Мерная колба: описание, назначение, особенности использования. Большая энциклопедия нефти и газа

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.

Колбой называется сосуд с широким основанием и длинным цилиндрическим горлышком. Впрочем, за века было разработано множество видов колб под разные задачи, которые и определяли форму того или иного сосуда. Сейчас в арсенале химиков есть колбы со сферическим, грушевидным и коническим основанием, с высоким и низким, широким и узким горлышком.

Отличительные черты плоскодонной колбы

Как очевидно из названия, плоскодонные колбы — колбы с плоским дном. Их главное преимущество: исследователю не нужно заботиться о том, как установить сосуд, ведь плоскодонной колбе не нужен ни штатив, ни специальная подставка. Она устойчива на столе, лабораторной плитке, ее легко хранить и использовать в лабораторных установках.

Классификация плоскодонных колб:

Все плоскодонные колбы можно классифицировать по разным признакам:

По вместимости : емкость колб варьируется от 5 мл до 50 л.

Термостойкие и не термостойкие.

По способу применения:
реакционные колбы;
мерные;
сосуды-приемники.

По форме:
колбы круглые;
колбы конические.

Плоскодонные колбы, как и круглодонные, могут иметь несколько горловин. Но встречаются и применяются такие сосуды редко и изготавливаются, как правило, по специальному заказу.

Каждый тип колб имеет свои преимущества. Например, кварцевые колбы отличаются повышенной термостойкостью, а стеклянные, хоть и не могут соревноваться с кварцевыми по этому показателю, зато стоят обычно дешевле и практичнее для стандартных задач. Круглые плоскодонные колбы удобнее в качестве реакционных сосудов, а конические — в качестве сосудов-приемников. Мерные колбы, как правило, круглые, небольшого объема, с длинным узким горлышком, позволяющим с высокой точностью отмечать количество вещества.

Очень удобны колбы со шлифованными горловинами. В них можно хранить приготовленные растворы и полученные в результате синтеза вещества. Колба коническая со шлифом хороша тем, что в нее можно вставлять переходник или другой прибор, скажем, холодильник, так, чтобы соединение было и герметичным, и легко разбираемым (собираемым).

Именные плоскодонные колбы

Самыми известными плоскодонными колбами являются колба Бунзена и колба Эрленмейера . Колба Эрленмейера — коническая, с широким основанием и низким горлышком. На ее стенки наносят несколько делений ориентировочной шкалы объема, а также белый матовый прямоугольник для карандашных отметок. Колба очень устойчива, подходит для использования механических и магнитных мешалок. Широкое основание и узкое горлышко делают сосуд крайне практичным — жидкости не разбразгиваются при транспортировке и перемешивании. Широкое дно удобно для лабораторных плиток. Колбы Эрленмейера применяются для аналитических работ, титрования, получения газов, в качестве реакционного или приемного сосуда, промывалки.

Колба Бунзена тоже коническая, разработана для фильтрации под вакуумом. Изготавливается из толстого стекла, сбоку, в верхней части снабжается боковым отводом для подсоединения к вакуумному насосу или линии вакуума. В горловину вставляют воронку через резиновую пробку.

Нужно купить колбы для химии?

В магазине Prime Chemicals Group можно купить химические колбы самых разных форм, размеров и назначения: колбы стеклянные лабораторные, колбы для химических опытов, для производства, для медицины и других отраслей. Цены и уровень обслуживания приятно вас удивят.

Пробирки. Пробирки представляют собой стеклянные трубки, запаянные с одного конца таким образом, что образуется закругленное дно, Они предназначаются для проведения предваритель­ных испытаний проб. Пробирки бывают различного размера тонкостенные и толстостенные, из стекла разного сорта (легкоплавкого и тугоплавкого), простые, градуированные, центрифужные и др. Их можно нагревать непосредственно в пламени горелки, на водяной бане. Удобнее всего работать с таким количеством жидкости, чтобы общий объем ее не превышал половины объема пробирки. В этом случае для перемешивания жидкости пробирку берут большим и указательным пальцами левой руки около верхней открытой части и подпирают средним пальцем. Затем указательным паль­цем правой руки ударяют косыми ударами по низу пробирки.

Если все же жидкость занимает объем больше половины пробирки, перемешивание производят при по­мощи стеклянной палочки, опуская и поднимая ее. Нельзя перемешивать содержимое пробирки, закрывая последнюю пальцем и сильно встря­хивая.

Пробирки хранят в специаль­ных подставках-штативах.

Воронки химические . Стеклянные воронки применяют глав­ным образом для фильтрования и для переливания жидкостей. Они бывают различной величины и диа­метра, Обычные воронки имеют ровную внутреннюю стенку, но для облегчения фильтрования внутренняя поверхность иногда делается ребристой. Во время работы с воронкой ее укрепляют в лапке штатива, вставляют в прикрепленное к штативу кольцо или в горло колбы в последнем случае между горлом сосуда и воронкой, обязательно должен быть зазор, который образуется, если положить кусочек бумаги в месте сопри­косновения воронки и горла. Еще лучше сде­лать из проволоки треугольник, положить его на горло колбы и вставить воронку в треуголь­ник.

При переливании жидкостей уровень жид­кости в воронке должен быть на 10-15 мм ни­же края воронки; не следует наливать воронку до краев, так как даже при незначительном наклоне жидкость из воронки может быть вы­плеснута.

Стаканы химические. Химические стаканы бывают различной формы: широкие и низкие, а также высокие и узкие, с носиком или без него, различной емкости (от 25 мл до 1-2 л).

Изготовляют стаканы из стекла различ­ных сортов. Химические тонкостенные стака­ны из обычного стекла не рекомендуется на­гревать на голом пламени без асбестовой сетки; при нагревании их следует поль­зоваться водяной, воздушной, песочной или масляной баней,

Колбы плоскодонные и круглодонные . Горячую колбу нельзя ставить на холодные ме­таллические предметы или стол, покрытый кафельными плитка­ми. Лучше всего под колбу подкладывать асбестовый картон. Круглодонными колбами пользуются для перегонки, ки­пячения и проведения различ­ных реакций при нагревании. При этом горло колбы сво­бодно закрепляют в лапке шта­тива. Лапку лучше всего обер­нуть асбестовым шнуром. Под дно колбы подставляют кольцо, на которое помещают песочную, масляную или водяную баню. Если нагревание ведут с помощью горелки, то на кольцо под колбу кладут асбестированную сетку или листовой асбест, причем дно колбы должно лишь слегка касаться поверхности листа. На столе круглодонные колбы стоять не могут, поэтому в качестве подставок для них исполь­зуют резиновые, асбестовые или деревянные кольца. Металличе­ские кольца можно применять как подставки, только обернув их асбестовым шнуром. Колбы из обыкновенного химического стекла, особенно пло­скодонные, нагревать на голом пламени нельзя.

Нагревание голым пламенем выдерживают только колбы, из специальных сортов стекла, например из стекла пирекс.

Колбы конические (Эрленмейера).

Коническая колба - плоскодонный конический сосуд. Ее форма дает возможность стеклянной палочкой прикасаться к любому месту стенок и та­ким образом легко снимать пристав­шие частицы осадков. Кроме того, благодаря ее форме можно быстро перемешивать содержимое колбы путем кругообразных движений, что очень важно при титровании, Вот почему эти колбы применяют преимущественно при титровании. Конические колбы бывают раз­личного объема, с носиком и без носика. Для некоторых работ с ле­тучими соединениями применяют ко­нические колбы с притертой пробкой.

Кристаллизаторы . Стеклянные плоскодонные чашки с тонки­ми или толстыми стенками, различной емкости и диаметра. Они применяются при перекристаллизации различных веществ, а иногда в них производят и выпаривание. Кристаллиза­торы нагревать на голом пламени нельзя. В зависимости от про­изводимой в них работы их нагревают на водяной, песочной или воздушной бане.

Наиболее часто в химических лабораториях употребляется стеклянная и фарфоровая посуда, изображённая на рис. 1, 2.

Мерная посуда

В лабораторных работах обычно используется следующая мерная посуда: колбы, пипетки, бюретки, мензурки.

Мерные колбы (рис. 3) служат для приготовления раст­воров строго определенной концентрации и для точного отмеривания объемов жидкостей, представляют собой плоскодонные колбы с длинным и узким горлом, на котором нанесена тонкая черта. Эта отметка показывает границу жидкости, которая при определенной температуре занимает указанный на колбе объем. Горло мерной колбы делают узким, поэтому сравнительно не­большое изменение объема жидкости в колбе заметно отражается на положении мениска. Обычно применяются колбы на 50, 100, 250, 500 и 1000 мл.

Мерные колбы обычно имеют притертую стеклянную пробку. В нерабочем положении, при хранении пустой колбы, между проб­кой и горлышком колбы следует прокладывать кусочек чистой фильтровальной бумаги.

При заполнении мерной колбы жидкость наливают через во­ронку, вставленную в горлышко, до тех пор, пока уровень ее не будет на 1-2 мм ниже кольцевой черты. Затем воронку выни­мают и при помощи промывалки или пипетки по каплям доводят объем жидкости до слияния мениска с чертой колбы. Последние капли нужно добавлять особенно осторожно, чтобы не прилить избытка жидкости. Если уровень налитой жидкости будет даже немного выше кольцевой черты, работу следует повторять, т, е. вылить жидкость из мерной колбы, вымыть ее и снова наполнить жидкостью до точного совпадения мениска с чертой.

При запол­нении мерной колбы нужно соблюдать следующие правила:

1) колбу можно держать только за горло выше метки, но не за шар, чтобы не изменить температуры жидкости в колбе;

2)жидкость следует наливать до слияния нижней части во­гнутого мениска с кольцевой чертой;

3) колбу надо держать так, чтобы черта и глаз наблюдателя находи­лись на одном уровне.

Рисунок 1. Химическая посуда.

Рисунок 2. Химическая посуда.

Если в мерной колбе готовят раствор какого-либо твердого вещества, то точно отвешенное на часовом стекле или в бюксе вещество количественно переносят через воронку а колбу. Для этого часовое стекло или бюкс тщательно обмывают над воронкой из промывалки жидкостью, применяемой как раство­ритель. Затем колбу заполняют прибли­зительно наполовину ее

Рис. 3. Мер- Рис. 4. Пи- Рис. 5. Бюретки

ная колба петки

объема и взбалты­вают (без перевертывания колбы!). Только после того как навеска полностью раство­рится и жидкость в колбе примет темпера­туру 20°, доливают растворитель до нуж­ного объема, как указано выше, закрывают колбу стеклянной притертой пробкой и пе­ремешивают содержимое многократным пе­ревертыванием.

В мерных колбах нельзя хранить про­должительное время растворы, особенно щелочные, так как они разъедают стекло. В таких случаях изменяется объем колбы, стекло делается более тонким и колба быст­ро разрушается. Мерные колбы нельзя так­же нагревать, так как это приводит к из­менению их объема.

Пипетки служат для точного отмеривания определенного объема жидкости и представляют собой стеклянные цилиндричес­кие, оттянутые сверху и снизу узкие трубки (рис. 4,а- пипетка Мора (предназначена для отмеривания только определенного объема, если пипетка на 2 мл, то с помощью ее можно отмерить только два миллилитра)). В верхней части пипетки имеется отметка, показывающая, до какого уровня нужно заполнить снизу пипетку, чтобы вылитая из нее жидкость имела объем, указанный на пипетке. Чаще всего пользуются пи­петкой емкостью 10 или 20 мл. Существуют измерительные пи­петки, имеющие вид узкой градуированной трубки (рис. 4,б- обычная градуированная пипетка). Пипетки откалиброваны на свободное вытекание жидкости. Не следует выдувать или быстро выдавливать жидкость - в первом случае из пипетки выйдет лишний объём, который должен остаться в её носике из-за капиллярных сил, а во втором случае, из-за эффекта натекания, объём вытекшей жидкости будет меньше стандартного.

Бюретки (рис.5) предназначены для выливания из них строго определенных объемов жидкости. Они представляют собой длинные стеклянные трубки, на которые нанесена шкала c деле­ниями. Чаще всего пользуются бюретками емкостью 50 мл, гра­дуированными на десятые доли миллилитра. В нижней части бюретки имеется кран. Иногда вбюретках нет крана, тогда на конец ее наде­вают отрезок резиновой трубки со стеклянным шариком внутри и стеклянной оттянутой внизу трубкой. Оттягивая пальцами резиновую труб­ку от шарика, можно спускать жидкость из бю­ретки. Необходимо следить за тем, чтобы оття­нутый конец трубки был нацело заполнен сливаемой жидкостью.

Бюретку наполняют жидкостью на несколько миллиметров выше нулевой линии и устанавливают опускающийся мениск на этой линии. Каплю, оставшуюся на носике, удалите прикосновением стеклянного сосуда. Во время выливания нельзя касаться носиком бюретки стенки приемного сосуда. Каплю, оставшуюся на носике после завершения выливания, добавляют к вылившемуся объему прикосновением к внутренней стороне приемного сосуда. Если для бюретки не установлено время ожидания, дожидаться стекания жидкости, оставшейся на стенках, не нужно. Время выливания не должно превышать 45 с для бюреток объемом 1 мл, 100 с для бюреток объемом 100 мл.

Мерные градуированные цилиндры и мензурки (рис. 6) применяются для грубого отмеривания жидкостей и бывают раз­личных емкостей: 5, 10, 25, 50, 100, 150, 250, 500, 1000 и 2000 мл. Для отмеривания нужного объема прозрачной жидкости ее наливают в цилиндр так, чтобы нижняя часть вогнутого мениска поверхности жидкости была на уровне деления мерного цилиндра, показывающего заданный объем; объем непрозрачных или чем-то окрашенных жидкостей устанавливают по верхнему мениску.

При пользовании цилиндрами надо пом­нить, что степень точности измерения объема зависит от диаметра цилиндра, а именно, чем шире цилиндр, тем меньше точность измерен­ного объема. Нельзя применять большие ци­линдры для измерения малых объемов.

Обычно мерными цилиндрами, особенно большими, пользуются при приготовлении растворов.

Для измерения объемов служат также мен­зурки. Они имеют коническую форму, что придает им большую устойчивость. Мензурки градуируются только на вливание. Мерные цилиндры и мензурки нельзя нагревать, а также опасно наливать в них горячие жидкости.

Рис. 6. Мерные цилиндры и мензурки

Cтраница 2

Круглодонная колба 1 внизу имеет форму шара диаметром 90 мм, вверху - цилиндра высотой 170 мм и внутренним диаметром 45 мм.  

Круглодонная колба емкостью 1 л припаяна к дну колбы Вюрца емкостью 500 мл с помощью стеклянной трубки длиной 25 см и диаметром 30 мм. Трубка для введения фторида бора проходит через отверстие в пробке, закрывающей верхнюю колбу, и оканчивается в середине нижней колбы. Верхняя колба служит конденсатором, в котором улавливается хлористый алюминий, увлекаемый током образующегося галогенида бора.  

Круглодонные колбы (рис. 59) 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.  

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.  

Круглодонная колба /, закупоренная резиновой пробкой, сообщается, как показано на рис. 477, со стеклянной трубкой 2, опущенной в сосуд с ртутью.  

Круглодонная колба выбирается такой емкости, чтобы перегоняемая смесь жидкостей занимала не более 2 / з объема колбы.  

Круглодонные колбы являются наиболее стабильными и дешевыми из всей стеклянной посуды. Они применяются при перегонке, для всех реакций с нагреванием и для таких длительных операций, как экстрагирование. Шарообразная форма кругло-донных колб является и наилучшей в отношении равномерности нагревания.  

Круглодонные колбы применяют в школьной практике довольно редко; главным образом их употребляют в опытах для длительного и сильного нагревания, что встречается чаще в органической химии. Наиболее ходовая их емкость равна 100 - 500 мл. Крупные колбы емкостью на 500 - 1000 мл и более нужны в значительно меньшем количестве.  

Круглодонные колбы с длинным горлом применяют для нагревания легкоразбрызгивающихся низкокипящих жидкостей. Круглодонные колбы с широким горлом используют для перегонки с обратным холодильником.  

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.