1.1: Vidraria de laboratório comuns e seus usos

1. Vidros para usos qualitativos

1. Copos
   1. O béquer é uma das peças mais comuns de vidro no laboratório. É um recipiente cilíndrico simples usado para conter sólidos e líquidos com tamanhos que variam de muito pequeno (10 mL) a muito grande (4.000 mL). Tem um lábio para facilitar o derramamento e decantação de líquidos. As graduações são aproximadas, mas muito úteis quando volumes exatos não são necessários.
2. Frascos
   1. Os frascos são projetados para que o conteúdo possa ser girado sem derramar. Eles também são facilmente equipados com rolhas e muitas vezes têm o tamanho da rolha escrito diretamente no frasco.
   2. Frasco de Erlenmeyer
      1. O mais comum de todos os frascos, o frasco de Erlenmeyer tem um fundo plano com graduações aproximadas. A parte inferior plana permite que o frasco de Erlenmeyer seja diretamente aquecido e usado em procedimentos simples de refluxo (ebulição) e condensação.
   3. Frasco de Florença
      1. O frasco de Florença é um híbrido entre o fundo redondo e o frasco de Erlenmeyer e varia de algumas centenas de mililitros a alguns litros de tamanho. Os frascos de Florença podem ter um fundo plano ou um fundo redondo, de modo que as aplicações variam de aquecimento direto ao uso de um manto de aquecimento. Ele não tem uma junta de vidro moído, por isso uma rolha é usada para selar o recipiente. A forma arredondada é melhor para aplicações que envolvem ebulição.
3. Tubos de ensaio
   1. Os tubos de ensaio são vasos cilíndricos relativamente pequenos usados para armazenar, aquecer e misturar produtos químicos. Embora o tubo de ensaio venha em tamanhos específicos, é tipicamente usado em procedimentos observacionais qualitativos.
4. Relógio de Vidro
   1. O vidro do relógio é usado quando uma área de superfície alta é necessária para um pequeno volume de líquido. Isso é comum para cristalizar e evaporar, bem como outros procedimentos qualitativos. Os óculos de relógio também podem ser usados como capas para béquers, mas não frascos.
5. Prato de cristalização
   1. A placa de cristalização é um híbrido entre um vidro de relógio e a placa de Petri (comum em procedimentos biológicos). Tem uma baixa relação altura-largura, o que significa que os lados são muito baixos em comparação com a largura do vaso. Isso permite áreas de superfície elevada para evaporação, mas o prato de cristalização é mais comumente usado como um recipiente de curto prazo para líquidos em uma variedade de processos de banho (água, ácido ou óleo).

2. Vidros para medição

1. Cilindro graduado
   1. O cilindro graduado é usado para medir um volume semi-preciso de líquido. Embora não seja tão preciso quanto vidros volumoscos, é muito mais preciso e preciso do que um béquer ou frasco (para dentro de 1%). Os volumes são medidos até o fundo do menisco para soluções aquosas e o topo do menisco para soluções hidrofóbicas não aquosas. Os cilindros graduados são peças de uso geral de vidros "TD", onde o volume de entrega é importante. Níveis mais elevados de precisão requerem vidros volumosos.
2. Vidros volumosos
   1. Usado para fazer soluções padronizadas (de alta precisão), onde a precisão é conhecida por quatro figuras significativas.
   2. Frascos
      1. Frascos volumosos são um pilar na preparação de qualquer solução padronizada. Uma vez que os volumes não são necessariamente aditivos, o frasco volumoso é usado para fazer soluções de volumes precisos. A marca gravada no pescoço do vidro significa o volume para alta precisão na temperatura especificada. Uma solução é preparada adicionando solvente suficiente para dissolver o soluto, em seguida, o soluto é adicionado e dissolvido. A solução é então diluída para a marca usando o solvente. A solução é misturada ao longo do processo de diluição e às vezes requer ser colocada em um banho de gelo no caso de dissolução exotérmica (ácidos ou bases tipicamente fortes). Os frascos volumosos variam em tamanho de 1 mL a 4.000 mL e maiores.
3. Pipetas
   1. As pipetas volumétricas são conhecidas por alta precisão, como frascos volumosos, mas são usadas para distribuir líquidos, tipicamente na preparação de soluções em um frasco volumoso. A pipeta também tem uma marca gravada denotando um volume preciso, e a solução é atraída para a pipeta usando uma lâmpada de pipeta, nunca pela boca.
4. Micropipettas
   1. Micropipettos são uma classe especializada de pipetas volumosas usadas para volumes muito pequenos de 1 μl a 1.000 μL. O micropipette usa pontas descartáveis de plástico, mas estas podem ser reutilizadas em situações apropriadas. A maioria dos micropipettos tem uma gama ajustável de volumes usando retirada separada e dispensa ações no corpo da pipeta. O mecanismo de ajuste, determinação de limites de volume e ejetação de pontas descartáveis varia de acordo com o fabricante.
5. Burettes
   1. O burette é um pedaço analítico de vidro usado para dispensar volumes variáveis (mas precisos) de líquidos. Comumente encontrado em química analítica, o burete é usado em uma variedade de experimentos de titulação.

3. Vidros processuais

1. Frascos de fundo redondo (boiling)
   1. Frascos de fundo redondo, ou frascos ferventes, são tipicamente encontrados em experimentos de síntese, uma vez que a forma redonda permite até mesmo aquecimento e agitação. O pescoço normalmente tem uma articulação de vidro moído feminino e pode ser anexado a condensadores e outros pedaços de vidro. Para evitar derramamentos, o volume da solução não deve exceder 50% do volume de frascos. Os tamanhos variam de 50 mL a 20.000 mL.
2. Funil Separador
   1. Embora mais comum ao laboratório de química orgânica, o funil separador é usado para separar líquidos de diferentes densidades e solubilidades. A parte inferior do funil separador é muito estreita e leva a uma torneira, permitindo separações precisas de líquidos, enquanto a parte superior é muito larga para facilidade em agitar e misturar.
3. Frasco de filtro (Büchner) (usado para filtragem de vácuo)
   1. O frasco de filtro parece um frasco de Erlenmeyer, mas tem uma farpa de mangueira perto do topo para prender uma mangueira de vácuo. O frasco normalmente tem paredes mais grossas do que um Erlenmeyer devido à pressão reduzida (vácuo) usada com o frasco. Funis de vácuo (Büchner) cabem no pescoço do frasco usando uma coleira de borracha ou uma rolha de borracha de 1 orifício.
4. Funis (usados para filtragem e transferência)
   1. Funis tradicionais usados para filtragem de gravidade têm um corpo largo em forma de cone, para adicionar e filtrar soluções, e uma haste longa e estreita, para entrega em um frasco. O papel filtro é dobrado em uma forma de cone, inserido no funil e molhado com um solvente (tipicamente água). O funil em pó tem uma haste mais larga projetada para dispensar sólidos e líquidos viscosos. O papel filtrante só é usado em conjunto com o funil do filtro.
5. Cerâmica
   1. Funil Büchner
      1. O funil büchner de cerâmica encaixa-se no frasco do filtro (Büchner) usando um cone de borracha ou uma rolha de borracha de 1 orifício. O funil é tipicamente feito de cerâmica com orifícios do tamanho de pinos na parte inferior plana. O papel filtro é colocado em cima dos orifícios e molhado com solvente (água) para evitar que os sólidos fiquem sob o papel do filtro.
   2. Crisol
      1. Um cadinho é feito de cerâmica e contém pequenas quantidades de produtos químicos durante o aquecimento a altas temperaturas. Dependendo do tipo específico, o cadinho pode suportar temperaturas acima de 1.000 °C e é usado em conjunto com um queimador ou forno Bunsen. Usos comuns incluem aquecer um sólido hidratado para remover água ou combustão de um composto para determinar o conteúdo orgânico.
   3. Argamassa e pilão
      1. Embora a argamassa e o pilão tenham se originado em laboratórios de química (e alquimia), é mais comum em farmacologia, biologia e aplicações culinárias. Feitos de cerâmica ou pedra, os materiais são colocados na argamassa em forma de tigela e moídas e esmagados usando o pilão.

A vidraria tem sido um componente central do laboratório de química.

A popularidade de longa data do vidro permaneceu alta porque é relativamente inerte, altamente durável, facilmente personalizável e barato.

Por causa dessas características desejáveis, o vidro tem sido usado para criar uma ampla variedade de aparelhos. Não estar familiarizado com este equipamento pode causar confusão, uso indevido e desastre. Portanto, uma sólida compreensão da vidraria é necessária para garantir a segurança e o sucesso no laboratório.

Este vídeo explorará muitas das peças comuns de vidro encontradas no laboratório.

A vidraria de laboratório é fabricada com diferentes composições, cada uma possuindo propriedades únicas que são úteis em diferentes condições experimentais.

Equipamentos feitos de vidro de consumo, ou "cal sodada", são os mais baratos e adequados para muitas aplicações. No entanto, mudanças rápidas de temperatura podem causar rachaduras neste vidro.

O vidro borossilicato, que exibe pouca expansão térmica, é preferido em condições termicamente estressantes. Este vidro é fabricado através da adição de pequenas quantidades de boro e é frequentemente usado em assadeiras, como o Pyrex.

No entanto, tanto o borossilicato quanto o vidro padrão contêm impurezas, resultando em qualidade óptica reduzida. Portanto, um vidro composto puramente de silício e oxigênio é utilizado em situações que exigem que o vidro seja transparente à luz UV. Isso é conhecido como sílica fundida ou quartzo fundido.

Agora que você entende os diferentes tipos de vidro usados no laboratório, vamos dar uma olhada nos artigos de vidro comuns, bem como na parafernália relacionada.

Começaremos nossa pesquisa com vidraria usada para análise qualitativa. Quaisquer medições ou graduações neste equipamento são aproximadas e são mais bem utilizadas para procedimentos que não requerem altos níveis de precisão. Primeiro, o copo, uma das peças mais comuns de vidro, está disponível em uma variedade de tamanhos. Os copos são frequentemente usados para segurar, misturar e aquecer reagentes. A maioria tem um pequeno lábio para derramar líquidos.

Tubos de ensaio, que são recipientes cilíndricos relativamente pequenos, também são usados para armazenar, aquecer e misturar produtos químicos. Seu design permite que várias amostras sejam facilmente manipuladas, armazenadas e observadas de uma só vez.

Os óculos de relógio são usados quando uma grande área de superfície é necessária para um pequeno volume de líquido. Isso é comum para procedimentos de cristalização e evaporação. Os óculos de relógio também podem ser usados como tampas para béqueres.

O prato de cristalização é semelhante ao vidro do relógio, provando uma grande área de superfície para líquidos. No entanto, é mais comumente usado como recipiente para processos de banho. Por último, o frasco. Cada tipo de frasco é moldado para sua finalidade, mas todos são projetados com corpos largos e gargalos estreitos, permitindo que o conteúdo seja misturado sem derramar. Eles também são facilmente equipados com rolhas. O frasco Erlenmeyer é o mais comum. O fundo plano permite que seja aquecido diretamente e usado em procedimentos simples de ebulição e condensação.

A seguir, revisaremos os vidros usados para medir líquidos com precisão. O cilindro graduado é usado para medir volumes semi-precisos e entregar em outro recipiente. A superfície da maioria dos líquidos forma um menisco côncavo em vidraria estreita. O volume deve ser lido na parte inferior para precisão.

Embora o cilindro graduado seja versátil, a vidraria volumétrica é usada quando é necessário um nível mais alto de precisão. A vidraria volumétrica pode ser uma ordem de magnitude mais precisa do que um cilindro graduado. Cada peça é marcada com "TD" ou "TC". Se o equipamento estiver calibrado para transportar o volume medido, ele será marcado como "TD" para "A entregar". Por outro lado, outras peças de vidro volumétrico são calibradas apenas para serem precisas enquanto mantêm o volume medido e são marcadas como "TC" para "Conter".

O balão volumétrico é usado para fazer e conter soluções de volumes precisos. Isso é feito primeiro dissolvendo o soluto e, em seguida, adicionando solvente à graduação para diluir até o volume pretendido.

Ao contrário dos aparelhos que são precisos apenas para conter, a pipeta volumétrica é usada para fornecer um volume específico com um alto grau de precisão. Um bulbo é usado para extrair o líquido, nunca pela boca.

A bureta é usada para fornecer volumes variáveis, mas precisos, de líquido, controlados com a torneira. É frequentemente usado em experimentos de titulação.

Em seguida, nossa pesquisa cobrirá artigos de vidro que têm usos processuais mais específicos.

Primeiro, o fundo redondo, ou frasco de ebulição, é projetado para permitir um aquecimento e agitação uniformes, para conduzir reações químicas. Para evitar derramamentos, nunca deve ser preenchido em mais de 50% de seu volume total.

Embora os funis tradicionais tenham uma forma familiar, pode haver variações dependendo do uso pretendido. Por exemplo, os funis usados para filtragem por gravidade são equipados com papel de filtro dobrado. Os funis de pó têm hastes mais largas projetadas para dispensar sólidos e líquidos viscosos.

O funil separatório é usado em extrações líquido-líquido para separar líquidos imiscíveis de diferentes densidades. Tem uma forma especializada, com um topo largo para misturar, e um fundo estreito que leva a uma torneira para a separação. O frasco e o funil Böchner são usados para filtração a vácuo. O funil é tipicamente cerâmico, com orifícios do tamanho de alfinetes em seu fundo plano. É encaixado no frasco com um colar de borracha para fornecer uma vedação hermética. O frasco se assemelha a um Erlenmeyer em forma, mas tem um braço lateral farpado para a mangueira de vácuo.

Em alguns processos químicos, a vidraria de laboratório pode precisar ser selada, conectada ou suportada. A vedação de vidraria é normalmente feita com uma rolha. Borracha e neoprene são usados em peças com pescoços padrão. Eles podem ser fabricados com furos para permitir a inserção de tubos, termômetros ou agitadores, ao mesmo tempo em que fornecem uma vedação hermética.

As rolhas de vidro são usadas para vedar equipamentos com acessórios de vidro fosco. Eles fornecem uma vedação forte, mas a possibilidade de apreensão de vidro para vidro exige o uso de graxa para junta. A graxa para juntas também deve ser usada ao conectar duas peças de vidro. No entanto, como essas juntas não são mecanicamente fortes, clipes de conector de plástico são usados para evitar que se separem.

Quando é necessário suporte estrutural adicional, a vidraria é frequentemente fixada no lugar. Os grampos fornecem esse suporte conectando-se ao pescoço de uma peça em uma extremidade e a um suporte de retorta na outra. Embora alguns artigos de vidro devam estar sempre protegidos, a fixação também pode ser usada para garantir que os componentes permaneçam na posição vertical durante um procedimento.

Agora que pesquisamos muitas das peças de vidro encontradas em laboratórios profissionais, discutiremos alguns de seus muitos usos.

A observação de reações espontâneas que ocorrem naturalmente pode ser realizada em laboratório, replicando suas condições originais. A vidraria é vital para essas investigações devido à sua natureza inerte e durável.

No experimento de Miller-Urey, o ambiente da Terra primitiva foi simulado em um frasco de fundo redondo para investigar a síntese abiótica de compostos orgânicos. Um grande coletor de vidraria interligada ajudou a fornecer os gases atmosféricos necessários, que foram então acionados, simulando a iluminação. O produto foi pipetado para fora do frasco para evitar contaminação e armazenado para investigação posterior.

Ao sintetizar moléculas orgânicas, muitas vezes é necessário aplicar calor por longos períodos de tempo. Neste exemplo, uma reação de acoplamento cruzado carbono-carbono foi realizada usando um aparelho feito de três peças de vidro. O aparelho - feito de um balão de fundo redondo, um condensador de refluxo e um borbulhador de óleo - permite que a solução seja fervida indefinidamente, sem perder volume ou alterar a pressão.

Você acabou de assistir à introdução da JoVE ao Common Glass Laboratory Equipment and Their Uses. Agora você deve estar familiarizado com a vidraria usada para aplicações qualitativas, de medição e processuais.

Obrigado por assistir!