Cristalería de laboratorio y usos comunes

La cristalería ha sido durante mucho tiempo un componente central del laboratorio de química.

La popularidad del vidrio se ha mantenido alta porque es relativamente inerte, muy duradero, fácilmente personalizable y económico.

Debido a estos rasgos deseables, el vidrio se ha utilizado para crear una amplia variedad de aparatos. No estar familiarizado con este equipo podría llevar a confusión, mal uso y desastre. Por lo tanto, es necesario un sólido conocimiento de la cristalería para garantizar la seguridad y el éxito en el laboratorio.

Este video explorará muchas de las piezas comunes de cristalería que se encuentran en el laboratorio.

La cristalería de laboratorio se fabrica con diferentes composiciones, cada una de las cuales posee propiedades únicas que son útiles en diferentes condiciones experimentales.

Los equipos hechos de vidrio de grado de consumo, o "cal sódica", son los menos costosos y son adecuados para muchas aplicaciones. Sin embargo, los cambios rápidos de temperatura pueden hacer que este vidrio se agriete.

El vidrio de borosilicato, que exhibe poca expansión térmica, es preferible en condiciones de estrés térmico. Este vidrio se fabrica mediante la adición de pequeñas cantidades de boro y se usa a menudo en utensilios para hornear, como Pyrex.

Sin embargo, tanto el borosilicato como el vidrio estándar contienen impurezas, lo que reduce la calidad óptica. Por lo tanto, un vidrio compuesto puramente de silicio y oxígeno se utiliza en situaciones que requieren que el vidrio sea transparente a la luz ultravioleta. Esto se conoce como sílice fundida o cuarzo fundido.

Ahora que comprende los diferentes tipos de vidrio que se usan en el laboratorio, echemos un vistazo a la cristalería común, así como a la parafernalia relacionada.

Comenzaremos nuestra encuesta con la cristalería utilizada para el análisis cualitativo. Todas las mediciones, o graduaciones, de este equipo son aproximadas y se utilizan mejor para procedimientos que no requieren altos niveles de precisión. En primer lugar, el vaso de precipitados, una de las piezas más comunes de cristalería, está disponible en una variedad de tamaños. Los vasos de precipitados se utilizan a menudo para retener, mezclar y calentar reactivos. La mayoría tiene un pequeño labio para verter líquidos.

Los tubos de ensayo, que son recipientes cilíndricos relativamente pequeños, también se utilizan para almacenar, calentar y mezclar productos químicos. Su diseño permite manipular, almacenar y observar fácilmente varias muestras a la vez.

Las gafas de reloj se utilizan cuando se necesita una gran superficie para un pequeño volumen de líquido. Esto es común para los procedimientos de cristalización y evaporación. Las gafas de reloj también se pueden utilizar como fundas para vasos de precipitados.

El plato de cristalización es similar al cristal del reloj, lo que demuestra una gran superficie para líquidos. Sin embargo, se usa más comúnmente como recipiente para los procesos de baño. Por último, el matraz. Cada tipo de matraz tiene la forma adecuada a su propósito, pero todos están diseñados con cuerpos anchos y cuellos estrechos, lo que permite que el contenido se mezcle sin derramarse. También se pueden equipar fácilmente con tapones. El matraz Erlenmeyer es el más común. El fondo plano permite calentarlo directamente y utilizarlo en procedimientos simples de ebullición y condensación.

A continuación, revisaremos la cristalería utilizada para medir líquidos con precisión. El cilindro graduado se utiliza para medir volúmenes semiprecisos y entregarlos a otro contenedor. La superficie de la mayoría de los líquidos forma un menisco cóncavo en una cristalería estrecha. El volumen debe leerse en la parte inferior para mayor precisión.

Si bien el cilindro graduado es versátil, la cristalería volumétrica se utiliza cuando se requiere un mayor nivel de precisión. La cristalería volumétrica puede ser un orden de magnitud más precisa que un cilindro graduado. Cada pieza está marcada con "TD" o "TC". Si el equipo está calibrado para transportar el volumen medido, se marca como "TD" para "Entregar". Por el contrario, otras piezas de cristalería volumétrica solo están calibradas para ser precisas mientras se mantiene el volumen medido, y están marcadas como "TC" para "Contener".

El matraz aforado se utiliza para hacer y contener soluciones de volúmenes precisos. Esto se hace primero disolviendo el soluto y luego agregando solvente a la graduación para diluir hasta el volumen previsto.

A diferencia de los aparatos que solo son precisos para contener, la pipeta volumétrica se utiliza para administrar un volumen específico con un alto grado de precisión. Se utiliza una bombilla para extraer el líquido, nunca por la boca.

La bureta se utiliza para suministrar volúmenes de líquido variables, pero precisos, controlados con la llave de paso. A menudo se utiliza en experimentos de valoración.

A continuación, nuestra encuesta cubrirá la cristalería que tiene usos de procedimiento más específicos.

En primer lugar, el matraz de fondo redondo, o matraz hirviendo, está diseñado para permitir un calentamiento y agitación uniformes, para impulsar las reacciones químicas. Para evitar derrames, nunca debe llenarse a más del 50% de su volumen total.

Si bien los embudos tradicionales tienen una forma familiar, puede haber variaciones según el uso previsto. Por ejemplo, los embudos utilizados para la filtración por gravedad están equipados con papel de filtro doblado. Los embudos de polvo tienen tallos más anchos diseñados para dispensar sólidos y líquidos viscosos.

El embudo separador se utiliza en extracciones líquido-líquido para separar líquidos inmiscibles de diferentes densidades. Tiene una forma especializada, con una parte superior ancha para mezclar y una parte inferior estrecha que conduce a una llave de paso para la separación. El matraz y el embudo Büchner se utilizan para la filtración al vacío. El embudo es típicamente de cerámica, con agujeros del tamaño de un alfiler en su parte inferior plana. Se instala en el matraz con un collar de goma para proporcionar un sello hermético. El matraz tiene una forma similar a la de un Erlenmeyer, pero tiene un brazo lateral con púas para la manguera de vacío.

En algunos procesos químicos, es posible que sea necesario sellar, conectar o apoyar el material de vidrio de laboratorio. El sellado de la cristalería generalmente se realiza con un tapón. El caucho y el neopreno se utilizan en piezas con cuellos estándar. Pueden fabricarse con orificios para permitir la inserción de tubos, termómetros o agitadores, sin dejar de proporcionar un sello hermético.

Los tapones de vidrio se utilizan para sellar equipos con accesorios de vidrio esmerilado. Estos proporcionan un sellado fuerte, pero la posibilidad de agarrotamiento de vidrio a vidrio requiere el uso de grasa para juntas. También se debe usar grasa para juntas cuando se conectan dos piezas de cristalería entre sí. Sin embargo, debido a que estas uniones no son mecánicamente fuertes, se utilizan clips de conexión de plástico para evitar que se separen.

Cuando se necesita un soporte estructural adicional, la cristalería a menudo se sujeta en su lugar. Las abrazaderas proporcionan este soporte conectándose al cuello de una pieza en un extremo y a un soporte de retorta en el otro. Si bien algunos artículos de vidrio siempre deben estar asegurados, también se puede usar la sujeción para garantizar que los componentes permanezcan en posición vertical durante un procedimiento.

Ahora que hemos examinado muchas de las piezas de cristalería que se encuentran en los laboratorios profesionales, discutiremos algunos de sus muchos usos.

La observación de las reacciones espontáneas que ocurren naturalmente se puede realizar en el laboratorio replicando sus condiciones originales. La cristalería es vital para estas investigaciones debido a su naturaleza inerte y duradera.

En el experimento de Miller-Urey, se simuló el entorno de la Tierra primitiva en un matraz de fondo redondo para investigar la síntesis abiótica de compuestos orgánicos. Un gran colector de cristalería entrelazada ayudaba a proporcionar los gases atmosféricos necesarios, que luego se encendían, simulando la iluminación. El producto se pipeteó fuera del matraz para evitar la contaminación y se almacenó para su posterior investigación.

Al sintetizar moléculas orgánicas, a menudo es necesario aplicar calor durante largos períodos de tiempo. En este ejemplo, se realizó una reacción de acoplamiento cruzado carbono-carbono utilizando un aparato hecho de tres piezas de vidrio. El aparato, hecho de un matraz de fondo redondo, un condensador de reflujo y un burbujeador de aceite, permite hervir la solución indefinidamente, sin perder volumen ni cambiar la presión.

Acabas de ver la introducción de JoVE a los equipos de laboratorio de vidrio comunes y sus usos. Ahora debería estar familiarizado con la cristalería utilizada para aplicaciones cualitativas, de medición y de procedimiento.

¡Gracias por mirar!