in primo piano, ci sono quelli derivanti dall uso di sostanze tossiche e mutagene per se stessi e per l ambiente, inteso sia come posto di lavoro (il laboratorio) sia come luogo di smaltimento (la natura). I regolamenti europei La Comunità Europea ha predisposto il Regolamento 1272/2008/CE, conosciuto come Regolamento CLP, in vigore dal 1 dicembre 2010 e consultabile sul sito dell ECHA (Agenzia europea delle sostanze chimiche). Uno degli aspetti principali del nuovo regolamento è l istituzione obbligatoria di pittogrammi uguali per tutta la Comunità Europea e la formulazione di nuove indicazioni di pericolo (frasi H) e nuovi consigli di prudenza (frasi P). Il sistema duale delle frasi di rischio (frasi R) e frasi di sicurezza (frasi S), ancora oggi tollerato, è scomparso a giugno del Le frasi H sostituiscono le frasi R, le frasi P sostituiscono le frasi S. Anche l etichettatura delle sostanze già presenti sul mercato deve seguire il regolamento CLP a partire dal 1/12/2012. Direttamente connesso al Regolamento CLP viene istituito il REACH, acronimo di regolamento per la registrazione, la valutazione, l autorizzazione e la restrizione delle sostanze chimiche, consultabile sul sito: Alcune norme di comportamento Al di là dei regolamenti, per evitare incidenti, infortuni o danni alle attrezzature, quando ti trovi in laboratorio devi rispettare alcune norme generali di comportamento: tieni pulito e in ordine il laboratorio e il banco di lavoro indossa il camice, che deve sempre essere abbottonato raccogli sempre i capelli lunghi, in particolare se lavori con fiamme libere CHEMICALS s.r.l. Via Avogadro 9, Firenze (FI) Tel ACETONE PERICOLO H225 Liquido e vapori facilmente infiammabili. H319 Provoca grave irritazione oculare. H336 Può provocare sonnolenza o vertigini. P102 Tenere fuori dalla portata dei bambini. P210 Tenere lontano da fonti di calore / scintille / fiamme libere / superfici riscaldate. Non fumare. P280 Indossare guanti / indumenti protettivi / Proteggere gli occhi / il viso. P305+P351+P338 In caso di contatto con gli occhi sciacquare accuratamente per parecchi minuti. Togliere le lenti a contatto se è agevole farlo. Continuare a sciacquare. P403+P233 Tenere il recipiente ben chiuso in luogo ben ventilato. EUH066 L esposizione ripetuta può provocare secchezza o screpolature della pelle. N CE Pittogrammi di pericolo. Avvertenza. Indica il grado di pericolo. Indicazioni di pericolo H. Consigli di prudenza P. Ulteriori informazioni di pericolo EUH. 5

4 indossa guanti e occhiali di protezione se lavori con sostanze aggressive leggi attentamente le etichette dei prodotti da utilizzare fai attenzione alle indicazioni di pericolo specificate dai simboli riportati sull etichetta (vedi tabella 1) adotta le precauzioni e le misure di protezione indicate lavora sotto cappa aspirante in presenza di fumi o vapori serviti dei dispotivi per il prelievo automatico dei liquidi smaltisci i residui di ogni lavorazione in appositi contenitori lavati accuratamente le mani dopo aver toccato qualsiasi sostanza, e in ogni caso sempre prima di uscire dal laboratorio non consumare cibi o bevande all interno del laboratorio non ingombrare il pavimento e le vie di fuga in caso di evacuazione con zaini, cartelle o altri oggetti. Tabella 1 I nuovi pittogrammi introdotti dal regolamento CLP, la vecchia simbologia e le caratteristiche di ciascun simbolo (segue nella pagina successiva). Nuovo simbolo Simbolo Caratteristiche Questo simbolo indica prodotti che possono esplodere in determinate condizioni. GHS 01 E-Esplosivo Evitare urti, attriti, scintille, calore. GHS 02 O Comburente Sostanze ossidanti che possono infiammare materiale combustibile o alimentare incendi già in atto, rendendo più difficili le operazioni di spegnimento (per esempio l ossigeno). Tenere lontano da materiale combustibile. Liquidi con punto di infiammabilità inferiore a 0 C e con punto di ebollizione/punto di inizio di ebollizione non superiore a 35 C. GHS 03 F+ Altamente infiammabile Conservare lontano da qualsiasi fonte di accensione. Sostanze gassose infiammabili a contatto con l aria a temperatura ambiente e pressione atmosferica. Evitare la formazione di miscele aria-gas infiammabili e tenere lontano da fonti di accensione. Sostanze autoinfiammabili. Prodotti chimici infiammabili all aria. F Facilmente infiammabile Conservare lontano da qualsiasi fonte di accensione. Sostanze sensibili all umidità. Prodotti chimici che a contatto con l acqua formano rapidamente gas infiammabili. Evitare il contatto con umidità o acqua. Liquidi con punto di infiammabilità inferiore a 21 C. Tenere lontano da fiamme libere, sorgenti di calore e scintille. Sostanze solide che si infiammano facilmente dopo breve conatto con una fonte di accensione. Evitare qualunque contatto con fonti di accensione. 6

5 Nuovo simbolo Simbolo Caratteristiche Nessuna corrispondenza Questo simbolo indica gas sotto pressione in un recipiente (gas compressi, liquefatti o disciolti), che possono esplodere sotto l effetto del calore. I gas liquefatti possono provocare bruciature criogeniche (causate dalle basse temperature). GHS 04 Il recipiente deve essere tenuto lontano da fonti di calore e in un ambiente ben ventilato. Le bombole vanno usate in posizione verticale. Prodotti chimici che per contatto distruggono sia tessuti viventi sia attrezzature. GHS 05 C Corrosivo Non respirare i vapori ed evitare il contatto con pelle, occhi e indumenti. GHS 06 T Tossico T+ Molto tossico Sostanze molto pericolose per la salute, per inalazione, ingestione o contatto con la pelle, che possono anche causare la morte. Possibilità di effetti irreversibili da esposizioni occasionali, ripetute o prolungate. Evitare qualsiasi contatto e consultare immediatamente un medico in caso di malessere. Nocivo per inalazione, ingestione o contatto con la pelle. Possibilità di effetti irreversibili da esposizioni occasionali, ripetute o prolungate. n Xn Nocivo Evitare il contatto, inclusa l inalazione di vapori, e in caso di malessere consultare il medico. Questo simbolo indica sostanze che possono avere effetto irritante per pelle, occhi e apparato respiratorio. GHS 07 n Xi Irritante Non respirare i vapori ed evitare il contatto con pelle e occhi. Nocivo per inalazione, ingestione o contatto con la pelle. Possibilità di effetti irreversibili da esposizioni occasionali, ripetute o prolungate. n Xn Nocivo Evitare il contatto, inclusa l inalazione di vapori, e in caso di malessere consultare il medico. Nocivo per inalazione, ingestione o contatto con la pelle. Possibilità di effetti irreversibili da esposizioni occasionali, ripetute o prolungate. GHS 08 Nocivo n Evitare il contatto, inclusa l inalazione di vapori, e in caso di malessere consultare il medico. T Tossico Sostanze molto pericolose per la salute, per inalazione, ingestione o contatto con la pelle, che possono anche causare la morte. Possibilità di effetti irreversibili da esposizioni occasionali, ripetute o prolungate. Evitare qualsiasi contatto e consultare immediatamente un medico in caso di malessere. N Sostanze nocive per l ambiente acquatico (organismi acquatici, acque) e per l ambiente terrestre (fauna, flora, atmosfera), o che a lungo termine hanno effetto dannoso. GHS 09 Xn Nocivo Non disperdere nell ambiente. 7

6 La strumentazione del laboratorio di biologia Becher Contenitori cilindrici a fondo piatto con beccuccio. Servono per contenere liquidi e possono essere di diverse dimensioni. Generalmente sono di vetro pirex resistenti al calore. Cilindri graduati Sono utilizzati per misurare volumi di liquidi. Sono provvisti di beccuccio e possono avere diversa capacità. Imbuti Possono essere in vetro o plastica, utilizzati nelle operazioni di travaso. Matracci Palloni in vetro a fondo piatto e collo allungato. Servono per contenere soluzioni preparate in laboratorio. Provette Contenitori cilindrici in vetro a fondo arrotondato. Servono per contenere piccole quantità di liquido o solido. Poiché non sono a fondo piatto per poterle appoggiare si sistemano in appositi portaprovette. Spruzzette Bottiglie in plastica con tappo forato in cui passa un sottile tubo ripiegato. Contengono acqua distillata. Bacchette di vetro Per mescolare liquidi contenuti in becher o in provette. Contagocce o pipette Pasteur Per prelevare e dosare piccole quantità di liquido. Pipette graduate Tubi cilindrici con punta affusolata impiegate per l aspirazione e il trasferimento di volumi noti di liquidi. Per eseguire questa operazione le pipette vengono adattate a dispositivi di aspirazione per pipette. Vetrini portaoggetti Rettangoli di vetro su cui vengono posizionati i campioni da esaminare al microscopio. Vetrini coprioggetti Sottilissimi quadratini di vetro per ricoprire il preparato prima dell osservazione al microscopio. Bilancia tecnica di precisione Permette di eseguire pesate con sensibilità di 0,01 g. Bunsen Bruciatore a gas utilizzato per riscaldare. Bagno termostatico Per mantenere a temperatura prefissata e costante sostanze liquide. Microscopio ottico Consente di ingrandire oggetti di piccole dimensioni invisibili a occhio nudo. Stereomicroscopio Per osservare preparati macroscopici nelle tre dimensioni dello spazio. 8 provetta becher bunsen 10 2x 15s in 20 C ml pipetta graduata ml bacchetta di vetro 0 cilindro graduato imbuto piastra riscaldante pipetta Pasteur con tettarella 250 ml s 0,25ml in 20 C matraccio tarato spruzzetta pallone o matraccio on bilancia digitale aspirapipette off

7 Il microscopio ottico La capacità di un microscopio di ingrandire oggetti non visibili a occhio nudo dipende dal suo potere di risoluzione, vale a dire dalla distanza minima alla quale due punti sono percepiti come distinti. L occhio umano ha una capacità di risoluzione di 1/10 di millimetro, cioè non riesce a distinguere due punti distanti meno di 100 micrometri (µm); un buon microscopio ottico ha un potere di risoluzione alcune centinaia di volte maggiore. Il microscopio ottico è costituito da una parte meccanica e una parte ottica. Parte meccanica La parte meccanica è costituita da: Uno stativo che comprende il basamento (1) con interruttore e lampada, e il braccio (2) che costituisce l elemento centrale di sostegno di tutte le parti del microscopio. Un tavolino portaoggetti (3) su cui viene posato il vetrino per l osservazione, tenuto fermo da un meccanismo a molla (pinza) (4). Un meccanismo traslatore (5), costituito da due viti attaccate al tavolino portaoggetti che rendono possibile lo spostamento dello stesso sui piani x e y. Due manopole (6) chiamate vite macrometrica (utilizzata per grandi spostamenti verticali del tavolino che permettono una prima messa a fuoco grossolana) e vite micrometrica (più piccola e coassiale con la precedente) utilizzata per spostamenti più piccoli e quindi per mettere a fuoco il preparato con precisione. Parte ottica La parte ottica è costituita da: Un condensatore (7) sistemato al di sotto del tavolino portaoggetti; il condensatore è costituito da un sistema di lenti e serve a concentrare il fascio di luce che proviene dalla lampada focalizzandolo sul preparato. Una vite permette di spostare il condensatore avvicinandolo o allontanandolo dal tavolino portaoggetti. Il diaframma a iride (8) è una levetta a lato del condensatore che serve per regolare l ampiezza del cono di luce che colpisce il campione. Gli obiettivi (9) forniscono attraverso un sistema di lenti convergenti l immagine ingrandita iniziale. Sono montati su di un supporto rotante detto revolver (10). L ingrandimento di ciascun obiettivo è scritto sul suo fianco (per esempio 4X, 10X, 40X, 100X). Gli obiettivi dal 4X al 40X sono chiamati «a secco», in quanto per una corretta messa a fuoco non occorre interporre nulla fra l obiettivo e il preparato posto sul tavolino. Usando via via obiettivi a maggiore ingrandimento, lo spazio fra la lente e il campione da osservare si riduce sensibilmente. L obiettivo 100X è «a immersione», infatti per mettere a fuoco è necessario porre una goccia di olio da immersione sul preparato, ovvero un olio ad alto indice di rifrazione (come l olio di cedro). Poiché la lente di tale obiettivo arriva a toccare il preparato, bisogna fare piccoli spostamenti unicamente con la vite micrometrica (figura A) Figura A La presenza di una goccia di olio da immersione permette di focalizzare meglio i raggi luminosi, avendo così una resa migliore delle immagini osservate. 9

8 Un altra iscrizione incisa sulla superficie esterna degli obiettivi è l apertura numerica (NA) che determina il potere di risoluzione dell obiettivo; più alto il valore dell apertura numerica, migliore è il potere di risoluzione. Un altro valore riportato è la lunghezza meccanica del tubo (distanza obiettivo-oculare) espressa in mm, e lo spessore massimo (espresso in mm) che deve avere il vetrino coprioggetti per quel determinato obiettivo. I microscopi più recenti sono parafocali: ciò significa che una volta messo a fuoco il preparato con un obiettivo si può cambiare obiettivo senza perdere completamente il fuoco, ma facendo solo piccoli aggiustamenti con la vite micrometrica. Gli oculari (11) servono a ingrandire ulteriormente l immagine fornita dall obiettivo. L ingrandimento è scritto sul supporto (in genere 10X). Il microscopio può avere un solo oculare (monoculare) o due (binoculare). Il tubo binoculare consente la visione del campo ottico sfruttando entrambi gli occhi; sono presenti sistemi meccanici per regolare la distanza interpupillare e le diottrie di entrambi gli occhi. NOTE: La distanza di lavoro (spazio tra obiettivo e preparato) diminuisce mano a mano che si utilizzano obiettivi a ingrandimento maggiore. La dimensione del campo visivo (area che si vede) varia in proporzione inversa all ingrandimento: maggiore l ingrandimento, minore il campo visivo. L ingrandimento complessivo del preparato è dato quindi dal prodotto dell ingrandimento dell obiettivo moltiplicato per l ingrandimento dell oculare. Lo stereomicroscopio Lo stereomicroscopio è uno strumento utilizzato per la visione tridimensionale di preparati a minore ingrandimento rispetto al microscopio ottico. L illuminazione del preparato avviene o con luce incidente dal basso o con luce laterale, in modo che la luce venga riflessa dall oggetto; in questo modo è possibile osservare i contorni di un oggetto opaco. Lo stereomicroscopio è costituito principalmente da una base di appoggio sulla quale viene posto il preparato. Gli obiettivi contenuti in un blocco unico in genere sono due, con ingrandimenti 2X e 4X. La vite macrometrica e quella micrometrica permettono di mettere a fuoco il campione. Con gli oculari si ottiene l ingrandimento ulteriore del preparato. L ingrandimento degli oculari è di solito 10X, per un ingrandimento complessivo di volte. 10

9 La scheda e la relazione di laboratorio Nella prossima pagina è riportata una relazione «modello» ovvero utilizzabile per ogni esperienza da condurre in laboratorio o, quando possibile, a casa; tutte le relazioni di laboratorio per le 43 esperienze proposte in questo volume sono riportate in fondo al libro. A parte, nella pagina online.scuola.zanichelli.it/laboratorio, sono riportate tutte le relazioni di laboratorio relative a ciascuna esperienza, scaricabili in formato.doc. La scheda e la relazione di laboratorio sono strumento pratici, che vanno sempre tenuti a portata di mano durante gli esperimenti. La scheda consente di avere bene in mente l elenco degli strumenti necessari all attività, gli scopi dell esperienza che si sta per svolgere e i passaggi da seguire per raggiungere l obiettivo. La relazione, invece, consente di inserire immagini e tabelle ottenute durante l esperimento e di riportare le proprie conclusioni. Di norma è bene prendere i propri appunti su un foglio a parte e una volta concluso il lavoro compilare in modo ordinato la propria relazione. È importante ricordare di inserire sempre sulla relazione il proprio nome e cognome e la data nella quale si è svolta l attività: in questo modo si potranno confrontare i risultati ottenuti da persone diverse o in giorni diversi e ottenere così nuovi spunti di riflessione. In generale in una relazione di laboratorio si possono individuare i seguenti campi: 1. Intestazione: riporta tutti i dati (nome, cognome, classe) dell autore o degli autori della relazione, i ruoli dei diversi componenti del gruppo di lavoro e la data. 2. Titolo dell esperienza: identifica in modo sommario il campo d indagine dell esperienza. 3. Scopo/i dell esperienza: definisce gli obiettivi da raggiungere nel corso e alla fine dell esperienza di laboratorio. 4. Materiali e strumenti: è la lista degli strumenti e dei prodotti che verranno utilizzati nel corso dell esperimento, che devono essere preparati o procurati prima di cominciare l esperimento. 5. Procedimento: riporta i diversi passaggi dell attività pratica e può includere disegni o fotografie. 6. Osservazioni, raccolta ed elaborazione dati: riporta la descrizione di tutto ciò che si ritiene importante per la comprensione del fenomeno studiato; se si effettuano misure si raccolgono i dati ottenuti in tabelle e si procede alla loro successiva elaborazione costruendo grafici. Non tutti i tipi di esperienza necessitano di questa sezione e per questo a volte è omessa. 7. Problemi incontrati: in questa parte della relazione vanno inseriti i problemi in cui ci si è imbattuti nel corso dell esperimento, specificando se si tratta di lacune nello svolgimento del procedimento, nell uso degli strumenti o nella gestione dei materiali. 8. Conclusioni: comprende la verifica del raggiungimento degli obiettivi prefissati e l interpretazione e/o spiegazione dei risultati ottenuti. In particolare occorre verificare se i risultati sono in accordo o meno con le proprie conoscenze teoriche e va eventualmente fornita un ipotesi che giustifichi tale comportamento. In alcune esperienze l insegnante fornisce domande specifiche e proprio rispondendo a tali domande si potranno avanzare le opportune interpretazioni, spiegazioni e conclusioni. 11

10 Un modello di relazione di laboratorio data... nome... gruppo... cognome... Titolo dell esperienza Scopo/i dell esperienza Materiali e strumenti Procedimento Osservazioni, raccolta ed elaborazione dei dati Problemi incontrati Conclusioni 12