Das Sammeln der Antworten aus den Kommentaren und der Antwort von Ben Norris und das Hinzufügen einer meiner eigenen, individuellen Lösungen der folgenden Chemikalien in Wasser sind realistische Optionen für das Verschütten von Flüssigkeit in einem Chemielabor der High School, was zur Zerstörung von Kleidung und Zeit unter sich führt eine Sicherheitsdusche:

• Kaliumpermanganat $ (\ ce {KMnO4}) $

• Schwefelsäure $ (\ ce {H2SO4}) $

• Salzsäure $ (\ ce {HCl}) $

• Salpetersäure $ (\ ce {HNO3}) $

• Natriumhydroxid $ (\ ce {NaOH}) $

Ein mögliches Beispiel für ein Experiment, das zu einer Verschüttung führt, wäre das Füllen eines Bürette zur Vorbereitung einer Titration. Büretten sind normalerweise ziemlich groß und schmal (klicken Sie auf das Bild für eine größere Version):

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Ein Schlupf beim Befüllen kann leicht dazu führen, dass einige hundert Milliliter oder mehr Flüssigkeit auf sich selbst verschüttet werden.

Bei den mir bekannten Unfällen in der High School entzündeten sich brennbare Flüssigkeiten (Ethanol oder Methanol).

Wenn Sie realistisch sein möchten, stützen Sie sich auf die oben genannten Punkte.

Meine Antwort ist eine Kopie der Antwort von hBy2Py, außer um den spezifischen Schaden zu skizzieren, der in jedem Fall auftreten würde. Und um einen weiteren Kandidaten hinzuzufügen, Kaliumhydroxid $ \ ce {KOH} $.

Kaliumpermanganat ($ \ ce {KMnO4} $)

Dies ist wahrscheinlich das harmloseste. Es hat antiseptische Eigenschaften und ich würde es nicht als besonders gefährlich betrachten. Davon abgesehen wurde in hohen Konzentrationen über ätzende Verbrennungen berichtet. Diese Art von Konzentration ist jedoch in einem Labor der High School wahrscheinlich nicht anzutreffen.

Optisch wäre diese Verschüttung die spektakulärste. Es ist auch in verdünnten Lösungen sehr stark gefärbt. Es färbt Kleidung in einer hellvioletten Farbe. Das permangenierte Ion reduziert sich dann im Laufe der Zeit zu einer Art grobbrauner Farbe.

Schwefelsäure ($ \ ce {H2SO4} $)

Dies und Die beiden anderen Säuren unten sind wesentlich gefährlicher als die oben genannten $ \ ce {KMnO4} $. Eine 1 mol.L $ ^ {- 1} $ (oder vielleicht 2 mol.L $ ^ {- 1} $, auch hier bin ich mir nicht sicher, ob die maximal zulässige Konzentration in einem Labor der High School) dieser Säure ausreichend gegeben ist Die Zeit wird die meisten Stoffe langsam zersetzen. Es färbt das Papier braun, da es die darin enthaltene Cellulose im Laufe der Zeit langsam oxidiert. Eine ähnliche Reaktion würde bei Baumwolle auftreten, von der ich annehme.

Ich bin mir nicht sicher, wie schlimm Verbrennungen der Haut durch Lösungen der oben genannten Konzentrationen sein würden. Davon abgesehen würde ich mich auf jeden Fall waschen wollen, wenn ich eine Menge auf mich verschüttet hätte.

Salzsäure ($ \ ce {HCl} $) und Salpetersäure ($ \ ce {HNO3} $)

Vieles von dem, was oben für Schwefelsäure gesagt wurde, kann für diese beiden gesagt werden; Diese beiden können jedoch in ausreichend hoher Konzentration auch schädliche Dämpfe erzeugen. Chlorwasserstoffgas ($ \ ce {HCl} $) bei Salzsäure und Stickstoffdioxid ($ \ ce {NO2} $) bei Salpetersäure. Die Dämpfe dieser beiden Gase sind hochgiftig. Um diese Gase zu erreichen, benötigen Sie eine hochkonzentrierte Lösung, die wiederum über einer Konzentration liegt, die ich von einem modernen Highschool-Labor erwarten würde.

Natriumhydroxid ($ \ ce {NaOH} $)

Ich bin mir nicht sicher, ob die Kleidung die Natur von Natriumhydroxid (manchmal auch Lauge genannt) zerstört, aber es würde definitiv Probleme bei einer Konzentration verursachen, die in einem Labor der High School gefunden wird. Hydroxide sind besonders gefährlich, da sie die natürlich vorkommenden Fette und Öle in Ihrer Haut in Seife umwandeln können. Dieser Vorgang wird als Verseifung bezeichnet. Wenn Sie etwas auf sich nehmen und es ungewaschen bleibt, werden Sie spüren, wie Ihre Finger und Hände durch die Seifen an Ihren Fingern schleimig werden. Es fühlt sich an, als hätten Sie Seifenwasser an Ihren Fingern.

Kaliumhydroxid ($ \ ce {KOH} $)

Dies ist eine zusätzliche Verbindung I. habe hinzugefügt. Es ist ein Hydroxid wie das Natriumhydroxid oben, und daher gilt alles, was ich dort gesagt habe, auch dafür. Kaliumhydroxid ist eine stärkere Base als Natriumhydroxid und daher sind seine Auswirkungen bei einer geringeren Konzentration zu spüren. Eine 2 mol.L $ ^ {- 1} $ Lösung wird definitiv eine Verseifung verursachen. Wenn Kaliumhydroxid in einem Labor der High School gefunden würde, könnte es in einer Konzentration gefunden werden, die Verätzungen verursachen würde.

Ein echtes Beispiel aus persönlicher Erfahrung, das unter leicht veränderten Umständen die von Ihnen beschriebenen Auswirkungen hätte haben können.

Ein Chemielehrer lehrte uns die Chemie der Herstellung von Erdöl (indem er SO3 durch Schwefelsäure leitet). Stellen Sie dann eine Apparatur auf, um die Reaktion zu demonstrieren. Alles ist gut gegangen.

Nach der Demonstration begannen wir alle, das Experiment aufzuschreiben, und der Lehrer begann aufzuklären. Als er die Flasche mit dem Oleum erreichte, die er hergestellt hatte, kippte er sie in die Spüle. Ich erinnere mich an das Entsetzen in meinen (und den Gesichtern anderer Schüler), aber er war zu schnell, als dass wir ihn aufhalten könnten.

Es gab eine laute Explosion. Glücklicherweise hatte er nicht viel Oleum hergestellt und die Reaktion zwischen ihm, dem Wasser und den Gummischläuchen in der Spüle war nicht übermäßig heftig. Er wurde nicht verletzt. Wir waren zu weit weg, um verletzt zu werden, obwohl ein Großteil der Ausrüstung beschädigt war.

Ein bisschen mehr Oleum, ein bisschen mehr Wasser in der Spüle und ein Student, der näher saß und es hätte schlimmer kommen können / p>

Schwefelsäure wird dies tun. Konzentrierte Schwefelsäure ist aus Sicherheitsgründen an Gymnasien möglicherweise nicht üblich. Vielleicht könnten Sie jedoch auch den Lehrer einbeziehen, der in Schwierigkeiten gerät, weil er etwas so Gefährliches benutzt.

Ich kann mir vorstellen, dass ein "Haustier des Lehrers" bei der Vorbereitung von Reagenzien (nach der Schule) für den Unterricht helfen darf. Realistisch gesehen ist das einzige, was Kleidung "zerstören" würde, konzentrierte Schwefelsäure, die nicht Teil der Chemikalien sein sollte, die Highschool-Kindern zur Verfügung stehen. Das Problem mit Ihrer Frage ist, dass davon ausgegangen wird, dass die Lehrer- / Schulverwaltung den Klassen erlaubt hat, Materialien einzubeziehen, die von Natur aus unsicher sind, nicht nur "unsicher", sondern aktiv gefährlich. Es ist sicherlich möglich, aber nicht sehr wahrscheinlich, imho. IOW, nicht sehr realistisch. Ehrlich gesagt habe ich in Biologielabors der High School mehr wirklich schlechte Praktiken gesehen. Zum Beispiel hatte eine Klasse, in der ich war, einen offenen 5-Gallonen-Eimer Formaldehydlösung (es könnte eine tierische Leiche enthalten haben, ich erinnere mich nicht) !! Sie hatten es "durch" die offenen Fenster (was anscheinend die Idee des Lehrers von "richtiger Belüftung" war !!). Und während das vor ungefähr 20 Jahren war, war es in einer wohlhabenden Vorstadtschule. Wenn jemand das auf Brusthöhe tragen und mit einem anderen Studenten kollidieren würde, wäre eine Sicherheitsdusche (wenn er das überhaupt in Biologielabors hatte, aber warum nicht?) Angemessen. Konzentrierte Schwefelsäure brennt zwar Löcher in der Kleidung, "zerstört" sie jedoch nicht und auch keine der anderen Chemikalien (zumindest nicht auf Zeitskalen von Minuten).

Salpetersäure wäre ein gutes Beispiel. Es löst bestimmte synthetische Fasern auf, färbt jedes organische Material (einschließlich der Haut), das ihm ausgesetzt ist, gelb / orange und verursacht die Bildung einer chemischen Verbrennungswunde, die sicherlich die Verwendung einer Sicherheitsdusche erfordern würde.

Große Einschränkung ist, dass die Dämpfe extrem giftig sind und daher die Chemikalie normalerweise nur in einem Abzug gehandhabt wird. Ich könnte mir jedoch leicht vorstellen, dass die Chemikalie während des Transports verschüttet wird.

Christian Friedrich Schönbein verschüttete dies auf seiner Schürze (ich glaube, in diesen Tagen keine Laborkittel) und trocknete es über dem Ofen, was zu einer spektakulären Verpuffung führte und zur Erfindung von Nitrocellulose führte

Als ich in der 6. Klasse war, durften wir Flaschen mit diesen Säuren tropfen, zum Beispiel an einem lustigen Nachmittag, um eine Säure zu finden, die das Aluminium auflöst.

Tina, hör nicht auf die Neinsager :)

Du kannst absolut ein realistisches Szenario schreiben, das alles erfüllt, was du im Rahmen eines Chemieunterrichts an der High School verlangst . Das einzige ist, dass wir ein bisschen mehr Informationen über Ihren Kontext und Ihre Ziele benötigen. Zum Beispiel:

In welcher historischen Ära und an welchem ​​Ort wird sich Ihre Szene abspielen? Die Reagenzien, die in einem öffentlichen Chemieunterricht an der High School 2017 verfügbar sind, unterscheiden sich stark von denen, die 1965 an einer öffentlichen High School verfügbar waren.

Wie riskant / gefährlich soll dies sein? Möchten Sie, dass dies eine normalerweise sichere und häufige Aktivität ist, die aufgrund von Ungeschicklichkeit oder Dummheit schief geht, oder möchten Sie, dass dies etwas leicht Gefährliches oder vielleicht sogar sehr Gefährliches ist, so dass sowohl Lehrer als auch Schüler Sind Sie gewarnt und bereit zu antworten, wenn etwas schief geht?

Dieser Leitfaden für Hochschullehrer stammt von der American Chemical Society und enthält viele spezifische Informationen, die hilfreich sein können Sie.

Möchten Sie, dass sich die Schülerin unter die Sicherheitsdusche stellt? Aktuelle veröffentlichte Richtlinien für Chemiekurse an Gymnasien besagen, dass den Schülern beigebracht werden sollte, schnell, aber ruhig zur Dusche zu gehen und unter bestimmten Umständen sofort am Griff zu ziehen. Im ACS-Leitfaden heißt es beispielsweise:

Den Schülern sollte die „Stop, Drop and Roll“ -Technik beigebracht werden, die angewendet werden soll, wenn ihre Kleidung an anderer Stelle in Brand gerät, und im Labor Gehen Sie ruhig zu und verwenden Sie die Sicherheitsdusche, um brennende Kleidung zu löschen. Eine Übung zum Üben dieser Übungen wird empfohlen.

Wenn Sie nicht möchten, dass der Schüler gezwungen wird, sich vollständig auszuziehen, kann eine Verschüttung, die zu einem kleinen Kleidungsfeuer (mit oder ohne verbranntem Haar) führt, möglicherweise alle Ihre Ziele erreichen. In diesem Fall schlage ich vor, dass die Schüler Metallsalz-Flammentests mit der Petrischalen-Technik durchführen, bei der Metallsalze in einer kleinen Menge Methanol (Methylalkohol) verbrannt werden und das Material durch den Regenbogen von identifiziert wird Farben, die in der Flamme beobachtet werden. Dies wäre ein großartiges Bild, wenn aus Ihrem Buch ein Film gemacht wird :)

Hier ist ein Link zu einem Leitfaden für die Mittelschule für eine Version des Flammentests. Eine kleine Menge brennenden Alkohols führt dazu, dass Kleidung Feuer fängt. Die meisten dieser Ereignisse sind leicht zu handhaben, aber das Risiko ist real und die Sicherheitsdusche ist zwar nicht der beste Ansatz für erhebliche Mengen brennender Flüssigkeiten, würde jedoch unbedingt dazu beitragen, ein durch eine kleine Menge brennenden Alkohol entzündetes Kleidungsfeuer zu löschen.

Ich möchte darauf hinweisen, dass es im Laufe der Jahre sogar einige veröffentlichte Vorfälle im Klassenzimmer gab, bei denen sich bei schlechter Belüftung eine große Menge Methanoldämpfe ansammelte und ein massiver Feuerball entstand. Es gibt einige Leute, die der Meinung sind, dass der Flammentest nicht Teil eines modernen Lehrplans sein sollte, sondern weit verbreitet, farbenfroh, unterhaltsam für die Schüler ist, etwas grundlegend Wichtiges sowohl in der Chemie als auch in der Physik lehrt und gut in eine angemessene Sicherheitszone fällt zu dieser Altersgruppe. Sie können ein Kit hier und anderswo kaufen.

Da Links verdunsten können, werde ich eine Beschreibung eines Flammentests mit Methanol in eine Petrischale einbetten :

Flammentests

Beschreibung: Methanollösungen von Salzen werden verbrannt, um festzustellen, dass unterschiedliche Wellenlängen des Lichts von unterschiedlichen Materialien emittiert werden.

Materialien:

• Methanol
• Petrischale
• Abdeckung (zum Löschen der Flamme)
• NaCl (gelb)
• SrCl2 (rot)
• LiCl (rot)
• KCl (violett)
• CuCl2 (grün)
• CaCl2 (rot-orange)
• H3BO3 (grün)

Vorgehensweise:

Es gibt verschiedene Varianten, darunter die Methode „Petrischale“ (hier beschrieben), die Spritzflaschenmethode (Lit. 1) und den H2-Ballon Methode (Ref. 2), die Guncotton-Methode (Ref. 3) und die Magic Eraser-Methode (Ref. 4).

1. Streuen Sie einen Spatel mit jedem Salz in separate Petrischalen.

2. Salz mit Methanol (10 ml) abdecken. Schalten Sie das Licht aus, um einen besseren visuellen Effekt zu erzielen. Verwenden Sie das Feuerzeug, um die Flamme für jede Probe zu starten.

3. Um die Flamme zu löschen, legen Sie den Deckel über die Petrischale und lassen Sie sie abkühlen, bevor Sie sie entfernen.

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Diskussion: Wenn ein Element verbrannt wird, werden die Elektronen angeregt. Wenn sich die Elektronen aus einem angeregten Zustand in einen Grundzustand zurücklehnen, emittieren sie Lichtphotonen. Diese Photonen haben je nach Element und diskreten Energieniveaus unterschiedliche Farben. Das heißt, unterschiedliche Wellenlängen des Lichts (Farben) werden emittiert, wenn die Elektronen verschiedener Elemente die Stufe (n) zwischen ihren Energieniveaus hinuntergehen. Jedes Element hat seine eigenen Schritte, daher hat jedes seine eigene Farbe.

Sicherheit: Tragen Sie während der Vorbereitung und während der Demonstration eine Schutzbrille. Stellen Sie sicher, dass die Abdeckung abkühlt, bevor Sie sie entfernen.

Und so sieht es aus:

Wenn Sie eine chemische Verschüttung bevorzugen, die den Lehrer veranlasst, Ihren Schüler unter die Dusche zu stellen, ist dies auch in einem Chemieunterricht an einer High School problemlos möglich. Jemand hat bereits vorgeschlagen, dass der Schüler sich vor dem Betreten der Dusche ausziehen würde, wenn eine Chemikalie verschüttet würde. Dies ist nicht korrekt: Der oben erwähnte Leitfaden für Chemielehrer an der ACS High School sagt über ätzende Stoffe aus:

Wenn auf Kleidung gespritzt wird, muss die Kleidung sein unter einer Sicherheitsdusche entfernt. Ziehen Sie die Kleidung nicht aus und gehen Sie dann unter die Dusche . Ziehen Sie unter der Dusche alle Kleidungsstücke aus, einschließlich Schuhe, Socken, Armbanduhr, Armband und anderen Schmuck, wenn diese mit ätzenden Stoffen bespritzt sind (dies ist keine Zeit für Bescheidenheit). Bleiben Sie mindestens 15 Minuten unter der Dusche, während jemand anderes einen Arzt anruft.

Die meisten Sicherheitsduschen sind vollständig freigelegt, aber manchmal befinden sie sich in einer Nische mit einer Tür, die dies ermöglicht kann geschlossen oder ein Sichtschutzvorhang gezogen werden. Es gibt auch Sicherheitsduschen mit eingebauten Kunststoffvorhängen, die zum Schutz der Privatsphäre herumgezogen werden können.

Wenn Sie möchten, dass die Sicherheitsdusche für eine chemische Verschüttung erforderlich ist, die aus einem allgemein als sicher anerkannten Experiment resultiert, reicht jeder der milden ätzenden Stoffe aus, aber Sie müssen den Schüler mit dem Material durchtränken - Eine kleine Verschüttung der meisten "sicheren" High-School-Chemikalien würde nicht zu einer vollständigen Dusche führen, und natürlich wäre die Augenspülstation der erste Gedanke, wenn JEDER Spritzer das Gesicht betrifft. Ich habe jedoch Leute gesehen, die von der Augenspülstation völlig durchnässt waren. Vielleicht würde das Ihren Bedürfnissen entsprechen?

Wenn Sie echte Angst vor Verletzungen durch geringfügiges Verschütten oder Spritzen von Chemikalien erzeugen möchten, kann dies dennoch in einer realistischen High-School-Umgebung erreicht werden. Ich werde nur ein Beispiel auswählen: Es ist nicht unbekannt, dass Schüler im Chemieunterricht Spiegel mit Flusssäure ätzen, die in flüssiger Form eine der schädlichsten Substanzen ist, mit denen Sie unter Chemie auf Hochschulniveau in Kontakt kommen können. Selbst bei sofortiger Spülung neigt das Material dazu, in den Körper einzudringen, und Sie werden wahrscheinlich trotz Behandlung sterben, wenn ein kleines Glas in Ihren Schoß gelangt. Aus diesem Grund wird es in der High School überhaupt nicht als Reagenz verwendet. HF-Säure ist jedoch eines der wenigen Dinge, die Glas ätzen, und sie wird in verschiedenen Formen zum Glasätzen verwendet. Die Demonstration einer Säure, die Glas auflösen kann, erscheint in Chemiekursen sogar auf der High School-Ebene. Dieses Zeug ist so böse, dass das kleinste Spritzen sofort Alarm auslöst. Die richtige Reaktion ist eine sofortige und längere Spülung und die sofortige Anwendung von Calciumgluconat-Gel als Neutralisationsmittel.

Hier ist ein Link zu einem Klassenführer auf College-Ebene, in dem Flüssigbadglasätzen durchgeführt wird. Wenn dies eine AP-Klasse wäre, könnte möglicherweise so etwas erscheinen. Jemand muss kommentieren, dass Flusssäure normalen Schülern nicht zur Verfügung gestellt wird, und zum Glück im engeren Sinne ist das wahr. Das Zeug taucht jedoch immer noch in verschiedenen Formen in Oberschulklassen auf. Es findet sich routinemäßig in Elektronikklassen der High School in den "flüssigen Zinn" -Lösungen, die zum Verzinnen der Kupferspuren auf Leiterplatten verwendet werden, und dieselbe Reaktion könnte leicht Teil des Chemiesegments auf Metallen sein. Und hier ist ein Link zu einem Prospekt zum Sammeln von Spenden, in dem ein Chemielehrer der High School kürzlich Geld gesammelt hat, damit Schüler der High School in der Innenstadt "Glasspiegel mit Flusssäure ätzen" können. Der Link enthält Fotos der Schüler mit ihren geätzten Spiegeln, von denen ich einen hier einbetten werde.

Natürlich war das Material, das diesen Schülern gegeben wurde, keine flüssige Form von HF, obwohl es auf diese Weise in Rechnung gestellt wird - es ist tatsächlich so eine Creme, die Fluoridsalze enthält. Wenn es schnell genug abgewaschen wird, verursacht es nur oberflächliche Verletzungen (und ruiniert Ihre Kleidung) - aber wenn es irgendwelche Spritzer gibt, können Sie wetten, dass der Lehrer einen Schüler so schnell wie möglich unter die Dusche stürzt.

Wenn Sie also eine echte Angst erzeugen möchten, würde die bloße Erwähnung von Flusssäure dies tun. Als Arzt (Facharzt für Notfallmedizin) habe ich mehrere Patienten wegen Exposition gegenüber Flusssäure behandelt, darunter einen unglücklichen Hausmeister, der eine Woche später (trotz schneller und aggressiver Behandlung) nach dem starb, was anfangs schien ein kleiner Spritzer von einer unbekannten Dachreinigungschemikalie sein. Erst als wir das Giftzentrum anriefen, um herauszufinden, was in diesem Marken-Stripper / Reiniger steckt, wussten wir, dass es schlecht werden würde, und selbst dann war es schwer zu glauben, wie schlecht. Ob Sie es glauben oder nicht, allen Krankenhäusern in der Region gingen tatsächlich die Kalziumgluconat-Vorräte aus, bevor er starb. Also ja, beängstigend.

Viele Optionen für Sie, aber am Ende denke ich, dass Sie am besten bedient werden Durch den farbenfrohen Flammentest: Wenn Sie einen Bunsenbrenner mit einer verschütteten Petrischale mit Alkohol zusammenstellen, erhalten Sie viel Aufregung, einen kurzen Ausflug in die Dusche und die Art von beschädigter Kleidung und leichten Verbrennungen, die die Menschen leicht verstehen können. Und Ihr Schüler muss sich nicht ausziehen.