Cristalería de laboratorio y usos comunes

Fuente: Laboratorio de Dr. Neal Abrams — Universidad de SUNY de la ciencia ambiental y silvicultura

La cristalería es un aspecto normal en el laboratorio de química profesional, porque tiene un costo relativamente bajo, extrema durabilidad y niveles específicos de precisión. Mientras que algunos materiales de laboratorio está siendo complementado con plástico o materiales de cocina incluso cotidiana, cristal sigue siendo el material estándar de laboratorio de que se trabaja. Si bien hay algunas reglas sobre cristalería, hay algunas mejores prácticas para el uso que establece las bases de buenas técnicas en el laboratorio.

El vidrio es ubicuo en el laboratorio de química, pero no todo el vidrio es el mismo. Vidrio del grado de consumidor estándar se conoce como "soda-cal" o "float". Es bueno para muchas aplicaciones, pero grietas debajo de rápido calentamiento y enfriamiento aplicaciones debido a la expansión y contracción. Vidrio de borosilicato se utiliza para resolver este problema en el laboratorio. Con una introducción de pequeñas cantidades de boro, vidrio borosilicatado tiene un coeficiente muy bajo de dilatación, que evita tensiones internas. El nombre comercial más común para el vidrio de borosilicato es Pyrex, el mismo tipo de vidrio usado en algunos utensilios de cocina.

Mientras que el vidrio borosilicato es térmicamente robusto, las impurezas que se encuentran en borosilicato y vidrio estándar llevan a un rango de temperatura limitado y calidad óptica. Sílice fundida o cuarzo, se utiliza en situaciones donde cristal necesita ser calentado por encima de 450 ° C o ser transparente a la luz UV. La silicona fundida es dióxido de silicio químicamente puro sin impurezas y un muy alto punto de fusión por encima de 1.600 ° C. La forma más fácil de decir la diferencia entre vidrio borosilicato y silicona fundida en el laboratorio es mirar hacia abajo del eje de una pieza de cristalería. Un color verdoso es indicativo de impurezas de borosilicato, mientras que la silicona fundida es ópticamente transparente e incoloro.

Cristalería estándar de laboratorio, como matraces, vasos de precipitados tiene una exactitud limitada del volumen, típicamente ±5%. Cristalería volumétrica, sin embargo, se considera muy precisa. Esta precisión es conocida por el usuario a través de diferentes trozos de información en la cristalería. Para uno, un marcador de línea o volumen grabado se encuentra típicamente en cristalería volumétrica para indicar un volumen. La siguiente pieza de información es la temperatura a la que la cristalería es correcta, por lo general 20 ° C. Esto es importante porque la densidad y volumen de un líquido son dependientes en temperatura. En tercer lugar, las notaciones "TD" o "TC" se utilizan para indicar "para entregar" o "para contener", respectivamente. Cuando un pedazo de vidrio está marcado como "TD", se está calibrado para proporcionar con precisión el volumen indicado, mientras que la cristalería con la marca "TC" contiene sólo un volumen especificado, pero no puede transferir a otro buque con precisión.

Cristalería puede sellarse usando una variedad de tapones, típicamente goma, corcho o vidrio. Goma y tapones de corcho Coloque en cuello de vidrio estándar, corcho es ser eliminado y están tomando nuevos tapones de neopreno. Son cónicos en la forma y encaja como una cuña en la cristalería. Tapones pueden tener dondequiera de 0 – 3 agujeros, que permite conexiones a tubería o insertando termómetros y agitadores. Una variación del tope es el tabique, que puede utilizarse para sello de vidrio y permite fácil acceso con una aguja de jeringa. La desventaja de tapones más flexibles es que descomponen con el tiempo, aunque más nuevos tapones de teflón son más robustos pero carecen de la flexibilidad física. Tapones de vidrio esmerilado se utilizan para sellar frascos que tienen guarniciones de cristal de la tierra. Mientras que el sello es muy bueno, conexiones de vidrio-vidrio conocen a agarrar, así que conjunta grasa (vacío, Krytox, etc.) se usa a menudo para prevenir esto. Tapones de goma se clasifican por número, que van desde el 000-10, mientras que los tapones de vidrio se clasifican por el diámetro y la longitud de la sección de sellado. Por ejemplo, un tapón marcado 24/40 24 mm de diámetro en su parte más ancha y 40 mm de largo en el borde afilado, que encajaría en un matraz con una abertura de 24/40.

Conexiones entre piezas de cristalería se realizan utilizando una variedad de juntas de vidrio esmerilado con forma cónica estándar, bola y zócalo y junta tórica. El ahusamiento estándar es la guarnición más común. Los empalmes de cristal son tamaño para caber en uno con el otro y una variedad de adaptadores de tamaño están disponibles. Como todos los otros empalmes de cristal, grasa es necesaria para evitar agarrar. La articulación puede ser selladas, no es una conexión mecánicamente fuerte y puede desmoronarse. Para evitar que pedazos de cristal de separación, se utilizan clips de conector, que se refieren a veces como pinzas Keck. Estos clips son color-coded para el tamaño de la articulación. Alternativas a los clips de conector incluyen resortes y alambres.

De sujeción y apoyo de cristalería es una parte vital de un experimento exitoso. Mientras que algunas piezas de cristalería, como vasos de precipitado y matraces de Erlenmeyer, tienen fondos planos que pueden quedar completamente plana sobre una placa caliente, otros pedazos de vidrio, como matraces de fondo redondo, necesita ser apoyado con pinzas. Incluso con vidrio de fondo plano, puede ser demasiado fácil para algo como un matraz de filtración de vacío para caer. Abrazaderas metálicas están conectadas al cuello de un pedazo de vidrio usando un tres dedos o una pinza estándar. El otro extremo de la pinza se conecta luego a un soporte de anillo (o soporte de réplica). Otras abrazaderas existen para propósitos especiales, como el estilo de cadena para grandes piezas o baño de agua pinzas para termómetros. La toma de laboratorio utiliza una acción scissoring para subir o bajar una pieza de cristalería. Esto es muy conveniente para artículos grandes o pesados y, cuando se utiliza junto con un anillo de corcho, puede utilizarse también para mover los frascos de fondo redondeado.

Al igual que en la cocina, agua y jabón normalmente sirven para limpiar material de vidrio en el laboratorio. Cuando eso falla, solventes orgánicos, como acetona, a veces se emplean para eliminar los depósitos orgánicos insolubles y pegajosos. Incluso entonces, algunos compuestos se adhieren a cristalería tan bien que son imposibles de quitar sin algún tipo de ataque químico. En el caso de depósitos orgánicos que contienen carbono, cristalería puede remojarse en un baño de base compuesto por un alcohol (etanol) y una base fuerte (hidróxido sódico). Este baño graba finas capas moleculares de cristal del recipiente, tomando los depósitos difíciles con él. Es muy importante colocar nunca material volumétrico de vidrio en un baño de base, que podría conducir a la aguafuerte y un cambio en el volumen. Cuando un metal plateado o infundido en un pedazo de vidrio, un baño ácido con un ácido fuerte diluido, como el clorhídrico, se usa. El carácter anfótero del vidrio y la oxidación general del metal en ácido conducen a su poder de limpieza. Independientemente del tipo de baño, 24 – 48 h se requiere para remoción de depósito efectivo.

1. material de vidrio para usos cualitativos

1. Vasos de precipitado
   1. El vaso es una de las piezas más comunes de vidrio en el laboratorio. Es un envase cilíndrico simple que se utiliza para contener líquidos y sólidos con tamaños que van desde muy pequeño (10 mL) a muy grande (4.000 mL). Tiene un labio para la facilidad de verter y de trasiego de líquidos. Las graduaciones son aproximados, pero muy útil cuando no se necesitan volúmenes exactos.
2. Frascos
   1. Frascos están diseñados para que el contenido puede ser arremolinaba sin derramar. También fácilmente equipadas con tapones y a menudo tienen el tamaño de tapón escrito directamente en el frasco.
   2. Matraz de Erlenmeyer
      1. El más común de todos los matraces Erlenmeyer matraz tiene un fondo plano con aproximado de graduaciones. El fondo plano permite que el matraz de Erlenmeyer directamente calentado y utilizado en procedimientos de condensación y reflujo simple (ebullición).
   3. Matraz Florencia
      1. El frasco de Florencia es un híbrido entre el fondo redondo, matraz Erlenmeyer y rangos de cien mililitros a litros unos en tamaño. Frascos de Florencia pueden tener un fondo plano o fondo redondo, para que aplicaciones varían de calefacción directa al uso de un manto de calefacción. No tiene un vidrio común, por lo que se utiliza un tapón para sellar el contenedor. La forma redondeada es mejor para aplicaciones que involucran hirviendo.
3. Tubos de ensayo
   1. Tubos de ensayo son relativamente pequeños recipientes cilíndricos utilizados para almacenar, calentar y mezclar sustancias químicas. Mientras que el tubo de ensayo viene en tamaños específicos, se utiliza normalmente en procedimientos observacionales cualitativos.
4. Vidrio de reloj
   1. El vidrio de reloj se utiliza cuando se necesita una superficie para un volumen pequeño de líquido. Esto es común para la cristalización y evaporación, así como otros procedimientos cualitativos. Vidrios de reloj puede utilizarse también como tapas para vasos de precipitado y matraces no.
5. Plato de cristalización
   1. El plato de la cristalización es un híbrido entre un vidrio de reloj y el plato de Petri (común en procedimientos biológicos). Tiene una proporción baja de altura a anchura, que significa que los lados son muy bajos en comparación con la anchura de la nave. Esto permite altas superficies de evaporación, pero el plato de cristalización es más comúnmente usado como un depósito a corto plazo para los líquidos en una variedad de procesos de baño (agua, ácido o aceite).

2. material de vidrio para medir

1. Cilindro graduado
   1. El cilindro graduado se utiliza para medir un volumen semi exacto de líquido. Aunque no es tan precisa como cristalería volumétrica, es mucho más preciso y exacto que un vaso de precipitados o matraz (para dentro de 1%). Volúmenes se miden en la parte inferior del menisco para soluciones acuosas y la parte superior del menisco para soluciones no-acuosas hidrofóbicos. Cilindros graduados son piezas de uso general de cristalería "TD", donde el volumen de entrega es importante. Niveles más altos de exactitud requieren cristalería volumétrica.
2. Cristalería volumétrica
   1. Utiliza para hacer soluciones estandarizadas (alta precisión), donde la precisión se conoce a cuatro cifras significativas.
   2. Frascos
      1. Matraces aforados son un pilar fundamental al preparar cualquier solución estandarizada. Puesto que los volúmenes no son necesariamente aditivos, el matraz aforado se utiliza para hacer soluciones de volúmenes precisos. La marca grabada en el cuello de la cristalería significa el volumen de alta precisión a la temperatura especificada. Se prepara una solución agregando suficiente solvente para disolver el soluto, entonces el soluto añadido y disuelto. La solución entonces se diluye hasta la marca con el solvente. La solución se mezcla en todo el proceso de dilución y a veces requiere ser colocado en un baño de hielo en el caso de disolución exotérmica (típicamente ácidos o bases fuertes). Gama de matraces aforados en tamaño desde 1 mL hasta 4.000 mL y más grandes.
3. Pipetas
   1. Pipetas volumétricas son conocidos por la alta precisión, como matraces aforados, pero se utilizan para dispensar líquidos, normalmente en la preparación de soluciones en un matraz aforado. La pipeta también tiene una marca grabada que denota un volumen exacto, y la solución se dibuja dentro de la pipeta con un bulbo de la pipeta, nunca por la boca.
4. Micropipetas
   1. Micropipetas son una clase especializada de pipetas volumétricos utilizados para volúmenes muy pequeños de 1 μl a 1000 μl. La micropipeta utiliza puntas desechables de plástico, pero estos pueden volver a ser utilizados en situaciones apropiadas. La mayoría Micropipetas tienen un rango ajustable de volúmenes utilizando diferentes retirar y distribuir las acciones en el cuerpo de la pipeta. El mecanismo de ajuste, determinar límites de volumen y expulsión de puntas desechables varía según el fabricante.
5. Buretas
   1. La bureta es un análisis de material de vidrio utilizado para dispensar volúmenes variables (pero exacta) de líquidos. Comúnmente en química analítica, la bureta se utiliza en una variedad de experimentos de titulación.

3. procedimiento cristalería

1. (Hirviendo) matraces de fondo redondo
   1. Matraces fondo redondo, o frascos de ebullición, normalmente se encuentran en experimentos de síntesis, ya que la forma redonda permite incluso la calefacción y agitación. El cuello generalmente tiene una Junta de vidrio esmerilado hembra y puede conectarse condensadores y otras piezas de la cristalería. Para evitar derrames, el volumen de solución no debe exceder 50% del volumen del matraz. Gama de tamaños de 50 mL a 20.000 mL.
2. Embudo de Separatory
   1. Mientras más común en el laboratorio de química orgánica, el matraz se utiliza para separar líquidos de diferentes densidades y solubilidades. La parte inferior del embudo separatory es muy estrecha y conduce a una llave de paso, permitiendo separaciones precisas de líquidos, mientras que la parte superior es muy amplia para facilitar la agitación y mezcla.
3. Matraz de filtración (Büchner) (utilizado para la filtración de vacío)
   1. El matraz de filtración se parece a un matraz de Erlenmeyer, pero tiene una lengüeta de la manguera en la parte superior para colocar una manguera de vacío. El frasco tiene típicamente las paredes más gruesas que un Erlenmeyer debido a la presión reducida (vacío) con el frasco. Vacío (Büchner) embudos encajan en el cuello del matraz con un collar de goma o un tapón de goma 1 orificio.
4. Embudos (utilizados para filtrar y transferir)
   1. Embudos tradicionales utilizados para la filtración de gravedad tienen un cuerpo ancho en forma de cono, para agregar y soluciones y un tallo largo y estrecho, para la entrega en un matraz de filtración. Papel de filtro es doblado en forma de cono, inserta en el embudo y humedecido con un solvente (normalmente agua). El embudo de polvo tiene un tallo más amplia diseñado para la dosificación de sólidos y líquidos viscosos. Papel de filtro es utilizado en conjunto con el embudo de filtro.
5. Cerámica
   1. Embudo Büchner
      1. El embudo de Büchner cerámica encaja en el matraz de filtración (Büchner) usando un cono de goma o el tapón de goma 1 orificio. El embudo se hace típicamente de cerámica con agujeros de tamaño de perno en la parte inferior plana. Papel de filtro se coloca sobre los orificios y humedecido con un solvente (agua) para evitar que sólidos en el papel de filtro.
   2. Crisol
      1. Un crisol es de cerámica y tiene pequeñas cantidades de productos químicos durante el calentamiento a altas temperaturas. Dependiendo del tipo específico, el crisol puede soportar temperaturas sobre 1.000 ° C y se utiliza junto con un mechero de Bunsen o un horno. Usos comunes incluyen calefacción un sólido hidratado para eliminar agua o combustión de un compuesto para determinar el contenido de materia orgánica.
   3. Mortero y Maja
      1. Mientras que el mortero y Maja se originaron en los laboratorios de química (y la alquimia), es más común en farmacología, biología y aplicaciones culinarias. Hecho de cerámica o piedra, los materiales se colocan en el mortero en forma de cuenco y molido y triturado con la mano del mortero.

Si bien hay algunas reglas de cómo debe usarse material de vidrio, cada pieza de cristalería fue diseñada para un conjunto general de procedimientos. Situaciones únicas crean cierta flexibilidad en la aplicación, y casi toda la cristalería puede ser más adaptada y modificado para requisitos particulares con la ayuda de un soplador de vidrio profesional.