Vetreria di laboratorio e relativi usi

La vetreria è stata a lungo un componente fondamentale del laboratorio di chimica.

La popolarità di lunga data del vetro è rimasta alta perché è relativamente inerte, altamente resistente, facilmente personalizzabile e poco costoso.

A causa di queste caratteristiche desiderabili, il vetro è stato utilizzato per creare un vasto assortimento di apparecchi. Non avere familiarità con questa attrezzatura potrebbe portare a confusione, uso improprio e disastri. Pertanto, è necessaria una solida conoscenza della vetreria per garantire la sicurezza e il successo in laboratorio.

Questo video esplorerà molti dei pezzi comuni di vetreria trovati in laboratorio.

La vetreria da laboratorio è prodotta con diverse composizioni, ognuna delle quali possiede proprietà uniche utili in diverse condizioni sperimentali.

Le apparecchiature realizzate in vetro di consumo o "soda-calcico" sono le meno costose e sono adeguate per molte applicazioni. Tuttavia, rapidi sbalzi di temperatura possono causare la rottura di questo vetro.

Il vetro borosilicato, che presenta una scarsa dilatazione termica, è preferito in condizioni di stress termico. Questo vetro è prodotto attraverso l'aggiunta di piccole quantità di boro ed è spesso utilizzato in prodotti da forno, come il Pyrex.

Tuttavia, sia il vetro borosilicato che quello standard contengono impurità, con conseguente riduzione della qualità ottica. Pertanto, un vetro composto esclusivamente da silicio e ossigeno viene utilizzato in situazioni che richiedono che il vetro sia trasparente alla luce UV. Questo è noto come silice fusa o quarzo fuso.

Ora che hai compreso i diversi tipi di vetro utilizzati in laboratorio, diamo un'occhiata alla vetreria comune, nonché agli accessori correlati.

Inizieremo la nostra indagine con la vetreria utilizzata per l'analisi qualitativa. Tutte le misurazioni, o graduazioni, su questa apparecchiatura sono approssimative e sono utilizzate al meglio per procedure che non richiedono alti livelli di precisione. Innanzitutto, il bicchiere, uno dei pezzi di vetro più comuni, è disponibile in una gamma di dimensioni. I becher sono spesso utilizzati per contenere, mescolare e riscaldare i reagenti. La maggior parte ha un piccolo labbro per versare i liquidi.

Le provette, che sono recipienti cilindrici relativamente piccoli, vengono utilizzate anche per conservare, riscaldare e miscelare sostanze chimiche. Il loro design consente di manipolare, conservare e osservare facilmente più campioni contemporaneamente.

Gli occhiali da orologio vengono utilizzati quando è necessaria una grande superficie per un piccolo volume di liquido. Questo è comune per le procedure di cristallizzazione ed evaporazione. Gli occhiali da orologio possono essere utilizzati anche come coperture per i bicchieri.

Il piatto di cristallizzazione è simile al vetro dell'orologio, dimostrando un'ampia superficie per i liquidi. Tuttavia, è più comunemente usato come contenitore per i processi del bagno. Infine, il pallone. Ogni tipo di pallone è sagomato per il suo scopo, ma tutti sono progettati con corpi larghi e colli stretti, che consentono di miscelare il contenuto senza fuoriuscire. Sono inoltre facilmente dotati di tappi. Il pallone di Erlenmeyer è il più comune. Il fondo piatto ne consente il riscaldamento diretto e l'utilizzo in semplici procedure di ebollizione e condensazione.

Successivamente, esamineremo la vetreria utilizzata per misurare con precisione i liquidi. Il cilindro graduato viene utilizzato per misurare volumi semiprecisi e consegnarli a un altro contenitore. La superficie della maggior parte dei liquidi forma un menisco concavo in vetreria stretta. Il volume deve essere letto in basso per la precisione.

Mentre il cilindro graduato è versatile, la vetreria volumetrica viene utilizzata quando è richiesto un livello di precisione più elevato. La vetreria volumetrica può essere di un ordine di grandezza più precisa di un cilindro graduato. Ogni pezzo è contrassegnato con "TD" o "TC". Se l'apparecchiatura è calibrata per il trasporto del volume misurato, viene contrassegnata con "TD" per "Da consegnare". Al contrario, altri pezzi di vetreria volumetrica sono calibrati solo per essere accurati mentre tengono premuto il volume misurato e sono contrassegnati con "TC" per "Da contenere".

Il matraccio tarato viene utilizzato per realizzare e contenere soluzioni di volumi precisi. Questo viene fatto sciogliendo prima il soluto e quindi aggiungendo solvente alla graduazione per diluire al volume previsto.

A differenza degli apparecchi che sono accurati solo per contenere, la pipetta volumetrica viene utilizzata per erogare un volume specifico con un alto grado di precisione. Un bulbo viene utilizzato per aspirare il liquido, mai per bocca.

La buretta viene utilizzata per erogare volumi di liquido variabili, ma precisi, controllati con il rubinetto. Viene spesso utilizzato negli esperimenti di titolazione.

Successivamente, la nostra indagine riguarderà la vetreria che ha usi procedurali più specifici.

In primo luogo, il pallone a fondo tondo, o pallone bollente, è progettato per consentire un riscaldamento e un'agitazione uniformi, per guidare le reazioni chimiche. Per evitare fuoriuscite, non deve mai essere riempito a più del 50% del suo volume totale.

Sebbene gli imbuti tradizionali abbiano una forma familiare, ci possono essere variazioni a seconda della loro destinazione d'uso. Ad esempio, gli imbuti utilizzati per la filtrazione a gravità sono dotati di carta da filtro piegata. Gli imbuti per polveri hanno steli più larghi progettati per l'erogazione di solidi e liquidi viscosi.

L'imbuto separatore viene utilizzato nelle estrazioni liquido-liquido per separare liquidi immiscibili di diversa densità. Ha una forma specializzata, con una parte superiore larga per la miscelazione e una parte inferiore stretta che porta a un rubinetto per la separazione. Il pallone e l'imbuto Büchner sono utilizzati per la filtrazione sotto vuoto. L'imbuto è tipicamente in ceramica, con fori delle dimensioni di uno spillo sul fondo piatto. È inserito nel pallone con un collare in gomma per garantire una tenuta ermetica. La fiaschetta assomiglia a un Erlenmeyer nella forma, ma ha un braccio laterale spinato per il tubo di aspirazione.

In alcuni processi chimici, potrebbe essere necessario sigillare, collegare o supportare la vetreria da laboratorio. La sigillatura della vetreria viene in genere eseguita con un tappo. La gomma e il neoprene sono utilizzati in pezzi con colli standard. Possono essere realizzati con fori per consentire l'inserimento di tubi, termometri o agitatori, pur garantendo una chiusura ermetica.

I tappi di vetro vengono utilizzati per sigillare le apparecchiature con raccordi in vetro smerigliato. Questi forniscono una forte tenuta, ma la possibilità di grippaggio da vetro a vetro richiede l'uso di grasso per giunti. Il grasso per giunti deve essere utilizzato anche quando si collegano insieme due pezzi di vetreria. Tuttavia, poiché questi giunti non sono meccanicamente resistenti, vengono utilizzate clip di collegamento in plastica per evitare che si separino.

Quando è necessario un supporto strutturale aggiuntivo, la vetreria viene spesso bloccata in posizione. I morsetti forniscono questo supporto collegandosi al collo di un pezzo su un'estremità e a un supporto per storta sull'altra. Mentre alcuni articoli in vetro dovrebbero essere sempre fissati, il bloccaggio può anche essere utilizzato per garantire che i componenti rimangano in posizione verticale durante una procedura.

Ora che abbiamo esaminato molti dei pezzi di vetro trovati nei laboratori professionali, discuteremo alcuni dei loro numerosi usi.

L'osservazione delle reazioni spontanee che si verificano in natura può essere eseguita in laboratorio replicando le loro condizioni originali. La vetreria è vitale per queste indagini a causa della sua natura inerte e durevole.

Nell'esperimento di Miller-Urey, l'ambiente della Terra primordiale è stato simulato in un pallone a fondo tondo per studiare la sintesi abiotica di composti organici. Un grande collettore di vetreria ad incastro aiutava a fornire i gas atmosferici necessari, che venivano poi innescati, simulando l'illuminazione. Il prodotto è stato pipettato dal pallone per evitare contaminazioni e conservato per ulteriori indagini.

Quando si sintetizzano molecole organiche, è spesso necessario applicare calore per lunghi periodi di tempo. In questo esempio, è stata eseguita una reazione di accoppiamento incrociato carbonio-carbonio utilizzando un apparecchio costituito da tre pezzi di vetreria. L'apparato, costituito da un pallone a fondo tondo, un condensatore a riflusso e un gorgogliatore d'olio, consente di far bollire la soluzione all'infinito, senza perdere volume o modificare la pressione.

Hai appena visto l'introduzione di JoVE alle comuni attrezzature da laboratorio in vetro e ai loro usi. Ora dovresti avere familiarità con la vetreria utilizzata per applicazioni qualitative, di misurazione e procedurali.

Grazie per l'attenzione!