Для чего используется фарфоровая чашка в химии
Для чего используется фарфоровая чашка в химии
Самый простой вид посуды, предназначены для работы с растворами. Бывают изготовленными из пластика и из стекла. Следует помнить, что не все стеклянные стаканы можно нагревать: только те, на стенке которых есть значок «ТС» (от др. греческого означает «термостойкий»). Если греть не термостойкий стакан, он попросту треснет и всё его содержимое разольётся.
Причём нагревать термостойкие стаканы можно только на нагревательной плитке или на штативе/треноге, подложив между подставкой и стаканом асбестовую сетку. Нагревать химические стаканы на открытом огне нельзя!
Существуют также и круглодонные колбы, у них даже может быть не одно, а сразу несколько горлышек. Такие колбы используются для синтеза различных веществ.
Всем уже знакомые цилиндрические пробирки, так же могут быть пластиковые и стеклянные. Нагревать можно только последние, причём обязательно с использованием держателя.
В таких пробирках производители часто упаковывают плазменные семена для посева (очень маленькие, которые легко просыпать или повредить в обычном бумажном мешочке).
Предназначены для отвода газа из реакционной системы. Как правило, резиновые, силиконовые или стеклянные, с одной или с двух сторон на таких трубках закреплены резиновые или корковые пробки, чтобы закупорить реакционный сосуд, в котором образуется газ.
Если газ нужно пропустить через жидкость, кончик газоотводной трубки погружается в раствор.
Ложечки и шпатели, палочки
Ложечки и шпатели используются для перемещения сыпучих веществ из банки в какую-либо ёмкость. Шпателем можно отскрести прилипший ко дну осадок. Могут быть стеклянными, фарфоровыми и пластиковыми. Стеклянные палочки используются для перемешивания и переливания растворов (их переливают по палочке чтобы жидкость не разбрызгалась)
Используются для измерения температуры (термин «градусник» более просторечный и использовать его не принято). Подбирается в зависимости от того, какую по величине температуру нужно измерять.
Если, наоборот, нужно резко охладить содержимое до 0 ° С, баню заполняют смесью воды и льда, добавив немного поваренной соли.
Когда имеется небольшое количество раствора с осадком или жидкой смеси, из которой при удалении растворителя выпадают кристаллы, жидкую фазу от твёрдой удаляют выпариванием. Для этого фарфоровую чашку подходящего объёма заполняют наполовину и нагревают на огне (через асбест), на плитке или даже просто на солнышке (если растворитель летучий).
В выпаривательных чашках нельзя измельчать и размалывать порошки, они очень хрупкие! Для измельчения кристаллов лучше использовать ступку и пестик.
Помимо мерных, есть просто небольшие пипетки, которые помогают добавлять жидкость по каплям (например, конц. кислоты)
Часовые стёкла и чашки Петри
Часовые стёкла могут использоваться для взвешивания небольших количеств порошкообразных веществ, а также предназначены для проведения капельных реакций, когда при смешивании нескольких реагентов выпадает очень незначительное количество кристаллов, которое не будет заметно в пробирке, либо когда образуются просто красивые кристаллы.
Чашки Пéтри широко используются для выращивания культур бактерий и других микроорганизмов, в химии используются для высушивания или хранения каких-либо твёрдых образцов.
Но что делать, если школьная лаборатория не располагает такими ресурсами? Или преподаватель не хочет, чтобы Вы добили ту немногую посуду, которую не добили Ваши предшественники? Есть несколько вариантов.
Во-первых, вспомните, вдруг Вам или кому-то из Ваших друзей вдруг дарили набор юного химика? Как правило, в таких наборах есть не только минимальный набор пластиковой посуды (которая ничем не хуже стеклянной, греть в них нельзя, зато не разобьются), но и некоторые реагенты для простых опытов.
Во-вторых, можно проявить смекалку и воспользоваться медицинской посудой. Например, химические стаканы можно заменить контейнерами для анализов.
Их преимущества в том, что они мерные, у них есть завинчивающаяся крышка, их можно подписывать обычным маркером, а у контейнера для сдачи кала даже лопаточка есть. Их же можно использовать как пробирки, поскольку они имеют довольно небольшой объём.
Вместо колб для приготовления растворов можно использовать пластиковые бутылки по 0,5 или 1 л, а в качестве часового стекла – круглый срез с бока бутыли (на ютубе даже есть видео, как из таких срезов можно сделать лупу).
Капельные пипетки также продаются в аптеке, они называются глазные пипетки, а в качестве мерных пипеток – шприцы (иголку перед этим лучше снимать).
Возможно, Вы сможете отыскать дома бытовые технические весы. Их следует использовать большой осторожностью, если они контактируют с продуктами питания, кухонные весы лучше не использовать. Перед работой с весами лучше накрыть их пакетом или защитной плёнкой и после работы тщательно протереть.
Категорически запрещено использовать кухонную посуду для экспериментов! Как бы тщательно Вы её не вымыли перед тем, как вернуть домой, на ней всё равно останутся следы от реагентов. Использовали Вы суповую тарелку для перекристаллизации медного купороса и вернули на место, но ионы меди остались. Предельно допустимая концентрация ионов меди в воде 0,001 г/мл, т.е. достаточно немного превысить эту концентрацию, чтобы организму человека был нанесён непоправимый вред. Поэтому не травите себя и своих близких и не используйте кухонную посуду и свой дом для опытов.
Специализированное фарфоровое оборудование: барабаны, лодочки, тигли Гуча
В лабораториях часто используется посуда, инструменты и оборудование из фарфора. Это практичный материал, устойчивый к большинству химических веществ. При этом он легко переносит высокие температуры, хорошо моется, а если необходимо, то и стерилизуется. В лабораториях широко применяются фарфоровые шпатели и ложки, ступки с пестиками, выпарные чашки, кастрюли, кружки, стаканы, тигли, воронки, в том числе для фильтрования под вакуумом.
Кроме этих общелабораторных инструментов, химики используют и специализированное фарфоровое оборудование, предназначенное для выполнения конкретных работ. К ним относятся фарфоровые барабаны для измельчения, лодочки сжигания и лодочки зольности, тигли Гуча.
Фарфоровые барабаны
Фарфоровые барабаны предназначены для измельчения твердого сырья до состояния мелкодисперсионного порошка или для приготовления эмульсий. Для этого в барабан кроме измельчаемого материала помещают фарфоровые шарики или кремниевую гальку. После этого барабан закрывают крышкой и устанавливают в специальную шаровую мельницу, которая его вращает. По мере вращения галька или шары поднимаются вверх под действием центробежной силы и падают вниз на измельчаемый материал, постепенно превращая его в порошок. Кроме этого материал истирается в порошок, попадая между измельчающими телами. Степень измельчения зависит от времени работы устройства.
Измельчение может производиться сухим способом и с добавлением воды. Второй вариант обычно применяется для приготовления эмульсий. С помощью барабанов можно измельчать материалы, твердость которых по Моосу не превышает 7.
Все барабаны, изготавливаемые по ГОСТ 9147-80, представляют собой цилиндрической формы сосуды с горловиной под крышку. Существуют барабаны и другой формы — в виде низкого круглого глиняного горшка.
Внешняя сторона барабана и крышки (кроме дна) покрывают глазурью.
В нашем магазине можно заказать фарфоровые барабаны на 0,5; 1; 2; 4; 8 и 12 литров.
Лодочки сжигания и лодочки зольности
Лодочки сжигания и лодочки зольности относятся к аналитическому оборудованию. Они используются для анализа различных органических материалов, образцов стали и чугуна, различных топлив на содержание углерода, в гравиметрическом анализе. Для этого исследуемый материал помещается в лодочку, а потом в лабораторную печь. В печи пробы материала нагревают до высоких температур. После этого состав несгоревших остатков анализируется.
Лодочки сжигания и зольности похожи по назначению, но отличаются формой. Лодочки сжигания — длинные и узкие неглубокие сосуды. Лодочки зольности — широкие и невысокие. Оба вида лодочек имеют плоское основание и устойчиво стоят на столе или в печи. Изготавливаются из огнеупорного фарфора, способного выдерживать многократный нагрев до +1300 °С. Соответствуют ГОСТ 9147-80, при производстве глазурью не покрываются.
Тигли Гуча
Тигель Гуча представляет собой нечто среднее между воронкой 
Бюхнера и стандартным фарфоровым тиглем. Это сосуд в форме стакана с плоским решетчатым дном. Чем выше номер тигля, тем больше отверстий в его дне.
Тигель Гуча применяется для фильтрации жидкостей от твердых и мелкокристаллических примесей, подходит для работы с химически агрессивными и горячими жидкостями. Может использоваться для фильтрации под вакуумом. После фильтрации осадки высушивают, прокаливают или сжигают (зависит от метода анализа), а потом анализируют химический состав. Если характер фильтруемого раствора позволяет, на дно тигля можно положить дополнительный фильтр для задержания совсем мелких частиц.
Тигли Гуча изготавливают из термостойкого фарфора и покрывают глазурью. Их можно нагревать в печи до t +1100 °С.
У тиглей Гуча есть и ограничения. Они не подходят для фильтрации студенистых субстанций. Их нельзя использовать для работы с концентрированными щелочами и плавиковой кислотой. Во-первых, эти реактивы разрушают фарфор. Во-вторых, они взаимодействуют с фарфором и загрязняют осадки продуктами химической реакции, делая их непригодными для анализа.
В нашем магазине можно купить множество изделий из лабораторного фарфора, в том числе тигли Гуча, фарфоровые барабаны, лодочки сжигания и зольности. Цены, ассортимет и сервис вас приятно удивят.
ФАРФОРОВАЯ И ВЫСОКООГНЕУПОРНАЯ ПОСУДА Фарфоровая посуда
Ассортимент фарфоровой посуды, применяемой в обычных лабораториях, не так многочислен, как стеклянной. Фарфоровая посуда имеет ряд преимуществ перед стеклянной: она более прочная, не боится сильного нагревания, в нее можно наливать горячие жидкости, не опасаясь за целость посуды, и т. д. Недостатком изделий из фарфора является то, что они тяжелы, непрозрачны и значительно дороже стеклянных.
Рассмотрим наиболее часто применяемую в лабораториях фарфоровую посуду.
Стаканы — тех же видов и емкостей, что и стеклянные, (рис. 136).
Выпарительные чашки (рис. 137) широко применяются в лабораториях. Они бывают самых разнообразных емкостей, с диаметром от 3—4 до 50 см и больше.
Фарфоровые выпарительные чашки с носиком выпускаются следующих размеров:
Емкость, мл 28,8 65,0 140,0 311,0 471,0 1010,0 2106,0 4600,0 Высота, мм 56 72 93 120 156 202 260 366. Внутри они обязательно покрыты глазурью, снаружи глазурь доходит до 7з—7г высоты от края. Чашки служат для выпаривания разного рода растворов; хотя фарфоровые чашки можно нагревать на голом пламени, однако при выпаривании следует применять асбестиро-ванные сетки или водяные бани, так как нагревание в этом случае равномернее.
Ступки применяют для размельчения твердых веществ (см. гл. 9 «Измельчение и смешивание»).
Тигли (рис. 138)—фарфоровые сосуды с фарфоровыми крышками. Тигли для прокаливания (низкие) изготовляют следующих размеров:
В тиглях прокаливают разного рода вещества, ежи-‘ гают органические соединения при определении зольности и т. д. В большинстве случаев нагревание тиглей проводят прямо на горелке без применения асбестиро-ванных сеток или бань.
Для нагревания тигля его нужно ставить в фарфоровый треугольник (рис. 139). Последний делают из трех насаженных на проволоку фарфоровых трубок. Треугольник следует брать таких размеров, чтобы тигель, вставленный в него, выдавался наружу не более чем на 7з высоты.
Подогрев ведут постепенно. Вначале тигель нагревают над пламенем горелки (только горячим воздухом), затем постепенно его вводят в бесцветное пламя горелки и, наконец, помещают в ту или иную зону пламени в зависимости от требуемой температуры прокаливания. При этом рекомендуется с самого начала нагревания укрепить тигель на такой высоте, на которой он должен находиться в последний наиболее длительный период прокаливания. Вначале же, держа горелку в руке, регулируют расстояние пламени от дна тигля.
Такой способ подогрева в особенности важен при сжигании органических веществ. В большинстве случаев работы с тиглем последний должен быть закрыт крышкой на все время работы. Для наблюдения за ходом прокаливания или сжигания крышку периодически снимают при помощи тигельных щипцов или пинцета. После окончания прокаливания или сжигания горелку отставляют или гасят, дают тиглю остыть некоторое время, а затем помещают его в эксикатор.
Рис. 138. Фарфоровый тигель
Рис. 139. Фарфоровый треугольник для тиглей.
Фарфоровые тигли можно нагревать до температуры не выше 1200° С; такую температуру возможно получить, если прокаливание вести в муфельной печи. В фарфоровом тигле нельзя проводить сплавление с щелочным веществом, например с углекислым натрием, а также работать с фтористоводородной кислотой, так как фарфор при этом разрушается. Следует помнить, что новые, еще не разу не использованные тигли полезно предварительно промыть и прокалить.
Это необходимо потому, что при использовании новых фарфоровых тиглей, например для озоления природных органических веществ с целью количественного определения в их золе кальция, всегда получаются повышенные результаты. Это объясняется тем, что кальций из тигля переходит в золу, причем в зависимости от метода озоления (с применением окислителей или без них) ошибка может достигать 3—4 мг. Для того чтобы уменьшить ошибку и сделать ее постоянной, для подобных работ лучше использовать фарфоровые тигли, длительное время бывшие в употреблении, предварительно прокипятив их последовательно в разбавленной соляной кислоте (1 : 1), в 5 н. растворе NaOH и в дистиллированной воде. Таким же путем обрабатывают новые тигли.
Когда приходится работать с большим количеством тиглей, их необходимо предварительно переметить или пронумеровать специальной огнестойкой краской или чернилами. Метку следует ставить на неглазурованной части тигля, лучше всего на донышке. Состав такой краски или чернил указан в гл. 26 «Некоторые полезные рецепты».
Рис. 140. Подставки для тиглей.
При проведении массовых анализов бывает необходимым прокаливать одновременно несколько тиглей, например 8—10 штук. В подобных случаях следует применять подставки, рассчитанные на прокаливание одновременно до 10 тиглей. Эти подставки (рис. 140) изготовляют из жароупорных материалов. Из металлов для этой цели пригоден никель и жароупорные стали, из других материалов — огнеупорные глины, шамот и т. п. Подставку можно смонтировать также из фарфоровых трубок и толстой нихромовой проволоки. Каждое гнездо для тигля должно иметь предохранительное устройство из проволоки в форме треугольника. Прокаливаемые тигли помещают именно в эти треугольники.
Для получения правильных результатов анализа очень важным является продолжительность охлаждения фарфоровых тиглей в эксикаторе *. В случае, когда эксикатор заполнен тиглями, охлаждение их до момента взвешивания должно проводиться не менее 2 ч, так как при меньшем охлаждении возникает ошибка из-за разницы температуры весов и тиглей. Чтобы свести ошибку до минимума (0,16 мг), тигли в эксикаторе необходимо охлаждать не менее I1A ч, даже когда в эксикаторе находятся только два тигля. Если тигли выдерживать в эксикаторе 25—40 мин, как это обычно рекомендуют, разница в температуре весов и тиглей достигает 10° С, а ошибка взвешивания составляет 2—3 мг. Сократить время охлаждения тиглей можно: 1) охлаждением их на воздухе перед помещением в эксикатор; 2) уменьшением количества тиглей, одновременно устанавливаемых в эксикаторе, и 3) выдерживанием тиглей в витрине весов перед взвешиванием.
Установлено, что если температура внутри эксикатора была выше температуры весов, то это приводит к кажущемуся уменьшению массы тиглей, находившихся в эксикаторе, на 0,13 мг/град. Чтобы избежать этой температурной сшибки, рекомендуется в эксикатор помещать на специальной подставке небольшой термометр и сличать его показания с показаниями термометра в весовой комнате. Не рекомендуется также помещать в эксикатор одновременно больше 6 тиглей**.
* РЖХим, 1957, № 8, 286, реф. 27095. ** Halasowski Т., Przegl. glos. mlynarski, 2, № 6, 174 (1958); РЖХим, 1959, № 1, 162, реф. 1113.
Когда кружки уложены в воронку, их следует слегка смочить дистиллированной водой или той жидкостью, которую будут фильтровать. При этом фильтровальная бумага плотно прижимается к сетчатой перегородке, что предотвращает попадание твердого вещества в фильтрат и между кружками (а следовательно, и потерю его).
Рис. 141. Фарфоровая воронка Бюхнера
Рис. 142. Фарфоровая сетка для фильтрования.
Кроме воронок Бюхнера, для фильтрования применяют фарфоровые сетки (рис. 142), которые кладут в обычную стеклянную воронку. Бумажные фильтры в этом случае должны иметь диаметр несколько больший, чем диаметр самой сетки, так чтобы при укладывании край их загибался на стенки воронки.
О фарфоровых нутч-фильтрах и о применении их см. гл. 11 «Фильтрование».
Ложки-шпатели (рис. 143) применяют в химических лабораториях для отбора вещества, для снятия осадков с фильтров и т. п,
Лодочки для прокаливания. Фарфоровые лодочки для прокаливания веществ при анализе (рис. 144) бывают различных размеров. Их не покрывают глазурью. На одном бортике лодочки имеется кольцо, за которое можно зааепнть крючком при вытаскивании лодочки ит печи.
Фарфоровые трубки, применяемые для лабораторных целей, также не бывают покрыты глазурью. Они имеют различные диаметры — от 2 до 50 мм и больше.
Рис. 143. Фарфоровая ложка- шпатель.
Рис. 144. Фарфоровая лодочка для прокаливания.
Тонкие трубки применяют как изоляторы проводов и для приготовления термопар. В последнем случае часто пользуются трубками с двумя каналами небольшого диаметра. Более широкие трубки выдерживают температуру до 1200° С, их применяют в качестве реакторов при синтезах. Обогрев их проводят в трубчатых печах.Лодочки для прокаливания. Фарфоровые лодочки для прокаливания веществ при анализе (рис. 144) бывают различных размеров. Их не покрывают глазурью. На одном бортике лодочки имеется кольцо, за которое можно зааепнть крючком при вытаскивании лодочки ит печи.
Фарфоровая чашка в рентгеновских лучах
Китайские мастера издавна прославились великолепным белым и голубым фарфором. Но не на всех изделиях синяя краска была одинаково хороша. Предполагали, что качество красителя может зависеть от типа кобальтовой руды, из которой она вырабатывалась. Дело в том, что в руде, ввозимой в Китай из Персии, совершенно нет примесей марганца, а в кобальтовых рудах китайских месторождений марганца очень много.
Археологи решили проверить, действительно ли марганец влияет на качество краски. Для этого требовалось проанализировать большое количество образцов китайских фарфоровых изделий, производившихся на протяжении нескольких веков. Так как изделия эти представляют большую ценность, то метод анализа должен быть абсолютно безвредным для образца.
Доктор Стюарт Юнг из Оксфордской археологической лаборатории решил использовать рентгеновский спектрометр. Рентгеновское излучение, испускаемое катодной трубкой, можно, как и видимый свет, разложить с помощью дифракционного кристалла на составляющие с разными длинами волн. При этом излучение определенной длины волны будет отражаться от кристалла под определенными углами, характерными для различных элементов. Интенсивность же отраженного под этим углом излучения зависит от концентрации определяемого элемента. Вследствие того, что рентгеновское излучение сильно поглощается веществом, с помощью этого метода исследуется слой толщиной лишь от 0,1 до 0,01 мм. Поэтому метод неудобен для анализа больших предметов и, наоборот, очень подходит для исследования тонких слоев, например глазури.
И вот когда изучали значительное количество фарфоровых изделий, выяснилось, что присутствие марганца абсолютно не влияет на качество краски. А попутно удалось установить много других любопытных фактов. Оказалось, что вначале китайские мастера использовали только привозную персидскую краску. Позже стали использовать как привозную, так и местную руды, а начиная примерно с 1600 года, стали довольствоваться только своим сырьем. Эти данные позволили прийти к несколько неожиданному выводу: представилась возможность проверить подлинность фарфора, относящегося к периодам до 1400 г., к 1400—1600 годам и изготовленному после 1600 года.
Виды лабораторной посуды и для чего она нужна
Лабораторная посуда — что это, назначение
Проведение опытов и лабораторных исследований невозможно без специальной посуды.
Лабораторная посуда — это специализированные емкости и приспособления, обладающие устойчивостью к воздействию агрессивной среды. Используются при проведении исследовательских, научных и опытных работ.
Должна обладать необходимыми физико-химическими свойствами:
Перед использованием посуду необходимо подготовить:
Не допускается использование посуды:
Лабораторная посуда изготавливается в соответствии со строгими нормами ГОСТ и должна отвечать всем правилам безопасности.
ГОСТ — установленные государственные стандарты и точно прописанные требования к качеству производимой продукции. Термин появился в СССР и дословно обозначал «Государственный общесоюзный стандарт». В настоящее время стандарты утверждаются на Межгосударственном совете по стандартизации в рамках деятельности СНГ — Содружества Независимых Государств.
Остатки химических реагентов, а также моющих веществ могут повлиять на результаты анализов и химических исследований. Поэтому при уходе за лабораторной посудой необходимо четко следовать установленным инструкциям.
Классификация лабораторной посуды
Лабораторная посуда различается по:
Наиболее распространенной является классификация посуды по ее целевому назначению:
Наиболее часто используемые типы, перечень с названиями
Общего назначения
Это посуда широкого спектра применения. Чаще всего она используется в следующих процессах:
Кристаллизатор. Источник: aredi.ru
Мерная посуда
К ней относится лабораторная посуда, которая преимущественно используется для точного определения объемов химических веществ, чаще всего — жидкостей.
Мензурки. Источник: ssci-ltd.ru
Специального назначения
К специальной относят лабораторную посуду, которая применяется с одной конкретной целью в зависимости от вида работы.
Эксикатор. Источник: pcgroup.ru
Названия специализированной лабораторной посуды часто содержат фамилии ученых, ее придумавших. Например:
Чаша Петри. Источник: pcgroup.ru
Виды лабораторной посуды по материалам, из которых она изготовлена
Лабораторная посуда изготавливается из материалов, позволяющих работать с активными химическими соединениями таким образом, чтобы не происходило химической реакции между препаратами из эксперимента и компонентами посуды. Кроме того материалы должны быть термоустойчивыми и обладать высокой механической прочностью.
Чаще всего для изготовления лабораторной посуды применяют следующие материалы:
Стеклянная лабораторная посуда обладает рядом преимуществ:
При добавлении к стеклу специальных компонентов и дополнительному закаливанию получают материал для лабораторной посуды с улучшенными показателями.
Пластиковая лабораторная посуда обладает как серьезными достоинствами, так и недостатками.
В основном в качестве пластика для лабораторной посуды используют полипропилен. Он очень дешевый и легкий, прост в изготовлении и использовании. Из минусов — неустойчив к воздействию сильных кислот.
Фарфоровая лабораторная посуда используется для:
Из какого стекла делают посуду для химических исследований
Ее изготавливают из особых видов стекла, обладающих улучшенными показателями:
Одними из лучших физико-механических и химических характеристик обладает посуда из боросиликатного стекла. Оно обладает высокой химической устойчивостью к воздействию:
По цене оно намного дешевле кварцевого и поэтому очень часто используется в лабораториях. Его широко применяют при изготовлении:
Кварцевое стекло используют тогда, когда положительных качеств боросиликатного недостаточно.