Основой оснащения лаборатории является необходимый набор лабораторной посуды. Рассказываем о разновидностях колб, кристаллизаторах и холодильниках, которые применяются при постановке большинства опытов и экспериментов.
Плоскодонные колбы
Конические колбы (Эрленмейера)
Колбы для отсасывания (Бунзена)
Кристаллизаторы
Холодильники
Плоскодонные колбы бывают самой разнообразной емкости, начиная от 50 мл и до нескольких литров, со шлифом и без шлифа на горле. Их изготовляют из обычного, а также из кварцевого и специальных сортов стекла.
Рис. 1. Колбы плоскодонные.
Конические колбы (Эрленмейера) находят широкое применение при аналитических работах (титрование). Они бывают различной емкости, с носиками и без носиков, узкогорлые и широкогорлые, с пришлифованной горловиной (исполнение 1) или цилиндрической (исполнение 2), а также с резьбой и завинчивающейся крышкой. Часто снабжаются матовым полем для пометок. Конические колбы мерными не бывают, но обычно на них имеется градуировка примерного объема.
Колбы Эрленмейера, снабженные притертой пробкой, называют «колбами для определения йодного числа». Их применяют также при титрованиях по методу йодометрии.
Рис. 2. Колбы конические (Эрленмейера).
Колбы для отсасывания (Бунзена) употребляют в тех случаях, когда фильтрование ведут с применением вакуум-насоса. Колба имеет тубус, находящийся в верхней части ее; тубус соединяют резиновой трубкой с предохранительной склянкой, а затем с вакуум-насосом. В горло колбы вставляют воронку, укрепленную в резиновой пробке. Колбы для отсасывания бывают различной емкости и формы. Чаще всего в лабораториях используются колбы конической формы как наиболее устойчивые и удобные.
Рис. 3. Схема установка для фильтрования под вакуумом (1 — колба Бунзена, 2 — воронка Бюхнера, 3 — промежуточная склянка Вульфа, 4 — водоструйный насос).
Кристаллизаторы, или кристаллизационные чаши — плоскодонные сосуды различных диаметров и емкости, которые используются для очистки веществ путем перекристаллизации, а также для выпаривания растворов. При перекристаллизации вещества наиболее важна равномерность охлаждения раствора, поэтому кристаллизаторы имеют плоское дно и достаточно большой диаметр.
Кристаллизатор может иметь другие применения, например, его можно просто использовать для охлаждения реакционной смеси, непродолжительного хранения реактивов, размещения мелких предметов или в качестве контейнера для наблюдений с бинокулярной лупой.
Лабораторные кристаллизаторы преимущественно изготавливаются из обычного или термостойкого стекла, но выпускаются также чаши из полипропилена и фарфора. Нагревать кристаллизаторы можно только на водяной бане.
Рис. 4. Чашки кристаллизационные цилиндрические (кристаллизаторы).
Холодильники — приборы, применяемые для охлаждения и конденсации паров.
В зависимости от условий работы жидкость, образующаяся в холодильнике при охлаждении паров (конденсат), должна или отводиться в приемник, или возвращаться в тот сосуд, в котором проводят нагревание. Это различие в назначении холодильников определяет их форму и название. Холодильники, предназначенные для собирания конденсата, называют прямыми или нисходящими, а холодильники, из которых конденсат возвращается в процесс, — обратными.
Прямые холодильники (Либиха) очень распространены в лабораториях и состоят из длинной стеклянной трубки (форштосcа), один конец которой расширен. Эту трубку пропускают через стеклянную или металлическую рубашку, или муфту, и закрепляют отрезками резиновой трубки, насаженными на концы муфты. Иногда встречаются холодильники Либиха, у которых холодильная трубка спаяна с рубашкой. Перегонять жидкость, применяя холодильник Либиха, можно, только когда температура ее паров не превышает 150 °С.
Обратные холодильники могут быть шариковыми (холодильники Аллина), змеевиковыми и других форм. У шариковых холодильников трубка состоит из шарообразных расширений, а у змеевиковых свернута в виде спирали. Такая форма трубки увеличивает поверхность охлаждения, и при этом происходит более полная конденсация паров.
Обратный холодильник можно присоединять к колбе и без пробки или шлифа. Для этого трубка холодильника должна входить в горло колбы неплотно, с зазором около 0,5 мм. В этом зазоре конденсируются пары нагреваемой жидкости, и слой ее создает герметичность при кипячении жидкости в колбе. Герметизирующий слой жидкости при кипячении не обновляется. Особенно удобно применение такого способа при длительном кипячении растворов кислот или щелочей, т. е. веществ, наиболее опасных для шлифов. Такое соединение пригодно не только для обратных холодильников, но и для головок колонок полной конденсации, аппаратов Сокслета и т. п.
Холодильник Аллина устанавливают только в вертикальном положении, но не в наклонном, так как в последнем случае в шариках будет собираться сконденсированная жидкость, мешающая правильному отбору фракций.
Шариковый холодильник Сокслета чаще всего применяют как обратный. Охлаждающая вода поступает в холодильник через левый отвод во внутреннюю шарообразную полость и вытекает из правого отростка. Пары жидкости проходят между внутренней поверхностью и наружной стенкой. Таким образом, пары охлаждаются сразу с обеих поверхностей: с наружной — воздухом, с внутренней — водой.
Холодильник Штеделера — это модификация змеевикового холодильника, в котором охлаждающий сосуд может быть заполнен смесью льда с поваренной солью, твердой углекислотой с ацетоном и т. д. Такой холодильник можно применять для конденсации веществ, кипящих при очень низких температурах.
Холодильник Димрота является универсальным, так как его можно применять в качестве и нисходящего, и обратного. Холодильник выдерживает значительные перепады температур.
Другой тип холодильника, часто встречающийся в органических лабораториях, — это винтовой холодильник Фридрихса. Зазор между внешней стенкой и витками настолько мал, что заполняется стекающим конденсатом. Пары, для которых кратчайший прямой путь через холодильник таким образом оказывается закрыт, вынуждены преодолевать во много раз более длинный спиральный путь, что значительно увеличивает эффективность холодильника. При большом давлении паров холодильник Фридрихса захлебывается.
Пальчиковый холодильник представляет собой запаянную с одного конца трубку, в пробке которой имеются две трубки: одна, доходящая до дна, — для подводки воды и другая, короткая, — для отвода воды в канализацию. Этот аппарат называют еще «охлаждающий палец» или погружной холодильник.
Пальчиковый холодильник Ширма-Гопкинса состоит из рубашки, через которую пропускают пар, и «пальца», находящегося внутри рубашки, — устройства, через которое протекает жидкий хладогент. При использовании такого холодильника скорость потока пара должна быть более низкой.
Рис. 5. Холодильники лабораторные (а — прямой (Либиха); б — шариковый (Аллина); в — змеевиковый (Грэхема); г — Димрота; д — винтовой (Фридрихса); е — пальцеобразный).
Следует отметить, что существует большое количество модификаций холодильников, призванных устранить определенные недостатки и специализировать холодильник под определенную задачу. Например, холодильник Михеля — модификация холодильника Аллина, в которой пары поступают через боковую трубку (позволяет снизить давление паров, поступающих в холодильник и облегчить стекание конденсата).
Холодильники могут нормально работать только при постоянном напоре воды.
1. "Техника лабораторных работ"; Воскресенский П.И., 9-е издание, переработанное и дополненное, 1969.
2. "Техника лабораторного эксперимента в химии"; Степин Б.Д., 1999.
9 сентября 2021 г. 11:03
Примите участие во всех зимних семинарских днях с Константином Альбертовичем Китаевым на Линко.
На странице курса оформите заказ
До 22 января действует скидка 50%
Выберите кому или подарите себе
Подарок на почту учтём пожелания
Успейте подать заявку до 22 января. Скидка на всё 50%. Места ограничены
Оформить подарок
