تنظيف الأواني الزجاجية
المصدر: Vy M. Dong و Daniel Kim ، قسم الكيمياء ، جامعة كاليفورنيا ، إيرفين ، كاليفورنيا
يدور التخليق العضوي حول تحويل الكاشف المتاح بسهولة إلى منتج أك…
اعتبارات عامة: في حين أن بعض حلول التنظيف أدناه غير ضارة ملامسة الجلد ، فمن الحكمة دائما ارتداء قفازات مقاومة للمواد الكيميائية ومعطف أمان المختبر وحماية العين.
1. الإجراء العام لجميع الأواني الزجاجية
ملاحظة: تنطبق هذه الطريقة على قضبان التحريك والملاعق والقمع وغيرها من المعدات القابلة لإعادة الاستخدام. يمكن استخدامه أيضا مع أي من طرق الغسيل الأخرى الموضحة أدناه.
- لإزالة أي زيوت عضوية زائدة ، اشطف الأواني الزجاجية لفترة وجيزة بمذيب عضوي مثل الأسيتون. يجب أن يدخل شطف الأسيتون في النفايات العضوية.
- باستخدام ماء الصنبور الدافئ ، استخدم فرشاة مناسبة وماء صابون لفرك الأواني الزجاجية المنحنية من الداخل.
- قم بإزالة رغوة الصابون باستخدام ماء الصنبور الدافئ.
- لتجنب بقع الماء العسر ، استخدم الماء منزوع الأيونات أو ماء التناضح العكسي لغسل ماء الصنبور.
- اشطفه مرة أخرى بالأسيتون لإزالة الماء. تساعد هذه الخطوة على تسريع عملية تجفيف الزجاج.
2. غسل الحمض العام
ملاحظة: يمكن إزالة بعض المخلفات العضوية والأملاح المعدنية والقواعد العالقة باستخدام محلول حمضي خفيف. عند الانتهاء ، يمكن تخفيف الأحماض غير المؤكسدة والتخلص منها في البالوعة ( على سبيل المثال ، حمض الهيدروكلوريك). يجب تحييد الأحماض الأخرى مثل حمض الأسيتيك ، وهو حمض عضوي ، وإضافتها إلى حاويات النفايات السائلة ذات الأساس المائي. عادة ما يتم استخدام بيكربونات الصوديوم لإخماد وتحييد الأحماض لأن لها مؤشرا مرئيا خاصا بها: ينتج تفاعل بيكربونات الصوديوم والحمض غاز ثاني أكسيد الكربون 2 ، وبالتالي فإن الفقاعات تشير إلى أنه لا يزال هناك حمض في المحلول. بمجرد إضافة بيكربونات الصوديوم وعدم ملاحظة فقاعات ، يتم تحييد المحلول. يمكن وضع كل هذا في النفايات المائية.
- اصنع محلول 1 M HCl (aq.) أو 5٪ v / v حمض الخليك في ماء التناضح منزوع الأيونات أو العكسي.
- داخل غطاء الدخان ، أضف بعضا من محلول التنظيف الحمضي إلى الأواني الزجاجية وقم بتدوير المحلول لتغطية المناطق المتسخة. من المفيد أحيانا استخدام فرشاة تنظيف أو ماصة أو ملعقة أو صوتنة.
- قم بتحييد الغسيل الحمضي قبل إضافته إلى النفايات المائية (محلول بيكربونات الصوديوم سيعمل على تحييد الحمض).
- نظف الأواني الزجاجية وفقا للطريقة العامة المذكورة أعلاه.
3. حمام القاعدة
ملاحظة: بشكل عام ، إذا كانت هناك قطعة من الأواني الزجاجية لا يمكن تنظيفها بالماء الحمضي والصابون ، فقد يساعد نقع الأواني الزجاجية في الحمام الأساسي. الحمام الأساسي أساسي وكاوي بقوة. يجب توخي الحذر لمنع أي انسكابات. ومع ذلك ، يمكن غسل كميات صغيرة بالكامل باستخدام الماء. يمكن تحييد الانسكابات الخطيرة بحمض الأسيتيك وإزالتها. يجب تحييد الحمام الأساسي والتخلص منه بالنفايات المائية.
ملاحظة: لا ينبغي تنظيف الفركات الزجاجية باستخدام حمام أساسي.
- في دلو تنظيف مخصص ( على سبيل المثال ، دلو طلاء سعة 6 جالون) ، أضف حوالي 2 M محلول KOH (هيدروكسيد البوتاسيوم) في IPA (كحول الأيزوبروبيل ؛ 2-بروبانول). يمكن استبدال IPA بالميثانول أو الإيثانول. استخدم غطاء لتأخير التبخر.
- نظف الأواني الزجاجية وفقا للطريقة العامة المذكورة أعلاه.
- انقع الأواني الزجاجية بعناية في الحمام الأساسي مع التأكد من إزالة أكبر قدر ممكن من الهواء (من الأفضل نقعها طوال الليل).
- عند إزالة الأواني الزجاجية من الدلو ، اسكب مرة أخرى في الدلو أي من محلول الحمام الأساسي داخل الأواني الزجاجية. ثم خذ الأواني الزجاجية واشطف أي محلول أساسي متبقي في الحوض بماء التناضح منزوع الأيونات أو العكسي.
- يجف بالأسيتون.
4. أكوا ريجيا
ملحوظة: تشتهر أكوا ريجيا بخصائصها في إذابة المعادن. هذا الغسيل الحمضي شديد الحموضة ومؤكسد وكاوي. يجب توخي الحذر لمنع أي انسكابات أو ملامسة للجلد. الكميات الصغيرة التي تلامس الجلد تسبب الحكة ويجب غسلها تماما عن طريق شطف المنطقة تحت الماء لمدة 15 دقيقة. يمكن تحييد الانسكابات الخطيرة باستخدام NaHCO 3 (بيكربونات الصوديوم) وإزالتها. تنتج أكوا ريجيا أبخرة ويجب التعامل معها داخل غطاء الدخان. يمكن أن يؤدي أيضا إلى تآكل الفولاذ المقاوم للصدأ. يجب تحييد أكوا ريجيا ببيكربونات الصوديوم قبل إضافتها إلى النفايات المائية.
- اصنع دفعات صغيرة من أكوا ريجيا باستخدام نسبة 3: 1 من حمض النيتريك إلى حمض الهيدروكلوريك (HNO 3 : HCl).
ملاحظة: كلا الحمضين واضحان ولكن عند الخلط سوف يدخن ويتحول إلى اللون البرتقالي الداكن. - أضف أكوا ريجيا عن طريق الماصة أو عن طريق السكب بعناية ، وقم بتحريكها لإذابة المعادن المتبقية.
- قم بإزالة معظم أكوا ريجيا عن طريق سكبها في حاوية ثانية سيتم معالجتها والتخلص منها في النفايات المائية.
- نظف الأواني الزجاجية وفقا للطريقة العامة كما هو موضح أعلاه.
5. تنظيف الوصلات الأرضية الزجاجية
ملاحظة: يمكن أن تتعطل المفاصل الأرضية بسهولة. تتمثل إحدى طرق منع هذه المشكلة في التأكد من نظافة جميع المفاصل. عندما تكون نظيفة ، تكون الوصلات الزجاجية الأرضية بيضاء بلورية المظهر. تشير المفاصل الصافية عادة إلى كميات صغيرة من الزيوت والشحوم التي يمكن أن تلوث البيانات الطيفية والمركب المطلوب.
- نظف الوصلات الزجاجية الأرضية بعد تنظيف الأواني الزجاجية بإحدى الطرق المذكورة أعلاه.
- قم بتنظيف الوصلات الزجاجية الأرضية من الداخل (قد يكون هذا صعبا). أفضل طريقة هي استخدام منشفة ورقية مبللة بخلات الإيثيل (EtOAc) وملعقة صغيرة.
- قم بتنظيف الجزء الخارجي من الوصلات الزجاجية الأرضية بسهولة باستخدام منشفة ورقية مبللة بأسيتات الإيثيل.
- بلل طرف منشفة ورقية باستخدام EtOAc واستخدم الملعقة للوصول إلى حواف المفصل.
- لاحظ أن أسيتات الإيثيل تتبخر في ثوان وتكشف عن مفصل زجاجي أرضي أبيض بلوري.
ملاحظة: سيعمل أي مذيب متطاير آخر ، مثل الهكسانات. ومع ذلك ، فإن أسيتات الإيثيل أكثر خضرة وأمانا في الاستخدام من الهكسانات.
6. إزالة المياه
ملاحظة: بعض التفاعلات حساسة جدا للماء. حتى الرطوبة من الهواء يمكن أن تؤدي إلى رد فعل فاشل. لذلك ، من المهم طرد الماء وإبعاد الهواء الخارجي عن داخل الأواني الزجاجية. بعض الأواني الزجاجية مثل مكثفات الارتجاع هشة ولا يمكن وضعها تحت الفراغ. لهذا السبب ، يفضل استخدام الفرن. اعلم أن المشابك التي تثبت الوصلات بين تركيبتين زجاجيتين عادة ما تكون مصنوعة من البلاستيك وستذوب إذا تم وضعها تحت الحرارة.
- استخدم إحدى الطرق الثلاث لتسخين الأواني الزجاجية بما يكفي لإزالة الماء:
a. فرن (يستخدم للأواني الزجاجية)
b. مسدس حراري
c. فوق لهب ساخن - في حالة التسخين باستخدام مسدس حراري أو لهب ، ضع الأواني الزجاجية تحت الفراغ (باستخدام قضيب التقليب). يؤدي ذلك إلى سحب بخار الماء من القارورة أثناء التجفيف.
- في حالة استخدام الفرن ، ضع الأواني الزجاجية مع لوح التقليب في الفرن واتركها لمدة 30-60 دقيقة تقريبا (أو أكثر). عند الإزالة ، استخدم قفازات الفرن ، وقم بتغطية الأواني الزجاجية بسرعة بحاجز وتدفق النيتروجين عبر الأواني الزجاجية وهي لا تزال ساخنة. يساعد النيتروجين على إزالة أي هواء خارجي يحتوي على كمية صغيرة من بخار الماء ؛ من المهم تنفيذ هذه الخطوة عندما تكون الأواني الزجاجية ساخنة لأن بخار الماء سيظل في مرحلة الغاز. إذا سمح له بالتبريد ، فسوف يتكثف بخار الماء على السطح الزجاجي.
- تعامل مع الأواني الزجاجية بأمان لإعداد رد الفعل بمجرد أن تبرد الأواني الزجاجية للمس (في هذه المرحلة ، سيتم إثراء الجزء الداخلي من الأواني الزجاجية بغاز خامل ويجب ألا يحتوي على ماء).
تسجيل الدخول أو للوصول إلى المحتوى الكامل. تعرّف على المزيد حول وصول مؤسستك إلى محتوى JoVE هنا
الأواني الزجاجية النظيفة ضرورية لفعالية وكفاءة التخليق الكيميائي.
يدور التخليق العضوي حول تحويل الكاشف المتاح بسهولة إلى منتج أكثر قيمة. يمكن أن يؤثر أي مصدر للتلوث ، مثل الأواني الزجاجية المتسخة ، على التفاعل ويجعل عزل المنتج النهائي أكثر صعوبة.
فقط لأن قطعة من الأواني الزجاجية تبدو نظيفة ، لا يعني أنها كذلك. عندما تكون في شك ، قم بتنظيفه.
سيوضح هذا الفيديو العديد من طرق التنظيف الأساسية للأواني الزجاجية المستخدمة في تفاعلات الكيمياء العضوية.
سنبدأ مسحنا بطريقة عامة تستخدم لتنظيف جميع الأواني الزجاجية.
أولا ، اشطف الأواني الزجاجية بمذيب عضوي - مثل الأسيتون - لإزالة أي زيوت عضوية زائدة. قم بإيداع هذا الشطف في حاوية الأمان المناسبة.
بعد ذلك ، اخلطي ماء الصنبور الدافئ والصابون. باستخدام هذا وفرشاة مناسبة ، افرك الجزء الداخلي من الأواني الزجاجية. ثم اشطفها بماء الصنبور الدافئ لإزالة الصابون.
اغسل ماء الصنبور بالماء منزوع الأيونات لتجنب بقع الماء العسر. أخيرا ، اشطف الأواني الزجاجية بالأسيتون لإزالة الماء منزوع الأيونات وتسريع عملية التجفيف. هذه الطريقة بمفردها كافية عندما لا تكون هناك حاجة إلى تقنية معينة لإزالة البقايا. عندما يتم استدعاء مثل هذه التقنية ، ستظل هذه الطريقة العامة مستخدمة بعد إزالة البقايا.
تتطلب بعض المخلفات العضوية والأملاح المعدنية والقواعد العالقة غسلا حمضيا خفيفا. يمكن سكب الأحماض غير المؤكسدة في البالوعة عند الانتهاء. من ناحية أخرى ، يجب تحييد الأحماض العضوية وترسبها في حاوية نفايات سائلة مائية.
للبدء ، قم بإعداد محلول حمض الهيدروكلوريك 1 متر في الماء منزوع الأيونات. ثم ، داخل غطاء الدخان ، أضف بعضا من هذا المحلول الحمضي إلى الأواني الزجاجية التي يتم تنظيفها. تأكد من تحريك المحلول إلى المناطق المتسخة. عند الانتهاء ، قم بإزالة المحلول الحمضي بشكل مناسب. أخيرا ، اغسل الأواني الزجاجية بالماء والصابون ، كما هو موضح في الإجراء العام لجميع الأواني الزجاجية.
قد يساعد نقع الأواني الزجاجية في الحمام الأساسي عندما لا يكون الغسيل الحمضي الخفيف والماء والصابون كافيين. يجب توخي الحذر ، لأن هذا الحمام أساسي وكاوي للغاية ، ويمكن أن يؤثر على الأواني الزجاجية التي تمت معايرتها بدقة.
للبدء ، أضف محلول 2 متر من هيدروكسيد البوتاسيوم في كحول الأيزوبروبيل إلى دلو تنظيف مخصص. بعد ذلك ، لإطالة عمر الحمام الأساسي ، قم بتنظيف الأواني الزجاجية باستخدام طريقة "الماء والصابون" العامة. بعد ذلك ، ضع الأواني الزجاجية بعناية في الحمام الأساسي ، مع التأكد من إزالة أكبر قدر ممكن من الهواء.
دع الأواني الزجاجية تنقع طوال الليل. بعد ذلك ، قم بإزالة الأواني الزجاجية بعناية من الدلو ، واسكب المحلول الأساسي مرة أخرى في الدلو. اشطفه بالماء منزوع الأيونات. يمكن استخدام الحمام الأساسي عدة مرات قبل استبداله.
أخيرا ، جفف الأواني الزجاجية بالأسيتون.
في الحالات التي تحتوي على المعادن المتبقية ، قد تكون هناك حاجة إلى أكوا ريجيا. يجب توخي الحذر ، لأن هذا الغسيل الحمضي شديد الحموضة ومؤكسد وكاوي ويمكن أن يؤدي إلى تآكل الفولاذ المقاوم للصدأ.
للبدء ، قم بإنشاء مجموعة صغيرة من أكوا ريجيا عن طريق خلط حمض النيتريك وحمض الهيدروكلوريك بنسبة 3 إلى 1. هذه الأحماض عديمة اللون ، ولكن عند مزجها سوف تدخن وتتحول إلى اللون البرتقالي الداكن.
بعد ذلك ، ضع ماصة الخليط في الأواني الزجاجية المتسخة. دوامة لإذابة المعادن المتبقية. بعد ذلك ، اسكب أكوا ريجيا في وعاء منفصل للعلاج.
تحييد أكوا ريجيا المستخدمة ببيكربونات الصوديوم. ثم قم بإيداع المحلول المحايد في حاوية نفايات مائية. باستخدام الطريقة العامة ، اغسل الأواني الزجاجية بالماء والصابون.
يمكن أن تتعطل الوصلات الأرضية الزجاجية بسهولة إذا لم يتم تنظيفها بشكل صحيح. الوصلات الزجاجية النظيفة بلورية في المظهر. من ناحية أخرى ، عادة ما تكون المفاصل المتسخة واضحة - مما يشير إلى التلوث بالزيت أو الشحوم.
أولا ، قم بتنظيف الأواني الزجاجية باستخدام الطريقة المناسبة. بعد ذلك ، استخدم منشفة ورقية مبللة بخلات الإيثيل وملعقة صغيرة لتنظيف الحواف من الداخل والخارج والحواف.
بعد ذلك ، اترك الأواني الزجاجية تجف.
في التفاعلات الحساسة للماء ، من المهم طرد الماء والحد من التعرض للهواء الخارجي. في حين أن هناك عدة طرق لإزالة الماء ، فإن استخدام الفرن هو الأكثر أمانا والمفضل.
للبدء ، ضع الأواني الزجاجية في الفرن. قم بتشغيل الفرن واترك الأواني الزجاجية بالداخل لمدة 30 إلى 60 دقيقة. بعد ذلك ، استخدم قفازات الفرن لإزالة الأواني الزجاجية.
غطاء سريع مع الحاجز. تدفق النيتروجين عبر الأواني الزجاجية وهي لا تزال ساخنة. بمجرد أن تبرد الأواني الزجاجية ، سيتم إثرائها بجو خامل لا يحتوي على بخار الماء. الأواني الزجاجية جاهزة الآن للاستخدام.
الآن بعد أن قمنا بمسح التقنيات الأكثر شيوعا المستخدمة لتنظيف الأواني الزجاجية المختبرية ، سنناقش بعض الأمثلة.
يعتمد التوليف الناجح للمنتج عالي النقاء على الأواني الزجاجية التي تم تنظيفها بشكل صحيح. في هذا المثال ، يتم تصنيع الجسيمات النانوية المعدنية ، ثم تغليفها في أنواع مختلفة من البوليمر.
أولا ، يتم تصنيع جزيئات الذهب النانوية في أواني زجاجية يتم تنظيفها باستخدام عملية أكوا ريجيا. بعد ذلك ، يتم عزل الجسيمات النانوية عن طريق الطرد المركزي.
ثم يتم نقل الجسيمات النانوية المعزولة إلى قارورة زجاجية تحتوي على محلول PSPAA للتغليف.
الأواني الزجاجية النظيفة مهمة أيضا في العديد من المجالات عند محاولة تحديد مركب ذي أهمية. على سبيل المثال ، يعد وجود أجهزة نظيفة أمرا مهما عند التحقيق في مسرح الجريمة. إذا لم يتم تنظيفها بشكل صحيح ، فقد تؤدي الملوثات إلى بيانات غير موثوقة.
لقد شاهدت للتو مقدمة JoVE لتنظيف الأواني الزجاجية. يجب أن تفهم الآن الغسيل الحمضي والحمامات الأساسية وإجراءات التنظيف العامة لجميع الأواني الزجاجية. شكرا للمشاهدة!
View the full transcript and gain access to JoVE Science Education videos
Q1: Why is clean glassware important in organic synthesis?
Clean glassware is crucial for the efficacy and efficiency of chemical synthesis. Contamination from dirty glassware can affect the reaction and make isolating the final product more challenging. Even glassware that looks clean may contain residues, so when in doubt, clean it to ensure successful synthesis.
Q2: What is the general method for cleaning all laboratory glassware?
The general cleaning method involves rinsing with an organic solvent like acetone to remove oils, scrubbing with warm soapy water using a brush, rinsing with warm tap water, washing with deionized water to avoid hard water stains, and finally rinsing with acetone to expedite drying. This method is sufficient for routine cleaning and is also used after specialized residue removal techniques.
Q3: When should you use an acid wash to clean glassware?
An acid wash is needed when organic residues, metal salts, or stuck-on bases cannot be removed by soapy water alone. Prepare a 1 M hydrochloric acid solution in deionized water, add it to the glassware in a fume hood, swirl to contact dirty areas, and dispose appropriately. Non-oxidizing acids can go down the drain, while organic acids must be neutralized first.
Q4: How does a base bath help clean heavily contaminated glassware?
A base bath uses a 2 M potassium hydroxide solution in isopropyl alcohol to remove stubborn residues when mild acid washes fail. After cleaning with soapy water, place glassware in the bath overnight to soak. The base bath can be reused multiple times, making it cost-effective for routine laboratory use.
Q5: What is aqua regia and when is it used for glassware cleaning?
Aqua regia is a mixture of nitric and hydrochloric acid in a 3:1 ratio, used to remove residual metals from glassware. When mixed, these colorless acids fume and turn dark orange. After pipetting into dirty glassware and swirling to dissolve metals, neutralize the used aqua regia with sodium bicarbonate before depositing in an aqueous waste container.
Q6: How do you prevent glass ground joints from becoming stuck?
Clean glass joints appear frosted, while dirty joints are clear due to oil or grease contamination. After cleaning glassware with an appropriate method, use a paper towel soaked in ethyl acetate and a small spatula to clean the inside, outside, and edges of the joint. Allow the glassware to dry completely to prevent sticking.
Q7: Why is oven drying preferred for water-sensitive reactions?
Oven drying is the safest and preferred method to remove water and limit air exposure in water-sensitive reactions. Place glassware in an oven at 30 to 60 minutes, then quickly cap with a septum and flow nitrogen through while hot. Once cooled, the glassware contains an inert atmosphere with no water vapor, ready for polymerization types polymerizations and applications.