|
|
Назначение химической лаборатории, приборы и оборудование. Реакт. Специально оборудованное помещение для проведения экспериментов и химических анализов химическая лаборатория
Специально оборудованное помещение для проведения экспериментов и химических анализов – химическая лаборатория .
Химические лаборатории созданы в школах и высших химических учебных заведениях, а также в тех вузах, где готовят инженеров, медицинских работников, криминалистов, специалистов сельского хозяйства. Химия проникла во многие отрасли народного хозяйства, и знать ее должны самые разные специалисты.
Химические лаборатории — основное звено многочисленных научно-исследовательских институтов. Лаборатории есть на всех химических и металлургических заводах, на предприятиях легкой, пищевой и других отраслей промышленности, в колхозах и совхозах, химические лаборатории нужны.
Когда входишь в химическую лабораторию, то кажется, что попал в больницу: те же покрытые кафелем стены, люди в белых или темных халатах, всюду склянки с жидкостями и порошками, специфический запах. Это сходство не только внешнее: и в больнице, и в химической лаборатории требуется чистота, точность и аккуратность в работе.
В каждой лаборатории можно увидеть вытяжные и вентиляционные шкафы, в которых проводятся опыты с сильно пахнущими или опасными веществами. Специальные лабораторные столы, покрытые сверху химически стойкой плиткой из керамики или поли- винилхлорида, чтобы поверхность их не попортилась при попадании агрессивных веществ. С помощью разнообразных металлических штативов и держателей можно быстро собрать из стеклянных деталей установку для перегонки низкокипящих жидкостей с целью их тщательной очистки. На полках в банках из темного стекла хранятся реактивы, которые могут разлагаться под действием света.
Электроплиты с закрытой спиралью и емкости с песком (песчаные бани) используют для нагрева и кипячения. В ящиках лабораторных столов и шкафах хранятся различные стандартные стеклянные колбы—плоскодонные и кру1лодонные, змеевиковые и шариковые холодильники, мерные цилиндры и стаканы, пипетки, пробирки и другая химическая посуда из обычного и специального стекла, выдерживающего нагрев на открытом пламени.
Стекло наиболее распространенный материал для изготовления лабораторной посуды. Оно прозрачно, обладает высокой твердостью, не растворяется под действием большинства химических реагентов. Часто при сборке лабораторной установки из стекла нужно припаять отдельные элементы, согнуть соединительные трубки. Студентов-химиков в институте обязательно учат стеклодувному делу, но сложные стеклодувные работы в лабораториях выполняют специалисты. В лаборатории находит широкое применение и фарфор из него сделаны стаканы для хранения концентрированных кислот, ступки для размола порошков, корпуса фильтров, шпатели, изолирующие элементы электроустановок и др. Резиновые шланги служат для подвода холодной и горячей воды к термостатам и холодильникам.
Из полимерных материалов в химических лабораториях чаще всего используют полиэтилен и фторопласт, поскольку они обладают высокой стойкостью к действию агрессивных веществ. Фторопласт сохраняет высочайшую химическую стойкость до температуры 300° С. Из него делают прокладки, а также вырезают различные детали приборов. Полиэтилен менее термостоек — он размягчается при температуре около 100° С, да и химическая стойкость его намного ниже. Но полиэтилен значительно доступнее и дешевле фторопласта. В лабораторной практике широко используют шланги, трубки и емкости из полиэтилена.
К лабораторным столам подведена холодная и горячая вода, газ для горелок, электричество. Часто по специальным трубкам подаются кислород, азот, водород и другие газы из баллонов, расположенных вне здания.
В лаборатории имеются установка для получения дистиллированной воды и емкости для ее хранения.
Горючие жидкие вещества (органические растворители) и едкие реактивы (кислоты, щелочи) хранят в специальных стеклянных бутылях, которые помещаются в закрытых металлических ящиках. Легколетучие вещества хранят в специальном холодильнике.
Лабораторные весы, сушильный шкаф для посуды и вакуумный шкаф с вакуум-насосом для быстрого высушивания твердых образцов можно найти почти в любой лаборатории.
За химическим столом удобно работать, но неудобно писать и читать. А записывать результаты измерений и планы экспериментов нужно обязательно.
Для этого в лаборатории есть и обычные письменные столы. Здесь же полка с различными справочниками по химии. У каждого химика есть картотека научных публикаций по теме его исследования. Вообще, большинство химиков — народ очень аккуратный, к этому приучает работа с разнообразными веществами и точность, необходимая при постановке эксперимента, проведении анализа. Все банки, колбы, склянки, пробирки с веществами всегда тщательно надписаны и пронумерованы.
Все большее распространение получают персональные компьютеры, используемые для хранения научной информации, проведения расчетов и анализа результатов.
Современная химия настолько разнообразна, что универсальные химические лаборатории существуют, пожалуй, только в школах. Все другие лаборатории специализированные. Часто это можно определить по их оборудованию. В аналитических лабораториях занимаются анализом веществ. Здесь можно увидеть бюретки с титрующими растворами, весы, различные приборы для физико-химического анализа: хроматографы, спектрофотометры и др.
Такие сложные и громоздкие физико-химические приборы, как электронный микроскоп, ультрацентрифуга или гель-хроматограф для анализа полимеров, занимают каждый отдельное помещение.
В лабораториях синтеза химики ведут реакции и в колбах, и в сложных металлических установках, оборудованных различными измерительными и регистрирующими устройствами. Такие установки необходимы для изучения быстрых реакций: горения, процессов, протекающих в газовой фазе, при глубоком вакууме и высоком давлении, при повышенной температуре. Поэтому к работе в лаборатории допускаются люди, которые ознакомились с инструкциями по технике безопасности. В каждой лаборатории есть средства борьбы с несчастными случаями: аптечка первой помощи, противогазы, огнетушители, песок. Во многих случаях химик обязан надевать во время работы резиновые перчатки и защитную маску.
Лабораторное оборудование. Весы и правила взвешивания
Химическая посуда и оборудование
Основным требованием, предъявляемым к стеклянной посуде, является ее химическая и термическая устойчивость. Химическая устойчивость — это свойство стекла противостоять разрушающему действию растворов щелочей, кислот и других веществ. Термическая устойчивость — способность посуды выдерживать резкие колебания температуры.
Лучшим стеклом считается пирекс, оно обладает термической и химической устойчивостью, имеет малый коэффициент расширения. Пирексное стекло содержит 80% оксида кремния(IV). Температура размягчения его +620°С. Для проведения опытов при высоких температурах используют кварцевую посуду. Кварцевое стекло содержит 99,95% оксида кремния (IV), температура размягчения его + 1650°С.
Лабораторную посуду изготовляют в основном из стекла типов ТУ (термически устойчивое), ХУ-1 и ХУ-2 (химически устойчивое). Содержание оксида кремния(IV) в обычном лабораторном стекле составляют 70 %.
На рисунках 1-24 представлена стеклянная посуда.
Пробирки простые и калиброванные (рис. 1) используют для проведения опытов с небольшим количеством реактивов. Объем реактива в пробирке не должен превышать половины объема пробирки.
Лабораторные стаканы (рис. 2) выпускают различных размеров, с носиком и без носика, простые и калиброванные. Стаканы предназначены для выполнения разнообразных лабораторных работ.
Колбы (рис. 3) различного размера и формы (плоскодонные, круглодонные, конические) широко применяют в лабораторной практике.
Колба Вюрца (рис. 4) представляет собой круглодонную колбу с отводной трубкой под углом 60-80°. Ее используют для получения газов, для отгонки жидкостей при Р атмосф.
Реторты (рис.5) используют для различных препаративных работ (для получения НNО3).
Воронки (рис. 6). Химические служат для фильтрования и переливания жидкостей; капельные воронки используют для введения в реакционную среду жидких реактивов небольшими порциями. Воронки делительные применяют для разделения несмешивающихся жидкостей.
Капельницы (рис. 7) используют для введения реактивов небольшими порциями, по каплям. Бюксы (рис. 8) предназначены для взвешивания и хранения жидких и твердых веществ. Часовое стекло (рис. 9) используют для взвешивания твердых веществ. Холодильники (рис. 10) - приборы для охлаждения и конденсации паров, образующихся при нагревании различных веществ. Их применяют при перегонке, экстракции и других процессах.
 
Стеклянные ванны (рис. 11) используют для собирания газов над водой.
Кристаллизаторы(рис. 12) применяют для получения кристаллов веществ из насыщенных растворов.
Аллонжи (рис. 13) играют роль соединительных элементов в установках по перегонке веществ и т. п.
Эксикаторы (рис. 14) применяют для высушивания и хранения веществ, легко поглощающих влагу из воздуха. Нижнюю часть эксикатора заполняют водопоглощающими веществами (прокаленный хлорид кальция, концентрированная серная кислота, оксид фосфора(V) и др.). Над поглотителем на фарфоровом вкладыше помещают бюксы или тигли с веществами, подлежащими осушке.
Фарфоровая посуда по сравнению со стеклянной обладает большей химической устойчивостью к кислотам и щелочам, большей термостойкостью. Фарфоровая посуда также разнообразна по форме и назначению.
Фарфоровые чашки (рис. 15) используют для выпаривания и упаривания растворов.
  Фарфоровые тигли (рис.16) — для прокаливания веществ. При прокаливании веществ тигли закрепляют в проволочных треугольниках с фарфоровыми трубками (рис. 17)
Фарфоровые ступки с пестиком (рис. 18) применяют для измельчения твердых веществ. Перед работой ступка должна быть тщательно вымыта и высушена. Вещество насыпают в ступку в количестве не более 1/3 ее объема (иначе оно будет выбрасываться из ступки при измельчении). При растворении твердого вещества в ступке (с одновременным растиранием) вначале насыпают твердое вещество, а затем к нему постепенно небольшими порциями при круговом движении пестика добавляют жидкость. Всю жидкость, которую берут для растворения, употреблять не следует: не менее 1/3 количества ее оставляют для того, чтобы по окончании растворения сполоснуть ступку и обмыть пестик, после чего этот раствор добавляют к полученному.
Пластмассовая посуда. В лабораторной практике используют посуду, изготовленную из полимерных материалов (полиэтилен, полипропилен, фторопласт и др.). При высокой химической устойчивости такая посуда обладает низкой термостойкостью, и поэтому ее обычно используют в работах, не требующих нагревания. Из полиэтилена изготовляют воронки для жидких и сыпучих веществ, промывалки, капельницы, флаконы и банки для транспортировки и хранения химических реактивов.
Для закрепления посуды во время работы используют железные штативы с кольцами и лапками. Чтобы стеклянная посуда (стаканы, колбы) при нагревании не лопалась, ее устанавливают на металлические сетки, покрытые асбестом.
Для защиты жидкости от загрязнений при нагревании в стаканах или при выпаривании в чашках рекомендуется стаканы покрывать часовым стеклом или сверху закреплять воронку (рис. 19). Фарфоровые чашки и тигли, а также стеклянные реторты и пробирки обычно нагревают на «голом огне» (т. е. без сетки). При нагревании стеклянных реторт и пробирок необходимо сначала прогреть их, водя осторожно пламенем горелки под пробиркой или ретортой. При непродолжительном нагревании пробирку не укрепляют в зажиме, а держат в руке или вставляют в держатели (рис. 20).
Сильно нагретую химическую посуду, особенно стеклянную, нельзя сразу ставить на холодную или мокрую поверхность стола или подставки железного штатива. Но посуду с кипящей водой или раствором можно погружать в холодную воду или охлаждать струей воды из-под крана, следя за тем, чтобы капли воды не попадали на не заполненную жидкостью часть сосуда. При нагревании жидкости в пробирке нельзя нагревать последнюю выше уровня жидкости или только у дна. В первом случае пробирка может лопнуть, во втором возможен выброс жидкости. Необходимо равномерно нагревать пламенем ту часть пробирки, которая заполнена жидкостью.
Мерная посуда. Для измерения объемов жидкостей используют мерную посуду: мерные колбы, цилиндры, мензурки, пипетки.
Мерные колбы (рис. 21) служат для приготовления растворов точной концентрации и представляют собой плоскодонные колбы с длинным и узким горлом, на котором нанесена тонкая черта. Эта отметка показывает границу, до которой наливают жидкость.
Цифры на колбе показывают объем жидкости (мл), на который она рассчитана. Мерные колбы имеют притертые пробки. Обычно применяют колбы на 50, 100, 250, 500 и 1000 мл.
 Мерные цилиндры (рис. 22) представляют собой толстостенные стеклянные сосуды, которые для большей устойчивости имеют широкое основание (дно). Снаружи на стенках цилиндров нанесены деления, указывающие объем (в мл). Мерные цилиндры бывают различной емкости: от 10 мл до 2 л. Их назначение — измерять (с определенной погрешностью) различные объемы жидкости. Вместо цилиндров применяют иногда мензурки (рис. 23). Это сосуды конической формы с делениями на стенке. Назначение их такое же, как и мерных цилиндров.
Для отбора точно определенных объемов жидкостей служат пипетки (рис. 24). Они представляют собой стеклянные трубки небольшого диаметра с расширением посередине. Нижний конец пипетки слегка оттянут и имеет внутренний диаметр 1 мм. На верхнем конце пипетки, выше расширения, имеется метка, до которой набирают жидкость. Некоторые пипетки снабжены двумя метками: в верхней и нижней частях пипетки. Нужный объем жидкости в этом случае заключается между обеими метками. Обычно пипетки бывают емкостью от 1 до 100 мл. Для отмеривания различных объемов жидкостей применяют пипетки в виде градуированной трубки (рис. 24 б).
Мытье и сушка посуды
Посуда, употребляемая для опытов, должна быть чистой, ее моют водопроводной водой с помощью специальных щеток — ершиков, а затем несколько раз ополаскивают дистиллированной водой. Если посуда очень загрязнена, к воде прибавляют немного соляной кислоты или моют ее «хромовой смесью» (смесь дихромата калия с концентрированной серной кислотой). Вымытую посуду оставляют сохнуть перевернутой вверх дном на сушильной доске. Если необходимо быстро высушить посуду, ее помещают в сушильный шкаф. Мерную посуду моют тотчас же после употребления. Сушить мерную посуду в сушильном шкафу при высокой температуре не рекомендуется из-за гистерезиса стекла.
Химические реактивы: определение понятия, классификация по различным признакам.
Химическими реактивами называются вещества, которые используются для проведения различных синтезов, а также для количественного и качественного анализа в лабораторных условиях, другими словами, помогают качественно выявить отдельные элементы, их группы или целые молекулы, которые входят в состав исследуемого вещества. Часто реактивы химические, участвующие в химич-х р-циях при анализе и синтезе различных вещ-в, называют реагентами.
Химические реактивы - вещества, применяемые в лабораториях для анализа, научных исследований при изучении способов получения, свойств и превращений различных соединений. Обычно к химическим реактивам относят как индивидуальные вещества, так и некоторые смеси веществ (например, петролейный эфир). Также химическими реактивами называются растворы довольно сложного состава специального назначения (например, реактив Несслера - для определения аммиака).
Химреактивы разделяют на группы и в зависимости от их состава: неорганические реактивы, органические реактивы, реактивы, содержащие радиоактивные изотопы, и др. Из числа химических реактивов по назначению выделяют, прежде всего, аналитические реактивы, а также индикаторы химические и органические растворители.
Все химреактивы делятся на группы:
Самовозгорающиеся химреактивы.
Легко воспламеняющиеся жидкие химреактивы.
Легковоспламеняющиеся твердые химреактивы.
Воспламеняющие (окисляющие) химреактивы.
Вещества, физиологически активные в сравнительно малых дозах.
Прочие химреактивы, малоопасные и практически безопасные.
Марки химических реактивов: Х., Ч.Д.А., Х.Ч.
Зачастую различают следующие степени чистоты химических реактивов: особо чистые (с пометкой «о. ч.»), химически чистые («х. ч.»), чистые для анализа («ч. д. а.»), чистые («ч.»), очищенные («очищ.»), технические продукты, расфасованные в мелкую тару («технич.»). Многие химические реактивы специально производятся для лабораторного использования, но находят применение и очищенные химические продукты, выпускаемые для промышленных целей. Чистота химических реактивов в России регламентируется Государственными стандартами (ГОСТ) и техническими условиями (ТУ).
Существует даже такое широко применяемое выражение, как Reagents grade (реактивная чистота). Выражение «технический продукт» применяется как синоним определения «неочищенный». Но в большинстве случаев такое представление о технических продуктах давно устарело.
По степени чистоты химические реактивы делятся на следующие категории:
- технические продукты, которые расфасованы в мелкую тару («техн.»).
- очищенные («очищ.»);
- чистые («ч.»);
Квалификацию "чистый" (ч.) присваивают реактивам химическим с содержанием осн. компонента не ниже 98,0%. Для реактивов химических квалификации "чистый для анализа" (ч. д. а.) содержание осн. компонента м. б. выше или значительно ниже 98,0% в зависимости от области применения.
- чистые для анализа («ч.д.а.»), позволяющие успешно проводить большинство аналитических определений;
- химически чистые («х.ч.») и продукты особой чистоты (сверхвысокой очистки).
Химреактивы особой чистоты используются для специальных целей, например, в оптическом стекловарении или в волоконной оптике.
Для различия подклассов веществ особой чистоты введена маркировка. На таре с реактивом каждого подкласса имеется этикетка особого цвета:
Подкласс
|
Цвет этикетки
|
Содержание основного компонента, %
|
Содержание примесей, %
|
А1 А2 B3 B4 B5 B6 C7
|
Коричневый Серый Синий Голубой Темно-зеленый Светло-зеленый Красный
|
99,9 99,99 99,999 99,9999 99,99999 99,999999 99,9999999
|
10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-610-7
|
Существуют и другие методы классификации веществ особой чистоты. Так, в научно-исследовательском институте химических реактивов и особо чистых веществ (ИРЕА) предложено характеризовать чистоту препарата по суммарному содержанию определенного числа микропримесей. Например, для особо чистого SiO2 нормируется десять примесей (Al, B, Fe, Ca, Mg, Na, P, Ti, Sn, Pb), причем общее содержание их не превышает 1·10-5. Для такого препарата устанавливается индекс "ос. ч. 10-5". Для упаковки препаратов высокой чистоты необходимо полностью отказаться от стеклянной посуды, являющейся источником загрязнений. Поэтому чаше всего используют полиэтиленовые банки, еще лучше применять банки из тефлона (фторопласт-4).
Ценность и практическое значение аналитических химических реактивов определяются главным образом их чувствительностью и селективностью. Чувствительность химреактивов - это наименьшее количество или наименьшая концентрация вещества (иона), которые могут быть обнаружены или количественно определены при добавлении реактива. Специфическими химическими реактивами, в свою очередь, считаются такие реагенты, которые дают характерную реакцию с анализируемым веществом или ионом в известных условиях, независимо от присутствия других ионов.
Для контроля качества питьевой воды и воды источников водоснабжения применяют специальные наборы химических реактивов. В наборы химических реактивов включены эталонные растворы определяемых ионов для градуировки измерительных приборов и оценки точности измерений. Химреактивы в наборах расфасованы по принципу точных навесок (фиксаналов) и приготовление рабочих растворов сводится к разведению химических реактивов, входящих в набор, дистиллированной водой по прилагаемой к набору инструкции.
Техника безопасности – ТБ при работе с едкими, легковоспламеняющимися, токсичными веществами.
Многие химические вещества являются опасными не только для здоровья, но и для жизни людей. Их неправильное использование грозит необратимыми последствиями, поэтому крайне важно знать и применять на практике правила техники безопасности при работе с химреактивами.
Некоторые препараты, особо чувствительные к воздуху, например, металлические рубидий и цезий, сохраняют в запаянных стеклянных ампулах, которые заполнены инертным газом или водородом.
На любых ёмкостях, в которых содержатся химические препараты, должны быть наклеены этикетки с указанием веществ.
Сосуды с химреактивами следует брать одной рукой за горлышко, придерживая снизу за дно другой рукой.
Не заглядывать в открытые нагреваемые ёмкости сверху, чтобы избежать поражения в случае выброса горячей массы.
Категорически запрещается использовать любую химическую посуду для питья – это может привести к тяжелейшим отравлениям.
Любые эксперименты с веществами, опасными для здоровья, ядовитыми или имеющими неприятный запах, следует непременно проводить под тягой.
Ни в коем случае не пробовать никакие химические реактивы на вкус. Нельзя также ртом набирать в пипетку едкие или ядовитые жидкости, для этой цели следует использовать грушу.
Разбавление серной кислоты следует производить приливанием кислоты в воду и ни в коем случае не наоборот. В качестве посуды нужно использовать термостойкие стаканы, потому что в этом процессе выделяется значительное количество тепла.
Переливать агрессивные химреактивы HNO3, H2SO4 и HCl следует лишь при включенной тяге в специальном вытяжном шкафу. Его дверцы по возможности должны быть прикрыты.
Для работы с крепкими кислотами обязательно нужно пользоваться защитными очками и, желательно, длинным резиновым фартуком.
Категорически запрещается проводить нагревание на сетке, на голом огне, в открытых сосудах или вблизи открытого пламени горючих и легковоспламеняющихся веществ, в частности, бензола, этилового спирта, ацетона, уксусно-этилового эфира и др.
Летучие жидкости органического происхождения могут легко воспламеняться даже при отсутствии открытого огня, просто при попадании на раскаленную поверхность. Легковоспламеняющиеся жидкости также нельзя выливать в банки или вёдра для мусора – это может привести к возгоранию от случайно брошенной спички.
Для слива отработанных жидкостей (агрессивных, ядовитых и легковоспламеняющихся) следует применять специально предназначенные ёмкости.
Правила хранения реактивов.
Обращение со многими химическими реактивами требует неукоснительного соблюдения правил по технике безопасности. Для обеспечения безопасности большое значение имеет правильное размещение, хранение и использование химических реактивов.
Химреактивы размещают согласно определенным схемам. Сухие неорганические и органические химреактивы хранят в разных шкафах. Кислоты хранят отдельно от других химических реактивов в нижней части вытяжного шкафа. Вещества ядовитые, огнеопасные и токсичные хранят в сейфе. Химреактивы, самовозгорающиеся при контакте с водой, следует хранить в шкафу под замком.
На каждой таре с химическим реактивом должна быть наклеена этикетка с полным названием и химической формулой препарата, кроме того, на склянке с огнеопасными веществами должно быть указано: «Огнеопасно» на этикетке. Хранение химических веществ без этикеток не разрешается. |
|
|
Скачать 151.33 Kb.