Для чего нужна чаша для выпаривания
ПРОВЕДЕНИЕ ВЫПАРИВАНИЯ (1 2)
Для выпаривания применяют фарфоровые, стеклянные или эмалированные (рис. 450) чашки разных диаметров в зависимости от количества выпариваемого раствора. Для выпаривания необходимо налить раствор в чашку так, чтобы до краев ее оставалось не менее 2—3 см, если чашка большая; если же она небольших размеров, то жидкость должна занимать не больше 2/з высоты чашки.
Для выпаривания очень малых количеств раствора при аналитических работах применяют фарфоровые или платиновые тигли.
Раствор в зависимости от температуры кипения нагревают на водяной или другой бане или же на голом огне.
К нагреванию голым огнем следует прибегать только в исключительных случаях.
Сравнительно небольшие количества легко разбрызгивающихся или выделяющих газы веществ нагревают в особых, очень высоких, так называемых пальцевидных тиглях. Во время работы, пока разбрызгивание или выделение газов еще не закончилось, такой тигель должен находиться в сильно наклоненном, почти горизонтальном положении, при этом частицы вещества не теряются, а задерживаются на стенках тигля.
Пальцевидный тигель обычно изготовляют из платины, но в тех случаях, ког« да выпариваемое вещество или раствор не действуют на кварц, пальцевидный тигель можно изготовить из кварцевой трубки соответствующего Диаметра.
При выпаривании удобно пользоваться печью Финкенера (рис. 451). Она представляет собой жестяную квадратную коробку, открытую сверху и снизу, с несколькими боковыми прорезями, в которые вставляют металлические сетки. Увеличивая или уменьшая количество сеток, можно регулировать температуру нагревания.
Обогреваемый предмет, например тигель или выпа« рительную чашку, ставят на фарфоровый треугольник, положенный на верхнюю открытую часть печи. По су* ществу печь Финкенера является воздушной баней особого устройства.
Нужно соблюдать особую осторожность при выпаривании горючих растворителей (диэтиловый эфир, спирты, ацетон, бензин и др.). При выпаривании эфира и других огнеопасных органических растворителей с низкой тем» пературой кипения водяную баню периодически напол* няют горячей водой, так как пользование горелкой недопустимо.
При выпаривании обычно не заботятся об улавливании паров растворителей, даже органических. Только при работе с большими количествами последних улавливание нх может быть целесообразным. Для этого можно рекомендовать приспособление, изображенное на рис. 452,
Чашку для выпаривания следует брать без носика. На чашке укрепляют колпак таких размеров, чтобы чашка плотно входила в него. В горло вставляют пробку, через которую пропущены две трубки: одна — для притока воздуха, другая — для соединения с холодильником.
Холодильник соединяют с приемником (например, конической колбой), соединенным с вакуум-насосом. Протягивание воздуха или другого газа способствует более быстрому испарению растворителя.
В отдельных случаях для ускорения процесса упаривания растворов рекомендуется на поверхность жидкости направлять струю сухого воздуха или какого-нибудь неактивного газа через трубку, устанавливаемую на таком уровне, чтобы происходило колебание поверхности жидкости.
Если чашка имеет носик, то колпак помещают так, чтобы края чашки и колпака совпадали по возможности плотнее, а носик оставался свободным. Тогда в горло колпака не нужно вставлять трубку для притока воздуха, так как он будет поступать через носик. *
Более удобно, однако, сделать асбестовое или деревянное кольцо, которое кладут на края чашки и уже на него ставят колпак. При этом асбестовое кольцо должно быть предварительно покрыто раствором жидкого стекла чтобы предотвратить попадание волокон асбеста в чашку.
При аналитических работах, когда нужно заботиться, чтобы в выпарительную чашку не попали загрязнения из воздуха, над чашкой укрепляют специальную предохранительную воронку (рис. 453). Пары жидкости попадают в воронку и часть их выходит через ее отвод, часть же конденсируется на стенках, и образующаяся жидкость стекает в желобок, а из него по резиновой трубке — в приемник для конденсата (стакан или колбу).
В качестве предохранительной воронки можно применять химическую воронку большого диаметра (15 см) с коротко отрезанной трубкой. Воронку укрепляют немного в наклонном положении за конец трубки в штативе. При этом сконденсированные пары воды стекают только с опущенного края воронки.
Для тех же целей применяют деревянный обруч (рис. 454), обтянутый фильтровальной бумагой, который укрепляют над чашкой на расстоянии около 25 см от нее. Такой обруч имеет то преимущество перед стеклянными воронками, часовыми стеклами и т. п., что на ием не конденсируются пары жидкости и капли ее не могут падать обратно в выпарительную чашку.
Нередки случаи, когда при выпаривании вещество «ползет» по стенкам чашки и может даже выходить за края ее. Это происходит особенно часто при неравномерном обогревании раствора, когда верхняя часть чашки почти не нагревается. Поэтому рекомендуется погружать чашку в баню настолько, чтобы уровень налитого в нее раствора был не выше уровня жидкости в бане.
При аналитических работах для устранения «выползания», а также толчков рекомендуется обогревать главным образом верхнюю часть тигля или чашки, применяя для этих целей спираль из медной или латунной трубки.
Кольца этой спирали, в которую вставляют тигель или чашку, находятся на уровне жидкости или чуть выше его (рис. 455). Обогрев в таком случае проводят паром.
Точно такое же явление наблюдается при нагревании выпарительной чашки на кольцевой газовой горелке.
В редких случаях, когда нагревание до относительно Высокой температуры может привести к разложению веществ, выпаривание проводят поД уменьшенным давлением. Для этой цели применяют особый аппарат. Он представляет собой сосуд I, вставленный в масляную или водяную баню 4. В горло сосуда на пробке вставлена насадка 2 с пароотводной трубкой (подобно колбе Вюрца). В насадку вставляют капельную или делительную воронку 3 с длинным концом, доходящим почти до дна сосуда. Аппарат собирают так же, как и установку для вакуум-перегонки. Раствор, подлежащий упариванию, наливают в аппарат через делительную или капельную воронку.
Посуда для выпаривания
Типичными представителями посуды для выпаривания являются тонкостенные стеклянные изделия — стаканы, колбы, чашки. Когда в лаборатории есть сушильные шкафы, то в них можно помещать посуду с реактивами, которые запрещено нагревать.
Особенности использования
При выпаривании щелочных растворов досуха наблюдается значительное загрязнение исследуемого раствора примесями, извлечёнными из стекла. По этой причине посуду из данного материала не рекомендуется подвергать продолжительному воздействию щелочных растворов. Если предстоит выполнить много работы с данными составами, то лучше брать фарфоровую посуду. Она прочнее стеклянной, реже портится (трескается, разбивается) при эксплуатации. Чашки для выпаривания смесей, тигли разнообразных размеров, шпатели, ступки, а также прочие принадлежности из фарфора выпускают многие производители.
Ещё одной разновидностью посуды для выпаривания являются изделия из фторопласта. По сравнению со стеклянными аналогами они имеют такой недостаток, как низкая теплопроводность. В результате этого процесс выпаривания в посуде длится дольше (при внешнем нагреве), однако разложение самого полимера начинается, когда отметка на термометре поднимается выше 300 °С. Если предстоит выполнить микроволновое нагревание растворяемых проб, то посуда из полимера является наиболее предпочтительной для выбора.
Подготовка к работе
Ещё не побывавшие в эксплуатации емкости и другие лабораторные принадлежности проходят обязательную процедуру механической очистки с задействованием особых щёток для мытья. После этого ёмкости ополаскивают в обычной воде и проводят обработку с применением хромовой смеси либо прочих составов. Вновь промывают посуду под краном, после чего не менее трёх раз ополаскивают в дистиллированной воде.
Подготовленные по всем правилам стаканы, чашки, колбы обязательно прикрываются для создания барьера от пыли. При этом очищение сосудов из политетрафторэтилена выполняется таким же способом, как и стеклянных емкостей. Пригодную к использованию тару можно наполнять реагентами и устанавливать в сушильные шкафы.
Для чего нужна чаша для выпаривания
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.
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.
ПРОВЕДЕНИЕ ВЫПАРИВАНИЯ
ВЫПАРИВАНИЕ И УПАРИВАНИЕ. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ
В химических лабораториях при работе с различными растворами, как водными, так и неводными, нередко возникает необходимость в выпаривании.Под выпариванием понимается операция удаления растворителя путем испарения с целью или повышения концентрации раствора или выделения вещества, содержащегося в нем.
Скорость испарения жидкости зависит от ряда факторов, из которых важнейшими являются:
Температура,
Давление,
Площадь поверхности испарения (так называемое зеркало).
Как правило, скорость испарения почти прямо пропорциональна поверхности испарения.
Скорость испарения увеличивается даже в том случае, если при комнатной температуре и нормальном давлении над испаряемой жидкостью продувать неподогретый воздух.
Существенное влияние на процесс выпаривания, кроме индивидуальных свойств выпариваемой жидкости (температура кипения и давление паров), оказывает толщина слоя жидкости. Более тонкие слои жидкости испаряются заметно скорее, чем более толстые.
В тех случаях, когда растворенное вещество разлагается при нагревании, растворитель удаляют или под вакуумом, или применяя пленочное испарение. Как известно, с увеличением разрежения температура кипения жидкости понижается и для жидкостей, имеющих сравнительно невысокую температуру кипения, можно добиться таких условий, что жидкость будет кипеть даже при комнатной температуре.
Сущность пленочного испарениязаключается в том, что на стенке сосуда-испарителя образуют тем или иным способом тонкую пленку раствора, а это увеличивает поверхность испарения. Пленочное испарение можно проводить в сочетании с созданием вакуума при низкой температуре.
Скорость испарения зависит также от перемешивания раствора или его циркуляции. Испарение растворителя со спокойной поверхности раствора постепенно уменьшается, так как концентрация растворенного вещества у поверхности испарения будет увеличиваться, что может привести к образованию корочки, затрудняющей испарение растворителя. Поэтому скорость испарения может быть увеличена, если выпариваемый раствор будет циркулировать или если образующуюся корочку все время разрушать, перемешивая выпариваемый раствор.
Следует помнить, что удаление растворителя из концентрированного раствора по указанным выше причинам всегда идет медленнее, чем из разбавленного, особенно в тех случаях, когда растворенное вещество может образовывать кристаллогидраты или кристаллосольваты.
Выпаривание можно проводить на открытом воздухе при обычном атмосферном давлении или в закрытых аппаратах с полной рекуперацией либо улавливанием испаряющегося растворителя. Такие аппараты допускают применение вакуума.
ПРОВЕДЕНИЕ ВЫПАРИВАНИЯ
Для выпаривания применяют фарфоровые, стеклянные или эмалированные (рис. 1) чашки разных диаметров в зависимости от количества выпариваемого раствора. Для выпаривания необходимо налить раствор в чашку так, чтобы до краев ее оставалось не менее 2—3 см, если чашка большая; если же она небольших размеров, то жидкость должна занимать не больше 2/3 высоты чашки.
Для выпаривания очень малых количеств раствора при аналитических работах применяют фарфоровые или платиновые тигли. Раствор в зависимости от температуры кипения нагревают на водяной или другой бане или же на голом огне.
Рис. 1. Эмалированная выпарительная чашка.
К нагреванию голым огнем следует прибегать только в исключительных случаях. Сравнительно небольшие количества легко разбрызгивающихся или выделяющих газы веществ нагревают в особых, очень высоких, так называемых пальцевидных тиглях. Во время работы, пока разбрызгивание или выделение газов еще не закончилось, такой тигель должен находиться в сильно наклоненном, почти горизонтальном положении, при этом частицы вещества не теряются, а задерживаются на стенках тигля.
Пальцевидный тигель обычно изготовляют из платины, но в тех случаях, когда выпариваемое вещество или раствор не действуют на кварц, пальцевидный тигель можно изготовить из кварцевой трубки соответствующего диаметра.
При выпаривании удобно пользоваться печью Финкенера (рис. 2). Она представляет собой жестяную квадратную коробку, открытую сверху и снизу, с несколькими боковыми прорезями, в которые вставляют металлические сетки. Увеличивая или уменьшая количество сеток, можно регулировать температуру нагревания.
Обогреваемый предмет, например тигель или выпарительную чашку, ставят на фарфоровый треугольник, положенный на верхнюю открытую часть печи. По существу печь Финкенера является воздушной баней особого устройства. Нужно соблюдать особую осторожность при выпаривании горючих растворителей (диэтиловый эфир, спирты, ацетон, бензин и др.). При выпаривании эфира и других огнеопасных органических растворителей с низкой температурой кипения водяную баню периодически наполняют горячей водой, так как пользование горелкой недопустимо.
При выпаривании обычно не заботятся об улавливании паров растворителей, даже органических. Только при работе с большими количествами последних улавливание их может быть целесообразным. Для этого можно рекомендовать приспособление, изображенное на рис. 3,
Чашку для выпаривания следует брать без носика. На чашке укрепляют колпак таких размеров, чтобы чашка плотно входила в него. В горло вставляют пробку, через которую пропущены две трубки: одна — для притока воздуха, другая — для соединения с холодильником. Холодильник соединяют с приемником (например, конической колбой), соединенным с вакуум-насосом. Протягивание воздуха или другого газа способствует более быстрому испарению растворителя.
Рис. 2. Печь Финклера.
Рис. 3. схема прибора для выпаривания летучих растворителей: