Лабораторная посуда, подготовка к ЕГЭ по химии

Терминология

В России форма и размеры стеклянных лабораторных стаканов определены в ГОСТ 25336-82, мерные цилиндры и мензурки стандартизированы в ГОСТ 1770-74. Таким образом, термины лабораторный стакан, мерный цилиндр и мензурка зарезервированы за описанными в указанных ГОСТах сосудами, а нестандартные мерные сосуды могут именоваться, например, мерный стакан, мерная кружка, мерный цилиндр с ножкой, мерный цилиндр на выливание, мензурка на основании, мензурка с ножкой, мерная рюмка и т. п.

Градуировка

Действующий ГОСТ 1770-74 определяет, что при производстве мерные цилиндры и мензурки градуируются только на наливание, но ГОСТ 8.234-2013 «Меры вместимости стеклянные. Методы поверки» в п. 9.4 фиксирует методы поверки мерной посуды на выливание. Посуда, произведённая по более ранним стандартам или зарубежными фирмами, может быть откалибрована как на наливание, так и на выливание. Разница калибровок вызвана тем, что при выливании часть жидкости смачивает стенки цилиндра и остаётся в нём.

Вследствие этого при использовании каждого конкретного образца мерной посуды для точных измерений необходимо отдельно выяснять, каким методом пользовались при калибровке, и, при необходимости, перепроверять градуировку.

Наливные мерные цилиндры могут быть использованы, когда важно значение объёма полученной жидкости, а не её последующее использование, например, в техническом анализе при определении фракционного состава нефтепродуктов по ГОСТ 2177-99.

Видео

Мензурка

Мензурка

Мензурки — мерные сосуды конической формы, на наружной поверхности которых, как и у мерных цилиндров, нанесены деления в см³ (мл). Из-за конической формы шкала мензурок неравномерная, отмеривание небольших объёмов жидкостей мензурками может быть произведено с большей точностью, чем объёмов, близких к предельной вместимости. Стандартом определены размеры мензурок ёмкостью от 50 до 1000 мл^[3].

Нередко мензурки применяются для отстаивания мутных жидкостей, осадок собирается в нижней суженной её части. Толстые дно и стенки не допускают нагревания мензурок.

Материал для изготовления

Мензурки изготавливаются из термостойких и химически инертных материалов. Чтобы добиться термостойкости стеклянную посуду или полимерную (пластмассовую) несколько раз медленно нагревают и остужают. Термостойкая мерная лабораторная посуда имеет на своей поверхности отметку ТС или матовый квадрат.

Стекло для термостойкой мерной посуды используют силикатное или боросиликатное. Силикатное стекло с добавками бора настолько прочное, что посуда используется в несколько раз дольше, чем калиевая или натриевая.

Боросиликатное стекло – прочное, прозрачное, гладкое, непористое, очень термо- и химустойчиво. Выдерживает нагрев до 300°С (чем тоньше стенка, тем выше нагрев выдерживает). Относится к категории 3.3. Оно нейтрально для большинства химических веществ. Благодаря этим и другим достоинствам (низкий коэффициент термического изменение размеров, стабильность объема в процессе длительной эксплуатации) данный материал очень широко применяется при изготовлении высокоточной мерной посуды.

Если раньше пластиковая мерная посуда была низкой точности, то теперь производители лабораторной посуды предлагают мензурки, цилиндры, колбы высшего класса точности, при этом они выдерживают нагрев до 120-160°С, ударо- и химически стойкие. Они прозрачные, с очень хорошо видимой и нестираемой маркировкой голубого цвета или отштампованной маркировкой пластиком на наружной стороне посуды.

Помните! Вся мерная посуда выдерживает небыстрый нагрев и остывание, но даже самая прочная и термостойкая емкость при экстремальном перепаде температур может лопнуть, потрескаться или изменить форму. Поэтому никакого термоконтраста!

Особенности термостойкого стекла

Термостойкость лабораторного стекла зависит от толщины материала и его однородности. Каждая песчинка включения может испортить характеристики материала. Чем толще стенки сосудов, тем меньше нагрев для них допустим. Например, изделия с толщиной стенок до 1 мм могут выдержать нагрев до 300°С, а уже при стенках в 10 мм – всего 96°С (данные указаны для ТС Simax).

Процесс получения термостойкого стекла

Чтобы закалить лабораторное стекло, на производстве выполняют отжиг:

1. Нагрев стекла до 560°С, во время которого очень точно контролируется скорость нагрева. Чем толще стенка, тем медленнее должно быть нагревание (от 0,6°С до 140°С в минуту для 1 мм стенок).
2. Выдерживание посуды при 560°С, пока температура внутри и снаружи выровняется до сотых градуса.
3. Охлаждение, с контролем скорости. Остывание состоит их двух этапов – охлаждение от 560 до 507°С, а потом от 507°С до температуры окружающей среды.

Для чего используется мензурка?

Мензурка градуированная пригодится в лаборатории для:

• Определения точного объема жидкостей (чистых реактивов, смесей и растворов).
• Получение осадка или жидкости из непрозрачных растворов, эмульсий, взвесей. В некоторых анализах нужен плотный осадок, для такой цели лучше подойдет конусообразная посуда.
• Замер точных частей (в см³) несмешиваемых жидкостей с разными плотностями.
• Непродолжительное хранение любых видов химикатов.
• Проведение объемных химических реакций (смешивание реагентов по объему, пропорции).
• Приготовление сложных реактивов.
• Замеры реактивов (в см³) для различных манипуляций (декантирование, фильтрование, нагрев, др.).
• Разведение реактивов растворителями до определенно объема (концентрации).
• Для бытовых нужд – измерение жидких продуктов во время готовки.

Налив в мензурку необходимое количество реактива, необходимо проверить точный объем. Жидкость смачивает гладкие стеклянные стенки, образовывая мениск, по нижней части (по дну) мениска и отмечается точный объем. Градировочные метки нанесены так, что корректное значение находится именно в нижней части этой линзы.

Особенности мензурки

Благодаря толщине стенок мерного сосуда вещества внутри него защищены от естественного нагрева. Как правило, лабораторная мензурка изготавливается с носиком и ручкой для удобного использования в процессе переливания жидкостей. Нанесение шкалы на стенки производится с помощью контрастной краски или рельефных линий. Шкала рассчитана в миллилитрах.

Погрешности регламентируются в соответствии с классом точности согласно ГОСТа. При точном измерении веществ используют емкости класса А, для измерения с относительной точностью — класса Б. Погрешность не может составлять более, чем одно минимальное деление. В ином случае посуда с подобными характеристиками не может быть задействована в лабораторной практике.

Для измерения объема вещества нужно учитывать, что жидкости частично остаются на стенках при наливе и переливании, и наиболее точный показатель отображается нижней линией градации. Для большей устойчивости мензурка может иметь съемное основание, прикрепляемое к ней во время работы.

Требования к мензурке подразумевают следующий перечень:

• прозрачность для визуального отслеживания объемов при заполнении веществами;
• прочность, устойчивость к температуре и химическим реакциям;
• стойкость градуировочных делений к истиранию;
• минимальный показатель теплового расширения;
• простота очистки в мойке лаборатории.

Виды лабораторной посуды по материалам, из которых она изготовлена

Лабораторная посуда изготавливается из материалов, позволяющих работать с активными химическими соединениями таким образом, чтобы не происходило химической реакции между препаратами из эксперимента и компонентами посуды. Кроме того материалы должны быть термоустойчивыми и обладать высокой механической прочностью.

Чаще всего для изготовления лабораторной посуды применяют следующие материалы:

1. Стекло.
2. Пластик.
3. Фарфор.

Стеклянная лабораторная посуда обладает рядом преимуществ:

• высокая степень прозрачности материала;
• инертность по отношению ко многим химическим препаратам и реактивам;
• небольшой коэффициент теплового расширения;
• термоустойчивость;
• относительно невысокая цена.

При добавлении к стеклу специальных компонентов и дополнительному закаливанию получают материал для лабораторной посуды с улучшенными показателями.

Пластиковая лабораторная посуда обладает как серьезными достоинствами, так и недостатками.

Плюсы:

• очень низкая стоимость;
• возможность использования одноразовой посуды, когда необходимо быстро добиться состояния стерильности;
• высокая химическая устойчивость — даже к плавиковой кислоте, к которой неустойчиво боросиликатное стекло;
• хорошие показатели механической прочности;
• безопасность в работе — в отличие от стеклянной посуды не оставляет осколков.

Минусы:

• самый главный недостаток — возможность работы в узком диапазоне температур. Посуда из пластика не выдерживает нагревания выше 130°С и охлаждения ниже 35°С;
• не такая высокая степень прозрачности, как у стекла;
• неэкологичность — пластик очень медленно разлагается в природе.

В основном в качестве пластика для лабораторной посуды используют полипропилен. Он очень дешевый и легкий, прост в изготовлении и использовании. Из минусов — неустойчив к воздействию сильных кислот.

Фарфоровая лабораторная посуда используется для:

• перемалывания твердых веществ;
• проведения химических реакций, где требуется быстрое нагревание.

Минусы:

• непрозрачность;
• неустойчивость к механическим повреждениям;
• относительно высокая стоимость.

Плюсы:

• выдерживает огромные температуры;
• высокая химическая инертность.

Из какого стекла делают посуду для химических исследований

Ее изготавливают из особых видов стекла, обладающих улучшенными показателями:

• высокая степень термоустойчивости;
• небольшой коэффициент теплового расширения;
• инертность по отношению к химическим веществам;
• полная прозрачность;
• механическая прочность;
• отсутствие сколов и трещин.

Одними из лучших физико-механических и химических характеристик обладает посуда изборосиликатного стекла. Оно обладает высокой химической устойчивостью к воздействию:

• кислот;
• щелочей;
• солей;
• органических растворителей.

По цене оно намного дешевле кварцевого и поэтому очень часто используется в лабораториях. Его широко применяют при изготовлении:

• пробирок;
• колб;
• чаш;
• стаканов;
• пипеток;
• пластин;
• наконечников.

Кварцевое стекло используют тогда, когда положительных качеств боросиликатного недостаточно.

Преимущества:

• можно нагревать до температуры 1100 градусов по Цельсию (боросиликатное начинает размягчаться уже при 500 градусах);
• температура плавления доходит до 1500°С;
• обладает самым низким коэффициентом теплового расширения.

Недостатки:

• цена намного дороже, чем у боросиликатного;
• высокая хрупкость.

Теги