Для чего используют воронку в химии
Воронка лабораторная: как выбрать посуду для разных целей и задач
Разнообразие и конструктивные особенности
Конструктивно стеклянная воронка состоит из:
конуса, у которого верху диаметр расширяется;
тонкой цилиндрической трубки, которая соединена с конусовидной частью.
В широкую конусовидную часть осуществляется порционный прием жидкости из посуды для последующей ее транспортировки в трубку воронки.
Также различают два варианта размещения воронки – ее лаборант может удерживать на весу и внимательно контролировать процесс попадания струи из трубки точно в нужную тару, или ее помещают самостоятельно в горловину колбы, любого другого сосуда, у которого достаточно широкая горловина. Тогда одна рука лаборанта оказывается высвобожденной и ею для надежности можно придерживать посуду с основным объемом жидкости. Второй вариант более предпочтителен.
Важные моменты при выборе воронки
Выбирая колбы для оснащения лабораторий, важно учитывать пять основных момента, характеризующих его изделие:
скорость, с которой жидкость истекает;
Скорость зависит от высоты и диаметра воронки. Для больших объемов химических растворов и реактивов, которые нужно перелить, стоит выбрать воронку с широким носиком. В противном случае потраченное время не будет продуктивным. Для этого в арсенале каждой лаборатории должно быть несколько воронок с разными показателями для выполнения всевозможных задач.
Вязкость считается важным параметром для лабораторных мешалок с верхним приводом или магнитных моделей. Важно знать, что при увеличении вязкости и при небольшом проходном сечении суженной части воронки, жидкость может перестать течь или скорость процесса существенно снизится.
Для изготовления лабораторной воронки выбирают такие материалы, которым характерна повышенная термостойкость. Это может быть:
Такие изделия могут выдерживать высокие температуры, которые сопровождают некоторые экзотермические реакции или возникают в процессе подогрева на водяной бане. Также термостойки воронки нужны при опытах с подогревом на спиртовой горелке. Без этого показателя изделие после мытья в холодной воде может не выдержать соприкосновение с горячей жидкостью и в итоге растрескаться.
Хранятся воронки после мойки и просушивания в специальных сушильных шкафах в тумбах столов или на полках шкафов, предназначенных для этих целей.
Делительная воронка
Воронка делительная по принципу действия и внешнему виду существенно отличается от ранее описанных моделей. Это объясняется спецификой ее использования. Так, в ходе наполнения тары она позволяет увидеть четкую границу, которая возникает между жидкостями разной плотности. Также в этой ситуации можно в определенный момент оперативно закрыть вентиль, чтобы не допустить смешивание менее плотной жидкости, которая остается внутри, с той, что уже находится в подставленной таре.
Для чего предназначена химическая посуда?
Правильно подобранная химическая посуда – основа естественнонаучной деятельности. В лаборатории можно увидеть десятки колб, емкостей, чаш, воронок, которые имеют свое назначение. Отвечая на вопрос: «Для чего предназначена химическая стеклянная посуда?», необходимо выделить ее типы. В целом, есть 3 разновидности:
Лабораторная посуда: виды, назначение, применение
На данный момент существует множество видов лабораторной посуды, необходимой для проведения экспериментов и анализов. Вся она изготовляется из стекла или других материалов высокой прочности, позволяющих выдерживать температуры. Также лабораторная посуда подлежит обязательной сертификации, изготавливается по нормам ГОСТа. Попробуем разобраться с основными видами.
Воронки
Служат для переливания жидкостей. Диаметр составляет 35 – 300 мм. Обычно воронки имеют гладкую внутреннюю стенку, но иногда встречаются и рифленые.
При работе воронку устанавливают на специальный штатив, а также изготовляют держатель.
Колбы
Существует несколько основных разновидностей колб:
Пробирки
Необходимы для сбора анализов, проведения экспертизы, отбора проб веществ. Изготовляются из прочного стекла, реже – из пластика. Бывают центрифужными, биологическими, с пробкой и без нее.
Самый известный подвид – чаша Петри, стандартный размер составляет 50—100 мм. Активно используется биологами для выведения культур микроорганизмов. Также позволяет сохранять частицы препаратов, травить печатные платы.
Все чаши поддаются стерилизации, кроме тех, которые изготовлены из пластика. Они поставляются в герметичной упаковке и являются одноразовыми.
Мерная посуда
К этому типу относятся мерные цилиндры, пипетки, мензурки, имеющие шкалу. Они, как правило, не переносят высокие температуры.
Стаканчики для взвешивания
Эту посуду выделяют в особую группу. Низкие и высокие стаканы необходимы для того, чтобы выделить точную долю вещества, а также соблюсти пропорции. Изготовляются из специального стекла по ГОСТу 21400-75.
Холодильники
Этот лабораторный инструмент используется при перегонке, для конденсации жидкости, а также отделении компонентов (фракционная перегонка). Существует более 9 разновидностей холодильников, самые популярные из которых – Либиха и Веста.
Лабораторный инструментарий
Инструменты часто относят к химической посуде, виды и классификацию которой мы рассмотрели.
В каждой лаборатории или экспериментальном бюро должны быть полные наборы, позволяющие ставить опыты.
Из какого стекла делают посуду для химических исследований?
Она изготавливается из особых сортов стекла. Например, Б-2 содержит 73 % диоксида кремния, окиси алюминия, железа и других веществ. Стекло № 846 содержит около 4% окислов бора и магния. № 23 – приблизительно 4% борного ангидрида.
Главное требование, предъявляемое к посуде – термическая устойчивость. Например, чешское стекло «Симакс» способно выдерживать температуру от 100 до 312 °С (в зависимости от толщины стенок).
Также исследователи имеют такие требования:
Не меньшей популярностью пользуется кварцевое стекло. Оно хорошо переносит перепады, легко очищается. Кварцевые емкости выдерживают высочайшие температуры (до 1200°С), которые часто достигаются за счет нагревания под вакуумом. Изготавливается посуда из песка, который плавится при температуре 1600 °С. Однако от такого материала следует отказаться, если проводится эксперимент с щелочами или фтористоводородной кислотой.
В целом, кварц не такой хрупкий, как обычное стекло, но стоит весьма дорого.
Также посуда из стекла удобна тем, кто ее легко очищать в ультразвуковой мойке. Это полезная опция, особенно если речь идет о частых экспериментах, во время которых использование пластиковой тары не представляется возможным или является достаточно затратным.
Купить химпосуду
Широкий выбор лабораторной посуды и принадлежностей Вы всегда найдете в нашем каталоге.
Лабораторная посуда
Требования, которым должна соответствовать химическая посуда:
В данной статье мы классифицируем всю химическую посуду на три группы по ее назначению: мерная, немерная и специального применения.
Мерная химическая посуда
Мерная посуда имеет точную градуировку, нагреванию ее не подвергают.
Пипетки служат для отбора жидкостей (до 100 мл) и газов (от 100 мл)
Применяются для измерения точных объемов, титрования (метод количественного/качественного анализа в аналитической химии)
С помощью мерных колб, мензурок и цилиндров отмеривают и хранят определенные объемы жидкостей.
Немерная химическая посуда (общего назначения)
К такой химической посуде относятся изделия, многие из которых употребляются с нагревом: пробирки, стаканы, колбы (плоскодонные, круглодонные, конические), реторты.
Служат для переливания и фильтрования жидкостей. Делительные воронки применяются для разделения несмешивающихся жидкостей.
Сифон химический применяется для безопасного перекачивания жидких сред из бутылей, бочек, канистр. Особенно важен сифон в работе с агрессивными опасными химическими веществами.
Химическая капельница применяется для дозирования растворов и индикаторов.
Используются с целью взятия твердых и сыпучих веществ. Могут служить для перемешивания жидкостей.
Применяется для одновременного размещения и закрепления множества пробирок.
Химическая посуда специального назначения
Данная посуда отличается тем, что предназначена для какой-либо одной цели.
Круглодонная колба с отводом для вставки прямоточного холодильника. Используется для перегонки различных веществ.
Плоскодонная коническая колба, которая применяется для вакуумного фильтрования.
Применяется для фильтрования растворов при помощи фильтровальной бумаги под вакуумом.
Фильтр Шотта представляет собой стеклянную пористую пластинку. Фильтр Шотта используют в ходе вакуумного фильтрования.
Применяется для конденсирования паров и отвода образовавшегося конденсата из системы, сбор конденсата происходит в колбу-приемник.
Применяется для конденсирования паров и возврата конденсата в реакционную массу. Обычно устанавливается вертикально.
Конструктивный элемент химических приборов, чаще всего используется для соединения холодильника с приемником.
Используется в качестве приемника при перегонке. Одним из предназначений колбы Кьельдаля является определения азота в веществах по методу Кьельдаля.
Используется для частичной или полной конденсации паров жидкостей, которые разделяют перегонкой или ректификацией (разделение, основанное на многократной дистилляции.)
Толстостенный стеклянный сосуд, с пришлифованной крышкой, на дно которого помещают влагопоглощающее вещество, в результате чего в эксикаторе поддерживается влажность воздуха приблизительно равная нулю. Эксикатор используется для высушивания и хранения различных веществ.
Служат для очистки газов от механических примесей. Также хлоркальцевые трубки применяют для предохранения растворов от попадания в них воды и углекислого газа: с этой целью их заполняют нужным поглотителем.
Применяется для получения газов при действии на твердые вещества растворов кислот и щелочей.
Чашки для выпаривания используют для выпаривания (упаривания) растворов.
Применяется для измельчения твердых веществ.
Применяются для прокаливания веществ в печи.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Воронки для лабораторных работ
Посуда общего назначения
К стеклянной посуде общего назначения относятся те предметы, которые всегда должны быть в лаборатории и без которых невозможно выполнить большинство работ.
К такой посуде можно отнести: пробирки, воронки, стаканы химические, колбы конические и круглодонные, холодильники, капельницы, кристаллизаторы, промывалки.
Пробирки
Стеклянные пробирки представляют собой узкий цилиндрический сосуд с круглой или конической формой дна. Пробирки бывают разной формы, величины и диаметра: простые, градуированные, с отводами, а также центрифужные – конические. Простые пробирки (химические) выпускаются с развернутым рантом и без ранта (рис. 2).
Круглодонные пробирки с пришлифованными пробками удобны для хранения препаратов и проведения некоторых работ. Круглодонные пробирки с боковым отводом предназначаются для фильтрования под пониженным давлением небольших объемов жидкости (рис. 3).
Правила обращения с пробирками. При выполнении работ в пробирках реактивы не следует брать в большом количестве. Обычно пробирки заполняют на 1/8 – 1/4 объема. Перемешивание жидкостей в пробирке осуществляют следующим образом: пробирку держат правой рукой ближе к горлышку и легким постукиванием ударяют ею о ладонь левой руки. Если пробирка наполнена жидкостью более чем на половину, содержимое пробирки перемешивают стеклянной палочкой.
Если необходимо нагреть жидкость в пробирке, то для этого используют спиртовку. Пробирку закрепляют в держателе, подносят к пламени спиртовки и прогревают всю поверхность сосуда, чтобы избежать трещин на стекле. После этого содержимое пробирки медленно нагревают до появления пузырьков газа. Затем пробирку держат не в пламени спиртовки, а около него или над ним; при этом открытый конец пробирки должен быть обращен в сторону от экспериментатора. Нельзя допускать вскипания жидкости в пробирке, это может привести к выбросу содержимого из нее. Когда не требуется нагрева до высокой температуры, пробирки лучше помещать в стакан с горячей водой.
Воронки для лабораторных работ
Стеклянные воронки общего назначения бывают лабораторные, делительные, капельные.
Лабораторные воронки (рис. 4), называемые также химическими или простыми, имеют конусообразную форму со срезанным длинным концом (угол конуса 60 градусов).
Простые воронки служат для переливания жидкостей, для фильтрования при помощи складчатого фильтра. Химическая воронка для сыпучих веществ предназначена для переноса твердых веществ в колбы или склянки. Она отличается от обычной воронки более широким выходом.
Правила работы. При переливании жидкостей через воронку ее не следует наполнять до краев. При работе с воронкой следует следить, чтобы между горлышком сосуда и воронкой оставался зазор для выхода воздуха из колбы. Если воронка плотно прилегает к горлышку сосуда, то переливание будет затруднено. В этом случае рекомендуется проложить между воронкой и горлом сосуда полоску бумаги или поддерживать воронку левой рукой.
Делительные воронки предназначены для разделения несмешивающихся жидкостей. Они бывают разной формы (цилиндрические, конические, грушевидные) и объема (от 50 мл до нескольких литров) (рис. 5).
Все они снабжены притертым стеклянным спускным краном и узким стеблем для сливания жидкостей. В конической делительной воронке лучше видна граница раздела между жидкостями.
Правила работы с делительными воронками. Перед началом работы необходимо проверить герметичность крана воронки. Для этого в воронку наливают небольшое количество эфира. Если кран «подтекает», необходимо добиться его герметичности. Для этого спускной кран смазывают уплотняющими смазками (например, вазелином) и притягивают его к корпусу воронки резиновым кольцом. Если при этом через кран воронки все же просачивается жидкость, то такая воронка непригодна для работы и ее следует заменить другой.
При работе небольшие делительные воронки укрепляют в лапке металлического штатива. Большие же воронки помещают между кольцами лабораторного штатива, при этом нижняя часть воронки должна опираться на кольцо, диаметр которого меньше диаметра воронки, а диаметр верхнего кольца должен быть несколько больше диаметра воронки. Чтобы избежать растрескивания стекла, лапку или кольцо штатива следует обернуть асбестовым шнуром или надеть на них резиновую трубку.
При заполнении делительной воронки объем жидкостей не должен превышать 2/3 объема воронки.
Для разделения жидкостей под делительную воронку ставят колбу или стакан и открывают спускной кран. По мере приближения границы раздела фаз кран постепенно закрывают, чтобы жидкость стекала медленно. В тот момент, когда последние капли нижнего слоя полностью оказались в стакане (колбе), кран быстро перекрывают.
Таким образом, верхний слой жидкости остается в воронке и его можно собрать в отдельный сосуд.
Капельные воронки отличаются от делительных тем, что они более легкие, тонкостенные и снабжены более длинным стеблем (рис. 6).
Она предназначаются для переливания жидкости в реакционный сосуд небольшими порциями или по каплям. Благодаря длинному узкому стеблю легко наблюдать за скоростью подачи жидкости.
Стаканы химические
Стаканы химические (рис. 7) представляют собой тонкостенные цилиндры, изготовленные из тугоплавкого или из химически стойкого стекла различной емкости с носиком и без носика. Стаканы используют как вспомогательные сосуды или для проведения простейших операций, где требуется посуда с широким горлом. В химических стаканах можно нагревать жидкости. Однако нагревать на голом пламени или на электрической плите с открытой спиралью нельзя – от этого они лопаются. Нагревание следует проводить через асбестовую сетку или на водяной бане.
Колбы
В лабораторной работе используются колбы круглодонные, конические, плоскодонные, грушевидные, остродонные, с взаимозаменяемыми шлифами и без них, различной вместимости. Колбы большинства типов имеют общелабораторное назначение.
Стекло, используемое для изготовления колб, может быть обычное, химически стойкое, термоустойчивое. Колбы, изготовленные из специального стекла, на стенках или горлышках имеют отличительный знак в виде надписи или цветной полосы. Колбы отечественного производства имеют отличительные знаки в виде следующих надписей:
– ХС1 – химически стойкое 1 класса;
– ХС2 – химически стойкое 2 класса;
– ХС3 – химически стойкое З класса;
– ТХС1 – термически и химически стойкое 1 класса;
– ТХС2 – термически и химически стойкое 2 класса;
– ТС – термически стойкое (не более 250 0 С).
Стекло иностранного производства чаще всего имеет следующие отличительные знаки: красная продольная полоса (тугоплавкое стекло), голубая полоса ил голубая марка (кварцевое стекло – относится к тугоплавким и мало чувствительно к изменению температуры), коричневая полоса или коричневая марка (обладает высокой стойкостью).
Колбы, изготовленные из термостойкого стекла можно нагреть до высоких температур (более 200 0 С). В колбах из химически стойкого стекла можно держать агрессивные жидкости и проводить нагрев до 200 0 С.
Плоскодонные круглые колбы изготавливают разных размеров со шлифами на горловинах и без них. Предназначаются эти колбы для простейших операций при атмосферном давлении и для хранения жидкостей (рис. 8).
Плоскодонные конические колбы (Эрленмейера) (рис. 9) бывают разного объема, узкогорлые и широкогорлые со шлифами и без них, служат для проведения химических операций и особенно удобны при аналитических исследованиях (например, при титровании).
Плоскодонные колбы не следует применять для работ при высоких температурах и при пониженном давлении.
Круглодонные колбы (рис. 10) применяют для нагревания и перегонки жидкостей. Колбы с круглым дном хорошо выдерживают перепады давления, поэтому их используют в работах вод вакуумом.
Круглодонные колбы с несколькими горловинами (рис. 10) служат для перегонки под вакуумом и в установках, требующих применения нескольких приспособлений: холодильника, термометра, мешалки, капельной воронки.
Колбы Вюрца – колбы для дистилляции. Представляют собой круглодонные колбы с длинным горлом, от которого отходит под углом отводная трубка (рис. 11). При работе колбу Вюрца укрепляют в лапке на штативе.
Жидкость для перегонки заливают в колбу, на дно которой бросают несколько кипелок (ими могут служить небольшие фарфоровые кусочки), которые необходимы для равномерного кипения жидкости. В горло колбы плотно вставляют резиновую пробку с термометром. С его помощью контролируют температуру кипения отгоняющейся жидкости. Отводную трубку, через которую пары жидкости должны выводиться из колбы, подсоединяют к холодильнику. Сконденсированные пары из холодильника собирают в чистую колбу. Так методом перегонки разделяют смеси жидкости или очищают их от примесей.
Не следует заполнять шар колбы жидкостью более, чем на 3/4 объема колбы, чтобы избежать перебрасывания жидкости при кипении в отводную трубку.
Эксикаторы
Эксикаторы (рис. 12) применяются для высушивания и хранения веществ, легко поглощающих влагу из воздуха. Эксикаторы – это толстостенные сосуды с притертой крышкой. Такая крышка хорошо изолирует содержимое эксикатора от окружающего воздуха. Для лучшей герметизации эксикатора притертые части смазывают вазелином или другой смазкой. Эксикаторы бывают двух видов: обычные (без крана) и вакуумные (с краном). В нижнюю часть эксикатора помещают чашку с осушающим веществом, над ней располагают фарфоровую вкладку. Высушиваемое вещество ставят на вкладку и оставляют на время. Таким образом, осуществляют сушку вещества при комнатной температуре. Чтобы открыть эксикатор, нужно не поднимать крышку, а сначала сдвинуть ее в сторону, после чего она легко снимается. Закрывают эксикатор следующим образом: на край сосуда кладут крышку, а затем, держа ее параллельно поверхности эксикатора, скользящим движением надвигают ее до полного совмещения с эксикатором. Для ускоренного процесса сушки используются вакуумные эксикаторы. Кран эксикатора подсоединяют с вакуумом-насосом и создают внутри сосуда пониженное давление. Отросток крана отсоединяют от насоса и кран перекрывают. Пониженное давление, созданное внутри сосуда, значительно ускоряет процесс сушки.
Впускать воздух в вакуум-эксикатор нужно очень осторожно. Впускной кран нужно поворачивать медленно и поднимать крышку только через несколько минут после того, как кран будет приоткрыт:
В качестве осушающих средств в эксикаторах чаще всего используют следующие поглотители влаги:
1) прокаленный хлористый кальций;
2) концентрированная серная кислота. Кислоту меняют, когда она потемнеет;
3) силикагель и окись алюминия (Si02 и Al2 O3). Безводные силикагель и окись алюминия окрашены в синий цвет, при поглощении влаги они приобретают розовую окраску. После прокаливания их можно использовать повторно;
4) фосфорный ангидрид (оксид фосфора (V)) – сильное гигроскопическое вещество. Его меняют, когда он начинает расплываться.