Для чего используются колбы в химии
Стеклянные лабораторные колбы. Различия и классификация
Все мы знаем, что в любой лаборатории применяются стеклянные колбы, но не все знаю, какое многообразие колб существует. Особенно это касается людей далеких от лабораторной практики. Работая в продажах лабораторной продукции, к нам часто поступают запросы от обычных людей, которые хотят купить колбу для декора, проведения домашних опытов, для отмеривания жидкостей и для других применений. По представлению многих, колба это стеклянная емкость определенного объема, но то, что она может отличаться по десяткам параметров для многих становится просто откровением. Что интересно, многие работники лабораторий в заявках пишут просто – колба, иногда указывая объем, и то не всегда. Так давайте разбираться, что же такое колба и каких видов она существует. Возможно, кому-то будет полезна данная информация и облегчит процесс подбора нужной колбы.
Разновидности лабораторных колб
Стеклянные колбы относятся к лабораторной посуде и отличаются в первую очередь по способу применения: для отмеривания жидкостей и для проведения общелабораторных работ (разведение, титрование, выпаривание и т.д.).
Колбы для отмеривания жидкостей являются мерными и изготавливаются по ГОСТ 1770-74 (Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробирки). Согласно данного стандарта изготавливается несколько разновидностей мерных колб, а именно модификации с одной или двумя метками, а также снабженные притертой стеклянной пробкой или пластиковой пробкой. Посуда, производимая по данному ГОСТу, вносится в специальный реестр средств измерения и поставляется с первичной поверкой. Наличие на колбе маркировки ГОСТ 1770-74 говорит о том, что эта колба мерная и не требует дополнительной поверки. Импортные колбы такую маркировку не имеют, но многие из них все же внесены в реестр средств измерения (проверить можно на сайте Росстандарта www.fundmetrology.ru в разделе «Сведения об утвержденных типах средств измерений»).
При покупки импортной мерной лабораторной посуды стоит поинтересоваться у поставщика, имеет ли данная посуда поверку, если нет, то поверку придется выполнять самостоятельно (если лаборатория аккредитована), а это стоит определенных денег. В реестр СИ в частности числятся колбы таких иностранных производства, как DURAN, Isolab Laborgerate GmbH, Scilabware Ltd., Hirschmann Laborgerate GmbH & Co. KG» и др.
Мерные колбы предназначены только для отмеривания объема жидкости, например при разведении реагентов, но хранить готовые растворы в них нельзя. Для хранения можно использовать, например конические колбы, или специальные склянки и банки для хранения реагентов.
Колбы для общелабораторного применения включают в себя большое количество разновидностей и изготавливаются по ГОСТ 25336-82 (Посуда и оборудование лабораторные стеклянные). Некоторые изготовители выпускают также продукцию по техническим условиям (ТУ). Данные колбы используются при проведении различных химических реакций, в процессе пробоподготовки, для разведения реагентов, при сборке различных аппаратов из стекла и т.д. К колбам данного вида относятся круглодонные и плоскодонные колбы с одной и несколькими горловинами, конические, грушевидные и остродонные колбы, колбы Бунзена, Кьельдаля, Энглера и другие разновидности. Колбы изготавливаются из термостойкого и нейтрального стела, могут иметь деления и притертые пробки. Стоит отметить, что наличие делений на колбе, не говорит о том, что она является мерной. Колбы по ГОСТ 25336-82 с делениями служат только для ориентировочного отмеривания жидкостей, но никак ни для точный измерений. Более подробно о разных видах колб будет описано ниже.
Круглодонные колбы с одной и несколькими горловинами (тип К, КГУ и КГП)
Круглодонные колбы изготавливаются из термически стойкого стекла, что подтверждается специальной маркировкой в виде белого квадрата. Могут применяться для выпаривания и перегонки жидкостей, для сборки различных аппаратов из стекла и других целей. Сферическая форма колб является наиболее оптимальной при термической обработке, обеспечивает устойчивость в широком диапазоне температур. Для нагрева круглодонных колб применяются специальные устройства – колбонагреватели. В качестве примера, можно привести модель UT-4100E торговой марки ULAB.
Колбы круглодонные КГУ с 2 и 3-я горловинами
Круглодонные колбы изготавливаются с одной или несколькими горловинами. Колбы с одной горловиной относятся к типу К. Колбы с несколькими горловинами могут выпускаться с маркировкой КГУ или КГП, разница в расположении горловин: у колб КГУ горловины располагаются под углом, а у КГП – параллельно. Круглодонные колбы выпускаются в двух исполнениях 1 и 2. У колб исполнения 1 горловина выполнена в виде притертого конуса (шлиф), а у колб с исполнении 2 взаимозаменяемый конус отсутствует. В зависимости от объема, колбы имеют разный диаметр центральных горловин и разный шлиф (конус). Боковые горловины имеют шлиф 14/23 (исп.1) или шлиф отсутствует (исп.2). В таблице указаны объемы колб по ГОСТ и параметры центральных горловин.
Объемы круглодонных колб и значения диаметра горловин по ГОСТ 25336-82
Что такое мерная колба?
Мерная колба – вид сосудов, используемых для лабораторных работ, когда нужен точный объем жидкости или раствора.
Представляет собой грушевидный или сферический сосуд из стекла или пластика, плоскодонный и тонким горлышком. На шейке колбы метки краской или надрезанные или шлифованные, которые показывают, до какой высоты наполнять мерную колбу, чтобы получить указанный на сосуде объем жидкости при 20°С. Это номинальный объем сосуда. Колбы данного типа плоскодонные, для устойчивости на ровной и наклонной поверхности (до 15°). Реже встречаются мерные сосуды других форм.
Выпускаются с сертификатом качества на партию или на каждую единицу посуды отдельно (тогда сосуд имеет идентификацию на стенках и в документе, например, номер). Распространенной для заводской или лабораторной калибровки мерной посуды используется 20°С, для которой указываются все параметры посуды (расширение, объем, др.). Иногда применяют 25°С. Характеристики для других температур химики определяют самостоятельно, проведя калибровку при нужных температурах.
Для хранения приготовленных растворов обычно не используются. Но в органической химии могут использоваться по аналогии с ампулами, для этого после получения необходимой смеси колбу запаивают и помещают на хранение.
Для чего используются мерные колбы?
Материал изготовления
Для производства используется высококачественное стекло (светлое или темное), прозрачный пластик, все материалы с низким коэффициентом теплового расширения. Стекло может быть натриевое, боросиликатное (пирексовое, стекло термически стойкое ТС), кварцевое. Полимеры, из которых изготавливают мерную посуду – полиэтилен, полифторопласт и полиментилпентен. Качественные материалы позволяют легко отмывать посуду, она химически устойчива к большинству веществ, может автоклавироваться (нужно проверять после этого номинальный объем по контрольной колбе), прочная и долговечная. Пластиковая еще и не бьется.
Классификация
Мерные колбы делят по таким признакам:
Нормативная документация
Согласно ГОСТам на соответствующую посуду можно узнать допустимое отклонение точности в см³, в зависимости от класса точности и объема сосуда. Существует множество нормативных документов, регламентирующих материал, форму, размеры, погрешности и другие характеристики лабораторной посуды (ГОСТы, ДСТУ, ISO). Например, ГОСТ 1770-74, ДСТУ ISO 1042:2005 или ISO 1042:1998.
Желательно ориентироваться на НД, который указан в методе измерения, но в большинстве случаев нормативные документы разных стран не противоречат друг другу, а просто имеют разное обозначение мерной посуды одной точности.
Мерные колбы в лабораторной практике
Во время приготовления реактивов при помощи мерных сосудов используют шейкеры (смешиватели), магнитные и лопастевые мешалки (реже, так как длинное горло не позволяет подобрать такую мешалку с вентилем), колбонагреватели.
Принцип работы
Для повышения точности пользоваться мерной посудой лучше в условиях калибровки. Чтобы получить необходимый объем жидкости при помощи колбы, необходимо привести условия в помещении до 20°С (и наливаемой жидкости). Потом наполнить сосуд нужной жидкостью до черты на горлышке. Наполнять посуду следует так, чтобы прозрачный раствор доходил до зарубки нижним мениском, темный, непрозрачный – верхним мениском.
При получении партии лабораторной посуды рекомендуется провести контроль качества – выборочный или сплошной. Для этого достаточно проверить вес наполненных по метки колб дистиллированной водой. Это позволит исключить дефектные единицы до начала использования.
Проверенная мерная посуда должна быть маркирована – на корпусе необходимо поместить следующую информацию: номинальный объем, фактическую погрешность, температуру калибровки, класс точности, тип стекла, другая информация.
Колбы данного типа нагревать не рекомендуется, но иногда допустимо приготовить треть объема в посудине, подогревая жидкость до растворения твердого (порошка, кристаллов, т.п.), потом оставить для остывания или довести посуду и раствор в ней к стандартной температуре (20°С), а только потом довести смесь до метки.
Мерную посуду сразу моют и сушат – узкое горлышко не позволяет отмыть старые загрязнения. Сушить стекло или пластик лучше в естественных условиях, нагревать не выше 60 °С, чтобы не стерлась маркировка. Большинство термостойких сосудов выдерживают автоклавирование при 121°С.
Где купить мерные колбы, опт, розница
Мерная посуда – незаменимый атрибут работы в лаборатории, поэтому купить ее можно быстро и легко, она всегда есть в наличии (ходовые объемы).
Чтобы заказать и купить мерную колбу, цилиндр, стакан, необходимо:
Большинство методов исследования разрешает использовать мерные сосуды 2-го класса точности. Но если в лаборатории будет контрольная колба 1-го класса, это позволит всегда быть во всеоружии.
Колбы стеклянные лабораторные – специальные емкости для проведения физико-химических операций.
Для чего используются колбы?
Стеклянная посуда используется во всех лабораториях, от биологических до химических. В колбах проводят физико-химические процессы, титрование, отгонку. Определенный вид стеклянной посуды применяется для приготовления химических реактивов с аналитической точностью, микробиологических сред или других лабораторных жидкостей. При необходимости колбы нагревают на электроплите, колбонагревателях или магнитных мешалках с нагревом.
Основные операции, где понадобятся лабораторные стеклянные колбы:
В колбах обрабатывают образцы, в них же проводят химические и физические процессы, в них же принимают полученное вещество. В колбах готовят и хранят жидкие реактивы. Как видно, исследовательская работа в лаборатории без такой посуды невозможна.
Классификация колб
Несмотря на общее название, колбы сходны расширением в нижней части и сужением в верхней. Они бывают металлические, кварцевые, стеклянные, пластиковые. Стеклянные – наиболее универсальные и распространенные. Особенно качественные изделия из боросиликатного стекла, например, тип 3.3, как предлагает производитель Simax. Такое стекло аналогично по своим характеристикам пирексовому или ТС.
Различают стеклянные колбы по следующим признакам:
Особенности колб различной формы
Все виды колб имеют общие свойства, плюс каждый тип по форме имеет свои особенности.
Плоскодонные отличаются особой устойчивостью, поэтому такую их удобно ставить на рабочие поверхности, шейкеры. Не нуждаются в дополнительных подставках. Они долговечные и имеют большую площадь соприкосновения. Устойчивы к агрессивным средам, термостойкие легко переносят медленный нагрев и охлаждение.
Круглодонные колбы отличаются от предыдущего вида шарообразным дном. Поэтому, чтобы ее поставить на ровную поверхность, необходимо воспользоваться штативом и фиксатором или специальной О-образной подставкой из пластика или другого материала.
Изготавливают из термостойкого тонкого стекла, это позволяет нагревать такие емкости длительное время. Колбы из тонкого стекла быстрее изнашиваются, если реакционная смесь включает в себя концентрированные кислоты или щелочи (кипячение смеси для отгонки аммиака во время определения азота по Кьельдалю). Чаще всего используют для перегонки.
Конические колбы одни из наиболее популярных лабораторных видов. Устойчивые, удобные в использовании. Благодаря узкому горлу растворы в таких емкостях легко перемешивать методом вращений или взбалтывания, не опасаясь выливания жидкости через верх. Узкое горло препятствует быстрому испарению содержимого посуды.
Чаще используют для титрования. Удобно пользоваться коническими колбами с метками, которые не являются мерной шкалой, просто показывают приблизительное изменение объема реакционной смеси.
Сердцевидные колбы округлой формы с остроконечным дном. Для изготовления использую прочное термостойкое стекло. Ставят в специальную подставку или штатив. Используются для перегонки, синтеза, дистилляции, других химопераций.
Грушевидные колбы применяют для операций с нагревом. Представляют собой посуду в форме груши с длинным горлом маленького диаметра. Для установки необходим штатив или подставка.
Мерные колбы
Данный вид стеклянных колб используется для отмеривания точного количества жидкости в см³ или приготовления реактивов. Представляют собой круглые плоскодонные сосуды с длинной, тонкой горловины, на которую нанесена метка. Для изготовления используют стекло высокого качества, коэффициент расширения минимальный. Хранить готовые растворы в таких сосудах не рекомендуется.
Данный вид емкостей производят по ГОСТ 1770, ДСТУ ИСО 1042. Их в обязательном порядке вносят в спецреестр СИ, и с завода выпускают с первичной поверкой. Посуда иностранных производителей не вносится в российский реестр. Некоторые зарубежные производители выпускают очень качественную мерную посуду, что их изделия также вносятся в реестр. Остальные образцы придется поверять самостоятельно. Все средства измерения, внесенные в реестр можно запросить в госслужбе или найти в сети интернет (www.fundmetrology.ru, аналогичные сайты).
Маркировка на мерных сосудах ГОСТ 1770 свидетельствует о том, что колбу не нужно поверять дополнительно. Опытные химики дополнительно калибруют ту мерную посуду, которую используют для особо точных работ и аналитических реактивов для важных определений (хроматография, масс-спектрометрия). А по одной единице мерной посуды хранят для проверки остальных образцов, и этот контрольный образец дополнительно поверяется или калибруется 1 раз в год или реже.
Колбы точного объема выпускают 1 и 2 класса точности. Более распространены менее точные сосуды 2 класса, которые подходят для всех видов общелабораторных операций. Для 1 класса погрешность от 0,025 см³ для объема 5-10 см³, и 0,05 см³ для таких же колб 2 класса точности.
Изготавливают несколько модификаций мерных сосудов:
Маркировка на емкости наносится несмываемой краской или при помощи шлифовки. Есть разновидности с более детальной шкалой на горловине, позволяющая отметить изменение объема во время приготовления некоторых реактивов, например, при смешивании двух растворов (спирт и вода).
Производятся колбы с различными типами пробок (пластиковыми, стеклянные, притертые). Согласно НД выделяют 6 исполнений мерных колб, в зависимости от типа горловины и количества меток.
Есть модели с горловинами, которые немного расширяются сверху, чтобы удобно было вставлять воронки. Также производят колбы с винтовыми горловинами и пробками.
Колбы общелабораторного применения
В эту группу входит огромное количество разнотипных стеклянных колб, которые производят по ГОСТ 25336 или по фирменным ТУ. Их используют на всех этапах лабораторных работ (пробоподготовка, фильтрация, испарение, дистилляция, разложение, другие).
Метки и шкала на посуде этой группы носят информативный характер, в отличие от мерной посуды. На стенках термостойких сосудов нанесен белый матовый квадрат. Такие емкости можно использовать для кипячения, выпаривания, дистилляции и перегонки.
Точные размеры и схемы есть в ГОСТ 25336 и аналогичных НД. Если необходимы нестандартные габариты, посуда выпускается по ТУ, выдувается стеклодувами в индивидуальном порядке по чертежам, или покупается у иностранных производителей.
Круглодонные сосуды
Круглодонные колбы с несколькими горловинами обычно используют для операций с нагревом, чему способствует шарообразная форма дна, тонкое и качественное стекло, стойкое к агрессивным средам и термовоздействию. Перегонка, сублимация, синтезы и дистилляция – все эти операции проводят в круглодонной посуде.
Колбы К (с одной горловиной), КГУ (горловины под углом) и КГП (горловины параллельно) выпускают в 1-ом исполнении (горло со шлифом, конусообразное), и во 2-ом (без шлифа). От вместимости колб (10 см³ – 10 дм³) зависит диаметр горловин и тип шлифа. Обычно боковые отводы имеют стандартный размер шлифа 14/23 или без него (исп. 2). Все размеры регламентируются ГОСТ 25336.
Из-за круглого дна такие сосуды не стоят самостоятельно, поэтому используют подставки или штативы.
Плоскодонные колбы
Внешне напоминают круглодонные, но срезанные снизу. Широко используются на всех этапах физических и химических экспериментов, исследований. Для изготовления используют термостойкое стекло, поэтому этот тип посуды применяют для перегонки, кипячения, титрования при нагреве или охлаждении, плюс как составляющие различных сложных конструкций. Благодаря своему плоскому дну они отлично стоят на любой горизонтальной поверхности без вспомогательных аксессуаров. Поэтому их ставят на магнитные мешалки, шейкеры для смешивания реактивов.
Аналогично другим колбам, плоскодонные (П) выпускают со шлифом (конусообразной формы – исп.1) и просто с гладкой горловиной (цилиндрической формы – исп.2). Изделий данного типа с несколькими горловинами не бывает.
Конические колбы
Эту посуду выпускают с маркировкой Кн, а выглядит она как конус с расширенной верхушкой. Коблы Эрленмейера часто используются в лабораториях для самых разных целей (приготовление реактивов, титрование, кипячение или смешивание, фильтрация и другое). Суженое горло, широкое и плоское дно, хорошая вместимость позволяют легко перемешивать содержимое, не боясь выплескивания, плюс высокая площадь соприкосновения компонентов. Удобно ставить на шейкер, магнитную мешалку для растворения компонентов, подогрева и перемешивания содержимого. Узкая горловина для таких работ является преимуществом перед цилиндрическими стаканами.
Есть изделия с белым квадратом (термостойкие) и без (они дешевле). Часть колб выпускается с ориентировочной шкалой на стенках, позволяющей отметить объем добавленного реактива.
Колбы с исполнением №1 идут с конусообразным горлом, шлифованным, №2 – гладкое горло, без сужения. Первый тип закрывают пробками из стекла с шершавыми стенками, второй – резиновые, пробковые, силиконовые, пластиковые крышки.
Производят вместимостью от 10 см³ до 5 дм³. Все типоразмеры указаны в ГОСТах.
Грушевидные и остродонные колбы
Для производства лабораторных сосудов формы груши (маркировка Гр) или с заостренным донышком (О) используют термостойкое стекло, так как они удобны для нагревания, выпаривания, дистилляции, синтеза и других операций с охлаждением и нагревом. Остродонный тип оптимален для операций, в которых растворитель необходимо отогнать, и получить небольшое количество остатка, маслянистого или сухого в кончике колбы.
Как другая лабораторная посуда, эти стеклянные колбы изготавливают согласно ГОСТа или аналогичным НД. Производят только со шлифованным горлом, отдельно они не применяются, только как часть более сложной конструкции. Иностранные производители выпускают и без шлифа.
Грушевидные емкости бывают объемом от 10 см³ до 5 дм³, без шкалы.
Остродонные изделия внешне похожи на круглодонную посуду, но дно у них более острое, вытянутое, благодаря чему площадь воздействия высоких температур увеличивается. Есть модели с несколькими горловинами (обычно 2-3), расположенными под углом. Колбы ОГ-2 или ОГ-3 выпускают вместимостью от 10 до 500 см³.
Именные колбы
Стеклянные лабораторные колбы бывают именные, которые предназначенные для конкретной операции или определения.
Выпускают со съемным (пластиковый, с резьбой или защелкой) и несъемным боковым отводом. Есть модели бочковидной формы (на 3,5,10 дм³).
Именные колбы пригодны не только для тех целей, для которых они первоначально изобретались, но и для других химических задач.
Маркировка лабораторных колб
Для обозначения стеклянной посуды используют общий подход: обозначение типа сосуда, номер исполнения, вместимость, номера шлифа на горловине, особенности стекла и номер НД.
Купить лабораторные стеклянные колбы
У нас Вы всегда можете приобрести колбы для своей лабораториии.
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.