Для чего нужна колба в лаборатории. Мерная колба — незаменимый лабораторный инструмент
Лабораторная посуда отличается своим разнообразием. Ее применяют в процессе проведения анализов в самых разных областях. Огромное количество вариаций представленных емкостей позволяет применять в каждом конкретном случае наиболее подходящую разновидность.
Существующие виды колб можно классифицировать по некоторым признакам. Это позволяет глубже вникнуть в их применение и значение для анализа. Разновидности лабораторной посуды заслуживают особого внимания.
Общая характеристика
В лабораторных исследованиях применяют чаще всего стеклянные колбы . Они позволяют произвести множество различных операций и химических реакций. Достаточно большой статьей расходов любой лаборатории является именно тара.
Так как большинство колб сделано из стекла, они могут биться. Сегодня существуют самые разные виды колб. Они могут подвергаться воздействию температур или химических реагентов. Поэтому материал, из которого изготавливают лабораторную посуду, должен выдерживать подобные нагрузки.
Конфигурация колб может быть очень необычной. Это необходимо, чтобы провести полноценно а также анализ требуемых веществ. Чаще всего подобные емкости имеют широкое основание и узкое горло. Некоторые из них могут оснащаться пробкой.
Разновидности формы
В лабораторных исследованиях может применяться плоскодонная и круглодонная колба . Это самые часто применяемые разновидности емкостей. Плоскодонные разновидности можно ставить на плоскую поверхность. Их назначение очень разнообразно.
Круглодонные колбы удерживаются штативом. Это очень удобно, если тару требуется подогревать. При проведении некоторых реакций это ускоряет процесс. Поэтому круглодонная колба чаще всего изготавливается благодаря этой особенности применения из термостойкого стекла.
Также обе представленные разновидности лабораторной посуды применяются для хранения различных веществ. Иногда в очень редких случаях в ходе лабораторного анализа применяются остродонные разновидности тары.
Применение колб и их конфигурация
Очень разнообразны. Они зависят от сферы применения. Колба Кьельдаля характеризуется грушевидной формой. Ее чаще всего применяют в одноименном приборе для определения азота. Эта колба может обладать стеклянной пробкой.
Для перегонки различных веществ применяется колба Вюрца. В ее конструкции присутствует отводная трубка.
Колба Клайзена обладает двумя горлышками, диаметр которых одинаков по всей длине. К одному из них подводится трубка, предназначенная для отведения пара. Другой конец сообщает посуду с холодильником. Эту разновидность применяют для перегонки и дистилляции при обычном давлении.
Колба Бунзена применяется в процессах фильтрования. Стенки ее очень прочные и толстые. Вверху есть специальный отросток. Он подходит к линии вакуума. Для опытов в условиях пониженного давления эта разновидность подходит идеально.
Колба Эрленмейера
Рассматривая существующие виды колб, нельзя не уделить внимание еще одной форме лабораторной посуды. Название этой емкости дано в честь ее создателя - немецкого химика Эрленмейера. Это коническая тара, которая имеет плоское дно. Ее горловина характеризуется цилиндрической формой.
Эта колба имеет деления, которые позволяют определить объем находящейся внутри жидкости. Уникальной особенностью этой разновидности тары является вставка из специального стекла. Это своего рода записная книжка. На ней химик может делать необходимые пометки.
Горловину при необходимости можно закрывать пробкой. Коническая форма способствует качественному перемешиванию содержимого. Узкое горлышко предотвращает разливание вещества. Процесс испарения в такой таре происходит медленнее.
Колба представленного типа применяется при проведении титрования, выращивания чистых культур или нагревания. Если колба имеет деления на корпусе, их не нагревают. Такая посуда позволяет измерять количество содержимого вещества.
Еще несколько характеристик
Применяемые виды колб можно также разделить на группы в зависимости от типа горловины. Они бывают простые (под резиновую пробку), а также с цилиндрическим или коническим шлифом.
В зависимости от типа материала, из которого изготовлена посуда, она может быть термостойкая или обычная. По назначению колбы можно разделить на мерные емкости, приемники и реакторы.
По объему лабораторная посуда также довольно разнообразна. Их вместительность может составлять от 100 мл до 10 л. Встречаются колбы даже большего объема. При работе с подобной тарой необходимо обязательно соблюдать правила безопасности. Каждая разновидность представленного оборудования должна применяться строго по своему прямому назначению. Иначе можно разбить колбу или нанести вред своему организму.
К основной лабораторной химической посуде относятся колбы, стаканы, пробирки, чашки, воронки, холодильники, дефлегматоры и другие сосуды различных конструкций. Чаще всего химическую посуду изготавливают из стекла различных марок. Такая посуда отличается стойкостью к воздействию большинства химических реагентов, прозрачна, легко моется.
Колбы в зависимости от их назначения изготавливают различной вместимости и формы.
а - круглодонная; б - плоскодонная; в - круглодонные с двумя и тремя горловинами под углом; г - коническая (колба Эрленмейера); д - колба Къельдаля; е - грушевидная; ж - остродонная; з - круглодонная для перегонки (колба Вюрца); и - остродонная для перегонки (колба Кляйзена); к - колба Фаворского; л - колба с тубусом (колба Бунзена)
а - стакан; б - бюкс
Круглодонные колбы предназначены для работы при высокой температуре, для перегонки при атмосферном давлении и для работ под вакуумом. Использование круглодонных колб с двумя и более горловинами позволяет в процессе синтеза одновременно выполнять несколько операций: применять мешалку, холодильник, термометр, капельную воронку и т. п.
Плоскодонные колбы пригодны только для работы при атмосферном давлении и для хранения жидких веществ. Конические колбы широко используют для кристаллизации, так как их форма обеспечивает минимальную поверхность испарения.
Толстостенные конические колбы с тубусом (колбы Бунзена) применяют для фильтрования под вакуумом до 1,33 кПа (10 мм рт. ст.) в качестве приемников фильтрата.
Стаканы предназначены для фильтрования, выпаривания (при температуре не более 100 °С) и приготовления растворов в лабораторных условиях, а также для проведения отдельных синтезов, при которых образуются плотные, трудно извлекаемые из колб осадки. Нельзя использовать стаканы при работе с низкокипящими или огнеопасными растворителями.
Бюксы, или стаканы для взвешивания, применяют для взвешивания и хранения летучих, гигроскопичных и легкоокисляющихся на воздухе веществ.
Чашки используют при выпаривании, кристаллизации, возгонке, сушке и других операциях.
Пробирки выпускают различной вместимости. Пробирки с конусным шлифом и отводной трубкой применяют для фильтрования небольших объемов жидкостей под вакуумом.
Стеклянное лабораторное оборудование включает в себя. также соединительные элементы (переходы, алонжи, насадки, затворы), воронки (лабораторные, делительные,
а - цилиндрическая с развернутым краем; б - цилиндрическая без отгиба; в- остродонная (центрифужная); г - с взаимозаменяемыми конусными шлифами; д - с конусным шлифом и отводной трубкой
Соединительные элементы предназначены для сборки на шлифах различных лабораторных установок.
Воронки в химической лаборатории используются для наливания, фильтрования и разделения жидкостей.
Воронки лабораторные используются при наливании жидкостей в узкогорлые сосуды и для фильтрования растворов через бумажный складчатый фильтр.
а - лабораторная; б - фильтрующая с впаянным стеклянным фильтром; в делительные; г - капельная с боковой трубкой для выравнивания давления.
Воронки со стеклянными фильтрами применяют обычно для фильтрования агрессивных жидкостей, разрушающих бумажные фильтры.
Воронки делительные предназначены для разделения несмешивающихся жидкостей при экстрагировании и очистке веществ.
Воронки капельные предназначены для регулируемого приливания (добавления) жидких реагентов в ходе проведения синтеза. Они похожи на делительные воронки, но их различное назначение предопределяет некоторые конструктивные особенности. У капельных воронок отвод трубки обычно длиннее, а кран располагается под самим резервуаром. Их максимальная емкость не превышает 0,5 л.
Эксикаторы используют для высушивания веществ под вакуумом и для хранения гигроскопичных веществ.
Чашки или стаканы с веществами, подлежащими сушке, устанавливают в ячейках фарфоровых вкладышей, а на дно эксикатора помещают вещество - поглотитель влаги.
а - вакуум-эксикатор; б - обычный
Холодильники лабораторные стеклянные применяют для охлаждения и конденсации паров.
Холодильники воздушные используют для кипячения и перегонки высококипящих (ґклп > 160 °С) жидкостей. Охлаждающим агентом служит окружающий воздух.
Холодильники с водяным охлаждением отличаются от воздушных наличием водяной рубашки (охлаждающий агент - вода). Водяное охлаждение применяют для сгущения паров и перегонки веществ с < 160 °С, причем в интервале 120-160 °С охлаждающим агентом служит непроточная, а ниже 120 °С - проточная вода.
Холодильник Либиха используют для перегонки жидкостей.
Шариковый и спиральные холодильники наиболее применимы в качестве обратных при кипячении жидкостей, так как имеют большую охлаждающую поверхность.
Дефлегматоры служат для более тщательного разделения фракций смеси при ее дробной (фракционной) разгонке.
В лабораторной практике для работ, связанных с нагреванием, применяют посуду из фарфора: стаканы, выпарительные чашки, тигли, лодочки и др.
а - чашка выпарительная; б - воронка Бюхнера; в - тигель; г - ступка и пестик; д - ложка; е - стакан; ж - лодочка для сжигания; з - шпатель
Для фильтрования и промывания осадков под вакуумом используют фарфоровые нутч-фильтры - воронки Бюхнера.
Ступки с пестикамипредназначены для измельчения и смешивания твердых и вязких веществ.
Для сборки и закрепления различных приборов в химической лаборатории пользуются штативами с наборами колец, держателей (лапок) и зажимов.
Для фиксации пробирок используют штативы из нержавеющей стали, сплавов алюминия или пластмассы, а также держатели ручные.
а - штатив; б - держатели ручные
Герметичность соединения составных частей лабораторных приборов достигается с помощью шлифов, а также резиновых или пластиковых пробок. Пробки подбирают по номерам, которые равны внутреннему диаметру закрываемой горловины сосуда или отверстия трубки.
Наиболее универсальным и надежным способом герметизации лабораторного прибора является соединение его отдельных деталей с помощью конусных шлифов посредством стыковки наружной поверхности керна с внутренней поверхностью муфты.
Исследование лабораторного оборудования в кабинете химии, его назначение и особенности использования. Лаборатория химическая* - Общее устройство.
Если воронка плотно прилегает к горлу сосуда, в который переливают жидкость, то переливание затрудняется, так как внутри сосуда создается повышенное давление. Чем меньше емкость воронки, тем тоньше ее стенки, и наоборот. Воронки укрепляют в горле колбы на шлифе или при помощи корковой либо резиновой пробки.
Применение конической колбы (в химии)
Разновидность технических сосудов, применяемых в химических лабораториях. Колбы применяются в лабораториях в качестве реакционных сосудов. Для подогревания колб в лабораториях и в химических производствах используют специализированные и универсальные колбонагреватели.
Внимательно следить за тем, чтобы сверло сохранило свое первоначальное направление. Жидкость нужно помешивать стеклянной палочкой тем концом, на котором надета резиновая трубочка. Газоотводную трубку внесем в стакан с известковой водой так, чтобы конец трубки был погружен в воду. Сначала надо нагреть всю пробирку, а потом только в том месте, где находится малахит.
Наличие качественной, удобной в использовании и безопасной в работе с реактивами, химической посуды обеспечивает высокие результаты исследований проводимых в той или иной лаборатории. Стекло имеет высокие термоустойчивые показатели, именно поэтому его применение в качестве основного материала при производстве лабораторной посуды является наиболее актуальным.
К мерной химической посуде, предназначенной для измерения объема жидкостей, относятся мерные колбы, измерительные цилиндры, градуированные пробирки, бюретки, пипетки и мензурки.
Не менее востребована в химической промышленности и пластиковая лабораторная посуда, которая изготавливается из различных полимерных материалов, обеспечивающих легкий вес и прочность. В современном производстве колб, пробирок, воронок, мензурок и пипеток используется высокотехнологичное оборудование, что позволяет сделать такое производство наименее затратным.
Круглодонные колбы (рис.55) изготовляют из обыкновенного и из специального (например, иенского) стекла. Все, что сказано об обращении с плоскодонными колбами, относится и к круглодонным; их применяют при многих работах. Некоторые круглодонные колбы имеют короткое, но широкое горло.
Для нагревания круглодонных колб на голом пламени применяют асбестированные сетки с полушаровидным углублением.
Круглодонные колбы, так же как и плоскодонные, бывают самой разнообразной емкости ; со шлифом на горле и без него.
Круглодонные колбы удобно ставить в подставки из дерева, имеющие углубление (рис. 56). Применяют также подставки в виде колец разного диаметра, изготовленные из различных материалов, например из резины, резиновых трубок и др.
Колбы Кьельдаля имеют грушевидную форму и удлиненное горло (рис. 57), их применяют для определения азота по Кьельдалю; емкость их обычно от 300 до 800 мл. Такие колбы изготовляют из тугоплавкого и термостойкого стекла типа пирекс.
Колбы для дистилляции. Для перегонки жидкостей применяют специальные колбы, например колбы Вюрца, Клайзена, Арбузова и другие.
Наиболее распространены колбы Вюрца (рис. 58) емкостью от 50 мл до 1-2 л; они представляют собой круглодонные колбы с длинным горлом, от которого отходит под углом длинная узкая отводная трубка.
Рис.55 Круглодонные колбы.
Рис.56 Подставлка для круглодонных колб.
Рис. 57. Колба Кьельдаля и установка для нагревания таких колб.
Эта трубка может быть расположена на различном расстоянии от шара колбы. Колбы Вюрца, имеющие пароотводную трубку, расположенную близко к шару, предназначены для перегонки веществ с низкой температурой кипения. Колбы с пароотводной трубкой, расположенной на середине горла, применяются для перегонки веществ со средней температурой кипения. Высококипя-щие жидкости перегоняют в колбах Вюрца, пароотводная трубка которых расположена ближе к открытому концу горла.
При работе в горло колбы Вюрца плотно вставляют корковую или резиновую пробку с термометром, а боковую трубку присоединяют на пробке или шлифе к холодильнику. Термометр устанавливают так, чтобы его
Рис. 58. Колбы Вюрца.
чтобы резервуар не касался стенок шейки и был посредине ее против отверстия отводной трубки. Пробки на боковую трубку надевают так, чтобы конец трубки, который будет вставлен в холодильник, входил в него не менее чем на 4-5 см.
Когда колба подготовлена, ее укрепляют в лапке на штативе, помещают на баню или на асбестированную сетку и затем присоединяют к ней холодильник. Перед началом работы пробку с термометром вынимают, в горло вставляют воронку с концом такой длины, чтобы он был ниже уровня отводной трубки, и в колбу наливают жидкость, которую нужно перегнать. Когда жидкость заполнит шар колбы максимум на 3/4, последнюю закрывают пробкой с термометром, проверяют еще раз весь прибор и приступают к перегонке.
Колбы с саблеобразной отводной трубкой (рис. 59) применяют для перегонки или сублимации веществ с высокой точкой затвердевания. Они имеют широкую саблеобразную отводную трубку, которая служит как воздушч. ный холодильник и одновременно как приемник. Наибо* лее употребительны колбы емкостью 50, 100 или 250 мл.
Колба Клайзена (рис. 60) отличается от колбы Вюрца тем, что ее горло имеет две шейки, причем одна снабжена отводной трубкой коленчатой формы. Иногда шейки бывают с одним или несколькими шаровидными расширениями. Колбы Клайзена применяют для перегонки жидкостей под уменьшенным давлением.
Верхняя часть обеих шеек колбы Клайзена несколько оттянута, и поместить в нее термометр на пробке, как. в колбу Вюрца, нельзя. Термометр в шейке колбы Клайзена закрепляют при помощи отрезка эластичной резиновой трубки длиной около 3 см. Трубку надевают на ту шейку колбы, у которой имеется отводная трубка, причем резиновая трубка должна выступать над шейкой на 1-1,5 см, и вставляют термометр диаметром чуть меньше диаметра шейки колбы. Положение резервуара термометра должно быть такое же, как и в колбе Вюрца.
Рис. 59. Колба с саблеобразной отводной трубкой.
Рис. 60. Колба Клайзена.
В другую шейку совершенно аналогично вставляют стеклянную трубку, конец которой, находящийся внутри колбы, вытянут в капилляр. Капилляр должен находиться на расстоянии 2-3 мм от дна колбы. На наружную часть этой трубки надевают резиновую трубку, снабженную винтовым зажимом. В резиновую трубку рекомендуется вставить отрезок тонкой проволоки, чтобы в месте сдавливания трубки зажимом резина не слипалась. Такое приспособление дает возможность создавать канал с очень малым сечением для регулирования поступления воздуха в колбу.
Вводить в колбу воздух при вакуум-перегонке необходимо для того, чтобы предотвратить или смягчить толчки и удары, которые наблюдаются при перегонке жидкостей под вакуумом. Однако следует помнить, что при пропускании струи воздуха температура кипения будет ниже истинной. В этом легко убедиться, если начать пропускать воздух очень интенсивно. Поэтому для поддержания температуры кипения близкой к истинной струя воздуха не должна быть сильной. Достаточно, если воздух будет проходить маленькими пузырьками по одному пузырьку в секунду.
Отводную трубку соединяют с холодильником при помощи резиновой пробки.
Колба Арбузова (рис. 61)- это усовершенствованная колба Клайзена. Такие колбы обладают большой
Рис. 61. Колба Арбузова. Рис. 62. Аллонж.
дефлегмационной способностью. При работе с колбой Арбузова исключается возможность попадания жидкости из колбы в приемник, так как оба горла колбы соединены между собой и в случае внезапного вскипания жидкость попадает в расширенную часть и стекает обратно в колбу. Колбы Арбузова обычно бывают емкостью от 20 до 1000 мл.
Аллонжи - стеклянные изогнутые трубки (рис. 62). Аллонжи применяют при перегонке для соединения, холодильника с приемником и при других работах.
К широкому концу аллонжа вначале подбирают пробку, в которой просверливают отверстие для фор-штоса холодильника; Форштос холодильника должен входить в аллонж на 3-4 см. Узкий конец аллонжа опускают в приемник.
Эксикаторы - приборы, применяемые для медленного высушивания и для сохранения веществ, легко поглощающих влагу из воздуха. Эксикаторы закрывают стеклянными крышками, края которых притерты к верхней части цилиндра. Различают два основных типа эксикаторов: обыкновенные (рис.63) и вакуум-экс и* каторы (рис. 64). Последние имеют отверстие, в ко*, торое на резиновой пробке вставляют трубку с краном или же в крышке имеется тубус с притертой пробкой, к которой припаяна стеклянная трубка с краном; это дает возможность соединять эксикатор с вакуум-насосом и, создавая внутри эксикатора уменьшенное давление, ве-сти высушивание под вакуумом (рис. 65). Между ваку-ум-эксикатором / и вакуум-насосом обычно помещают манометр 2 и предохранительную склянку 3.
Некоторые вакуум-эксикаторы (см. рис. 64) имеют приспособление для обогрева при помощи электричества, В таком эксикаторе возможно вести высушивание в вакууме при подогреве. Впускать воздух в вакуум-эксикатор нужно очень осторой(но, так как струя врывающегося воздуха может разбросать высушиваемое вещество. Поэтому впускной кран нужно поворачивать очень медленно и поднимать крышку только через несколько минут пс(сле того, как впускной кран будет приоткрыт.
Внутрь эксикатора, на дно цилиндра, над конусообразной частью, обычно кладут фарфоровую вкладку,(рис. 66). Вместо вкладок можно пользоваться обычным
Рис. 63. Эксикатор.
Рис. 64, Вакуум-эксикаторы.
стеклом (кроме тех случаев, когда в эксикатор ставят горячие тигли). Класть стекло нужно на пробки, чтобы не изолировать цилиндрическую часть эксикатора от конусообразной.При работе с эксикатором необходимо следить, чтобы притертые части всегда были слегка смазаны вазелином или другой смазкой. Эксикаторы очень часто приходится переносить с места на место, и при этом нередки случаи, когда крышка соскальзывает и разбивается. Поэтому при переноске эксикатора обязательно нужно придерживать крышку (рис. 67).
Рис. 65. Схема соединения вакуум-эксикатора с вакуум-насосом:
1 - вакуум-эксикатор; 2 - манометр; 3 - предохранительная склянка.
*Рис. 66. Фарфоровые вкладки для эксикаторов.
Если в эксикатор ставят горячие тигли, то вследствие нагревания воздуха крышка иногда приподнимается, при этом она может соскользнуть и разбиться. Поэтому, поместив горячий тигель в эксикатор и накрыв его крышкой, ее некоторое время притирают, т. е. двигают вправо и влево. При остывании тигля внутри эксикатора создается небольшой вакуум и крышка держится очень плотно. Чтобы открыть эксикатор, нужно не поднимать крышку, а сначала сдвинуть ее в сторону, после чего она легко снимается (рис.- 68).
Среди химического арсенала измерительных инструментов особое место занимают мерные колбы. Изобретенные несколько столетий назад, стеклянные лабораторные колбы для измерений и сейчас не потеряли своей актуальности.
Что представляет собой мерная колба
Мерная колба — это стеклянная (иногда пластиковая) коническая колба, или колба со сферическим или грушевидным основанием, плоским дном и длинной узкой цилиндрической горловиной. Стеклянные колбы для измерений изготавливают из высококачественного светлого или темного стекла с малым коэффициентом расширения; их вместимость составляет от 1 мл до 5 л.
Горловина может быть изготовлена со шлифом под стеклянную притертую пробку, или же без шлифа. В последнем случае колбу можно закрывать резиновой, силиконовой, полиэтиленовой или просто ватной пробкой, если работа идет с летучими или сильно пахнущими веществами. Для длительного хранения в них веществ и растворов мерные колбы не предназначены.
Дно у всех мерных колб плоское, так как оно должно обеспечивать устойчивость сосуда на горизонтальной поверхности, а также на наклонных поверхностях с небольшим уклоном. Большие пустые колбы объемом более 25 мл не должны падать на поверхностях с наклоном до 15°. Более мелкие колбы должны сохранять устойчивость на поверхности с наклоном до 10°.
На горловину наносятся метки объема. Колбы с одной меткой — это колбы «на вливание», с двумя метками — «на выливание». Существуют и другие разновидности мерных колб, например, с мерной шкалой на горловине, с расширением в верхней части горловины для воронки.
Мерные колбы , как и полагается измерительному инструменту, производятся в соответствии с требованиями международных стандартов и ГОСТа. Каждая колба калибруется в соответствии с классом точности, для которого ГОСТ определяет пределы допустимой абсолютной погрешности при температуре +20 °С (температуре заводской калибровки).
Назначение мерных колб
Большинство мерных колб предназначено для приготовления растворов заданной концентрации прямо в сосуде. Они градуируются «на вливание» одной круговой меткой на горловине. Метка отмечает номинальный объем жидкости, которая находится в колбе. Если потом приготовленный раствор выливают, то следует учитывать, что на стенках обязательно останется немного жидкости, и объем перелитого раствора будет меньше.
Колбы «на выливание» снабжаются двумя метками: при наполнении до нижней метки ее можно использовать как обычную колбу «на вливание», а наполнение до верхней метки помогает измерять объем вылитой жидкости. Такая колба при наполнении её до верхней черты применяется для измерения выливаемой жидкости, а при наполнении до нижней черты может использоваться как колба для вливания.
Химические колбы с нанесенной на горловину мерной шкалой применяются для работы с растворами, приготавливаемыми из двух жидкостей. Градуировка позволяет фиксировать уменьшение/увеличение объема при растворении.
Правила работы с мерными колбами
Каждая мерная колба обязательно маркируется. На корпусе сосуда размещается информация о номинальном объеме, классе точности, типе стекла, температуре калибровки, фирме-изготовителе.
Мерные колбы для лаборатории не следует подвергать нагреванию, в том числе температурной стерилизации. Чтобы повысить точность измерений работать с жидкостями следует при температуре калибровки мерной колбы. Фиксацию объема проводят по совпадению нижнего края мениска жидкости с меткой, расположенной на уровне взгляда исследователя.
Купить колбы для химии , в том числе мерные, по доступным ценам вы можете в магазине «ПраймКемикалсГрупп». Менеджеры помогут сделать правильный выбор. Помогут быстро оформить заказ и доставку. Наш ассортимент заслуживает внимания!