Химическая посуда и оборудование

Лабораторная работа № 1

Лабораторное оборудование. Весы и правила взвешивания

Химическая посуда и оборудование

Познакомиться с различными видами химической посуды и лабораторного оборудования. Основным требованием, предъявляемым к стеклянной посуде, является ее химическая и термическая устойчивость. Химическая устойчивость — это свойство стекла противостоять разрушающему действию растворов щелочей, кислот и других веществ. Термическая устойчивость — способность посуды выдерживать резкие колебания температуры.

Лучшим стеклом считается пирекс, оно обладает термической и химической устойчивостью, имеет малый коэффициент расширения. Пирексное стекло содержит 80% оксида кремния(IV). Температура размягчения его +620°С. Для проведения опытов при высоких температурах используют кварцевую посуду. Кварцевое стекло содержит 99,95% оксида кремния (IV), температура размягчения его + 1650°С.

Лабораторную посуду изготовляют в основном из стекла типов ТУ (термически устойчивое), ХУ-1 и ХУ-2 (химически устойчивое). Содержание оксида кремния(IV) в обычном лабораторном стекле составляют ~ 70 %.

На рисунках 1-24 представлена стеклянная посуда.

Пробирки простые и калиброванные (рис. 1) используют для проведения опытов с небольшим количеством реактивов. Объем реактива в пробирке не должен превышать половины объема пробирки.

Лабораторные стаканы (рис. 2) выпускают различных размеров, с носиком и без носика, простые и калиброванные. Стаканы предназначены для выполнения разнообразных лабораторных работ.

Колбы (рис. 3) различного размера и формы (плоскодонные, круглодонные, конические) широко применяют в лабораторной практике.

Колба Вюрца (рис. 4) представляет собой круглодонную колбу с отводной трубкой под углом 60-80°. Ее используют для получения газов, для отгонки жидкостей при Р атмосф.

Реторты (рис.5) используют для различных препаративных работ (для получения НNО₃).

Воронки (рис. 6). Химические служат для фильтрования и переливания жидкостей; капельные воронки используют для введения в реакционную среду жидких реактивов небольшими порциями. Воронки делительные применяют для разделения несмешивающихся жидкостей.

Капельницы (рис. 7) используют для введения реактивов небольшими порциями, по каплям. Бюксы (рис. 8) предназначены для взвешивания и хранения жидких и твердых веществ. Часовое стекло (рис. 9) используют для взвешивания твердых веществ. Холодильники (рис. 10) - приборы для охлаждения и конденсации паров, образующихся при нагревании различных веществ. Их применяют при перегонке, экстракции и других процессах.

Стеклянные ванны (рис. 11) используют для собирания газов над водой.

Кристаллизаторы (рис. 12) применяют для получения кристаллов веществ из насыщенных растворов.

Аллонжи (рис. 13) играют роль соединительных элементов в установках по перегонке веществ и т. п.

Эксикаторы (рис. 14) применяют для высушивания и хранения веществ, легко поглощающих влагу из воздуха. Нижнюю часть эксикатора заполняют водопоглощающими веществами (прокаленный хлорид кальция, концентрированная серная кислота, оксид фосфора(V) и др.). Над поглотителем на фарфоровом вкладыше помещают бюксы или тигли с веществами, подлежащими осушке.

Фарфоровая посуда по сравнению со стеклянной обладает большей химической устойчивостью к кислотам и щелочам, большей термостойкостью. Фарфоровая посуда также разнообразна по форме и назначению.

Фарфоровые чашки (рис. 15) используют для выпаривания и упаривания растворов.

Фарфоровые тигли (рис.16) — для прокаливания веществ. При прокаливании веществ тигли закрепляют в проволочных треугольниках с фарфоровыми трубками (рис. 17)

Фарфоровые ступки с пестиком (рис. 18) применяют для измельчения твердых веществ. Перед работой ступка должна быть тщательно вымыта и высушена. Вещество насыпают в ступку в количестве не более 1/3 ее объема (иначе оно будет выбрасываться из ступки при измельчении). При растворении твердого вещества в ступке (с одновременным растиранием) вначале насыпают твердое вещество, а затем к нему постепенно небольшими порциями при круговом движении пестика добавляют жидкость. Всю жидкость, которую берут для растворения, употреблять не следует: не менее 1/3 количества ее оставляют для того, чтобы по окончании растворения сполоснуть ступку и обмыть пестик, после чего этот раствор добавляют к полученному.

Пластмассовая посуда. В лабораторной практике используют посуду, изготовленную из полимерных материалов (полиэтилен, полипропилен, фторопласт и др.). При высокой химической устойчивости такая посуда обладает низкой термостойкостью, и поэтому ее обычно используют в работах, не требующих нагревания. Из полиэтилена изготовляют воронки для жидких и сыпучих веществ, промывалки, капельницы, флаконы и банки для транспортировки и хранения химических реактивов.

Для закрепления посуды во время работы используют железные штативы с кольцами и лапками. Чтобы стеклянная посуда (стаканы, колбы) при нагревании не лопалась, ее устанавливают на металлические сетки, покрытые асбестом.

Для защиты жидкости от загрязнений при нагревании в стаканах или при выпаривании в чашках рекомендуется стаканы покрывать часовым стеклом или сверху закреплять воронку (рис. 19). Фарфоровые чашки и тигли, а также стеклянные реторты и пробирки обычно нагревают на «голом огне» (т. е. без сетки). При нагревании стеклянных реторт и пробирок необходимо сначала прогреть их, водя осторожно пламенем горелки под пробиркой или ретортой. При непродолжительном нагревании пробирку не укрепляют в зажиме, а держат в руке или вставляют в держатели (рис. 20).

Сильно нагретую химическую посуду, особенно стеклянную, нельзя сразу ставить на холодную или мокрую поверхность стола или подставки железного штатива. Но посуду с кипящей водой или раствором можно погружать в холодную воду или охлаждать струей воды из-под крана, следя за тем, чтобы капли воды не попадали на не заполненную жидкостью часть сосуда. При нагревании жидкости в пробирке нельзя нагревать последнюю выше уровня жидкости или только у дна. В первом случае пробирка может лопнуть, во втором возможен выброс жидкости. Необходимо равномерно нагревать пламенем ту часть пробирки, которая заполнена жидкостью.

Мерная посуда. Для измерения объемов жидкостей используют мерную посуду: мерные колбы, цилиндры, мензурки, пипетки.

Мерные колбы (рис. 21) служат для приготовления растворов точной концентрации и представляют собой плоскодонные колбы с длинным и узким горлом, на котором нанесена тонкая черта. Эта отметка показывает границу, до которой наливают жидкость.

Цифры на колбе показывают объем жидкости (мл), на который она рассчитана. Мерные колбы имеют притертые пробки. Обычно применяют колбы на 50, 100, 250, 500 и 1000 мл.

Мерные цилиндры (рис. 22) представляют собой толстостенные стеклянные сосуды, которые для большей устойчивости имеют широкое основание (дно). Снаружи на стенках цилиндров нанесены деления, указывающие объем (в мл). Мерные цилиндры бывают различной емкости: от 10 мл до 2 л. Их назначение — измерять (с определенной погрешностью) различные объемы жидкости. Вместо цилиндров применяют иногда мензурки (рис. 23). Это сосуды конической формы с делениями на стенке. Назначение их такое же, как и мерных цилиндров.

Для отбора точно определенных объемов жидкостей служат пипетки (рис. 24). Они представляют собой стеклянные трубки небольшого диаметра с расширением посередине. Нижний конец пипетки слегка оттянут и имеет внутренний диаметр 1 мм. На верхнем конце пипетки, выше расширения, имеется метка, до которой набирают жидкость. Некоторые пипетки снабжены двумя метками: в верхней и нижней частях пипетки. Нужный объем жидкости в этом случае заключается между обеими метками. Обычно пипетки бывают емкостью от 1 до 100 мл. Для отмеривания различных объемов жидкостей применяют пипетки в виде градуированной трубки (рис. 24 б).

Мытье и сушка посуды

Посуда, употребляемая для опытов, должна быть чистой, ее моют водопроводной водой с помощью специальных щеток — ершиков, а затем несколько раз ополаскивают дистиллированной водой. Если посуда очень загрязнена, к воде прибавляют немного соляной кислоты или моют ее «хромовой смесью» (смесь дихромата калия с концентрированной серной кислотой). Вымытую посуду оставляют сохнуть перевернутой вверх дном на сушильной доске. Если необходимо быстро высушить посуду, ее помещают в сушильный шкаф. Мерную посуду моют тотчас же после употребления. Сушить мерную посуду в сушильном шкафу при высокой температуре не рекомендуется из-за гистерезиса стекла.