Лабораторная химическая посуда

В химических лабораториях обычно используют стеклянную посуду. Она изготавливается, как правило, из специального стекла, которое ус­тойчиво к кислотам, щелочам и большинству химических реагентов (кроме фтороводорода и расплавленных щелочей), и обладает сравни­тельно небольшим коэффициентом линейного расширения. Посуда из стекла очень удобна – она прозрачна, хорошо моется и сушится и легко поддается термической обработке. Основным ее недостатком является хрупкость.

Стаканы обычно изготавливаются из термостойкого стекла и быва­ют различной вместимости (от 50 до 1000 мл). Они служат для вспомога­тельных работ – чаще с водными растворами, реже – с органическими жидкостями.

Колбы – основная лабораторная посуда при проведении органиче­ского синтеза. Колбы бывают круглодонные, плоскодонные, грушевид­ные, конические и др. (рисунок 2.1). Плоскодонные и конические колбы обыч­но используют в качестве приемников при перегонке жидкости, для кри­сталлизации, а также для приготовления растворов. Их нельзя применять для нагревания жидких веществ до высоких температур и использовать при вакуум-перегонке. Несоблюдение этих правил может привести к серьезным последствиям, например взрыву. Для перегонки, в том числе и под вакуумом, используют круглодонные колбы, которые могут быть широкогорлыми и узкогорлыми, длинногорлыми и короткогорлыми. Колбы могут быть двух-, трехгорлыми и т. д. Многогорлые колбы обычно применяют для специальных синтезов.

 

 

Рисунок 2.1 – Колбы:

а – круглодонные; б – плоскодонные; в – двугорлая; г – трехгорлая; д – коническая; е – грушевидные

Круглодонные колбы, снаб­женные отводной трубкой, называют колбами Вюрца (рисунок 2.2). Они пред­назначены для перегонки жидкости под атмосферным давлением. Круглодонные колбы с боковым вертикальным ответвлением, имеющим от­водную трубку, называются колбами Клайзена и используются для пере­гонки при пониженном давлении. Применяется при перегонке и колба Фаворского – круглодонная колба с дефлегматором и отводной трубкой.

 

Рисунок 2.2 – Колбы для перегонки:

а – колба Вюрца; б – колба Клайзена; в – колба Фавор­ского (с дефлегматором)

Холодильники служат для охлаждения и конденсации паров, обра­зующихся при кипении органических жидкостей. Самый простой холо­дильник, воздушный, представляет собой длинную стеклянную трубку.

 

 

Рисунок 2.3 – Холодильники:

а – воздушный; б – Лнбиха; в – обратный шариковый; г – обратный с охлаждаемой спиралью (змеевиковый); д – обратный с охлаждающей спиралью (Димрота); е – обратный с двойным охлаждением (рубашкой и охлаж­даемой спиралью)

Такие холодильники применяют при перегонке высококипящих жидко­стей. При перегонке низкокипящих жидко­стей используют холо­дильник Либиха – та­кую же стеклянную трубку, но впаянную в другую, более широ­кую. Внешняя часть холодильника («рубаш­ка») имеет два отростка, на которые наде­вают резиновые труб­ки. Одну из них при­соединяют к водопроводному крану, а дру­гую отводят в раковину (охлаждающий агент – вода). Холодильник Либиха может быть нисхо­дящим и обратным. Ес­ли он используется как обратный холодильник, то его крепят в штативе строго вертикально; ес­ли же как нисходящий, то его крепят с неболь­шим наклоном (относи­тельно стола) в сторону приемника. И в том и в другом случае вода в холодильник подается через нижний отросток. Для лучшей конденса­ции паров кипящей жид­кости холодильник дол­жен быть полностью заполнен проточной во­дой. Холодильник соединяют с приемником при помощи специального приспособления – алонжа, позволяющего направлять стекающую жид­кость. В лабораторной практике часто используют и другие типы холо­дильников, например шариковые и змеевиковые, охлаждающая способность которых лучше (рисунок 2.3).

 

Капельные воронки предназначены для медленного прибавления компонента к реакционной смеси до или во время проведения органического синтеза. Во­ронки бывают с цилиндрическими, шаро­образными или грушевидными емкостя­ми для жидкости (с пробкой в верхней части) и часто – с длинными трубками с краном (рисунок 2.4). Чтобы стеклянный кран не пропускал жидкость, шлиф слегка сма­зывают вазелином.

 

 

Рисунок 2.4 – Капельные воронки

 

Делительные воронки применяют для разделения несмешивающихся жид­костей и для экстракции. Эти воронки в отличие от капельных имеют более толстые стеклянные стенки и меньшую длину трубки.

 

Дефлегматоры бывают самой различной конструкции и применяются для более тщательной фракционной перегонки (рисунок 2.5). В верхнее отверстие дефлегматора вставляют термо­метр, а с помощью отводной трубки в верхней части дефлегматор соединяют с холодильником.

 

 

Рисунок 2.5 – Дефлегматоры:

а – шариковый; б – елочный; в – с насадкой

 

Хлоркальциевые трубки предна­значены для защиты реакционной сме­си или одного из реагирующих ве­ществ от влаги воздуха. В качестве поглотителя влаги используют хорошо прокаленный хлорид кальция.

Промывные склянки применя­ются для осушки, очистки или улавли­вания некоторых газов. Наиболее часто используют склянки Тищенко и Дрекселя (рисунок 2.6). Обычно они содержат серную кислоту или концентри­рованный раствор щелочи.

 

Рисунок 2.6 – Промывные склянки:

а – склянка Тищенко; б – склянка Дрекселя

Пробки служат не только для закупоривания химической посуды, но и для соединения отдельных частей прибора. Они бывают резиновыми, корковыми, пластмассовыми или стеклянными. Предпочтение отдают тем или другим в зависимости от характера применяемых веществ, усло­вий и целей работы. Для соблюдения особой герметичности применяют резиновые пробки. Однако резиновые, корковые и пластмассовые пробки нестойки к действию высокой температуры и некоторых химических реа­гентов. Отверстия в пробках делают специальными металлическими сверлами, диаметр которых должен быть несколько меньше необходимо­го отверстия (сверлить начи­нают с узкого конца пробки).

Термометры. В химиче­ских лабораториях чаще всего применяют ртутные термо­метры. Термометры бывают различной конструкции. Наи­более распространены обыч­ные ртутные термометры (хи­мические) и технические (с прямой и изогнутой трубками).

 

Форштосы – специальные насадки для колб. Они бывают различ­ных видов – со шлифами и без шлифов (рисунок 2.7). Их часто используют в качестве насадок для одногорлых колб, предназначенных для проведения нескольких операций одновременно (например, для нагревания с обрат­ным холодильником при перемешивании с одновременным добавлением вещества в реакционную смесь и т. д.).

Рисунок 2.7 – Форштосы

Приборы на шлифах. В лабораторной практике широко использу­ется химическая стеклянная посуда со стандартными шлифами, позво­ляющими быстро соединять друг с другом отдельные части химических приборов, добиваясь при этом высокой герметичности. Одновременно исключается контакт органических веществ с пробками, резиновыми со­единениями и т. д. Чаще используются конусообразные шлифы, которые имеют стандартные размеры («нормальные» шлифы). Они обозначаются номерами, соответствующими верхним диаметрам (в миллиметрах), на­пример 10; 10,5; 14,5; 29. Каждый шлиф состоит из двух частей: муфты и керна. Перед сборкой приборов керн следует слегка смазать вазелином (или вакуумной смазкой), вставить его в муфту и при легком нажатии провернуть, добиваясь при этом прозрачности шлифа. Смазки берут не­много – она не должна выдавливаться из шлифа. Если отдельные части прибора имеют шлифы разных размеров, то следует применять различ­ные переходы на шлифах.