1.1: Yaygın Laboratuvar Cam Malzemeleri ve Kullanım Alanları

1. Kalitatif Kullanımlar için Züccaciye

1. Beherler
   1. Beher, laboratuvardaki en yaygın cam eşya parçalarından biridir. Boyutları çok küçük (10 mL) ile çok büyük (4.000 mL) arasında değişen katıları ve sıvıları tutmak için kullanılan basit silindirik bir kaptır. Sıvıların dökülmesini ve boşaltılmasını kolaylaştırmak için bir dudağı vardır. Derecelendirmeler yaklaşıktır, ancak kesin hacimlere ihtiyaç duyulmadığında çok kullanışlıdır.
2. Şişeler
   1. Şişeler, içindekiler dökülmeden döndürülebilecek şekilde tasarlanmıştır. Ayrıca tıpalarla kolayca takılırlar ve genellikle durdurucu boyutu doğrudan şişenin üzerine yazılır.
   2. Erlenmeyer Şişesi
      1. Tüm şişeler arasında en yaygın olanı olan Erlenmeyer şişesi, yaklaşık derecelendirmelere sahip düz bir tabana sahiptir. Düz taban, Erlenmeyer şişesinin doğrudan ısıtılmasına ve basit geri akış (kaynatma) ve yoğuşma prosedürlerinde kullanılmasına izin verir.
   3. Floransa Şişesi
      1. Floransa şişesi, yuvarlak taban ile Erlenmeyer şişesi arasında bir melezdir ve boyutları birkaç yüz mililitre ile birkaç litre arasında değişir. Floransa şişeleri düz bir tabana veya yuvarlak bir tabana sahip olabilir, bu nedenle uygulamalar doğrudan ısıtmadan bir ısıtma mantosu kullanmaya kadar değişir. Buzlu cam bağlantısı yoktur, bu nedenle kabı kapatmak için bir durdurucu kullanılır. Yuvarlatılmış şekil, kaynatma içeren uygulamalar için daha iyidir.
3. Test Tüpleri
   1. Test tüpleri, kimyasalları depolamak, ısıtmak ve karıştırmak için kullanılan nispeten küçük silindirik kaplardır. Test tüpü belirli boyutlarda olsa da, tipik olarak kalitatif gözlemsel prosedürlerde kullanılır.
4. Saat Camı
   1. Saat camı, küçük bir hacim sıvı için yüksek bir yüzey alanına ihtiyaç duyulduğunda kullanılır. Bu, kristalleştirme ve buharlaşma ile diğer kalitatif prosedürler için yaygındır. Saat gözlükleri aynı zamanda beherler için kapak olarak da kullanılabilir, ancak matara olarak kullanılamaz.
5. Kristalizasyon Kabı
   1. Kristalizasyon kabı, bir saat camı ile Petri kabı (biyolojik prosedürlerde yaygındır) arasında bir melezdir. Düşük bir yükseklik-genişlik oranına sahiptir, bu da teknenin genişliğine kıyasla kenarların çok düşük olduğu anlamına gelir. Bu, buharlaşma için yüksek yüzey alanlarına izin verir, ancak kristalizasyon kabı daha yaygın olarak çeşitli banyo işlemlerinde (su, asit veya yağ) sıvılar için kısa süreli bir kap olarak kullanılır.

2. Ölçüm için cam eşyalar

1. Dereceli Silindir
   1. Dereceli silindir, yarı hassas bir sıvı hacmini ölçmek için kullanılır. Hacimsel cam eşyalar kadar hassas olmasa da, bir beher veya şişeden çok daha doğru ve hassastır (%1'e kadar). Hacimler, sulu çözeltiler için menisküsün dibine ve susuz hidrofobik çözeltiler için menisküsün tepesine kadar ölçülür. Dereceli silindirler, teslimat hacminin önemli olduğu genel kullanımlı "TD" cam eşya parçalarıdır. Daha yüksek doğruluk seviyeleri, hacimsel cam eşyalar gerektirir.
2. Hacimsel Züccaciye
   1. Hassasiyetin dört önemli rakam tarafından bilindiği standartlaştırılmış (yüksek hassasiyetli) çözümler yapmak için kullanılır.
   2. Şişeler
      1. Hacimsel şişeler, herhangi bir standart çözelti hazırlarken bir dayanak noktasıdır. Hacimler mutlaka katkı maddesi olmadığından, hacimsel şişe, kesin hacimlerde çözeltiler yapmak için kullanılır. Cam eşyanın boynundaki kazınmış işaret, belirtilen sıcaklıkta yüksek hassasiyete kadar olan hacmi belirtir. Çözünen maddeyi çözmek için yeterli miktarda çözücü eklenerek bir çözelti hazırlanır, daha sonra çözünen madde eklenir ve çözülür. Çözelti daha sonra çözücü kullanılarak işarete seyreltilir. Çözelti, seyreltme işlemi boyunca karıştırılır ve bazen ekzotermik çözünme durumunda (tipik olarak güçlü asitler veya bazlar) bir buz banyosuna yerleştirilmesi gerekir. Hacimsel şişelerin boyutları 1 mL ila 4.000 mL ve daha büyük arasında değişir.
3. Pipetler
   1. Hacimsel pipetler, hacimsel şişeler gibi yüksek hassasiyetle bilinir, ancak tipik olarak hacimsel bir şişedeki çözeltilerin hazırlanmasında sıvıları dağıtmak için kullanılır. Pipet ayrıca kesin bir hacmi gösteren kazınmış bir işarete sahiptir ve çözelti, asla ağızdan değil, bir pipet ampulü kullanılarak pipete çekilir.
4. Mikropipetler
   1. Mikropipetler, 1 μl ile 1.000 μL arasındaki çok küçük hacimler için kullanılan özel bir hacimsel pipet sınıfıdır. Mikropipet tek kullanımlık plastik uçlar kullanır, ancak bunlar uygun durumlarda yeniden kullanılabilir. Çoğu mikropipet, pipet gövdesi üzerinde ayrı çekme ve dağıtma eylemleri kullanılarak ayarlanabilir bir hacim aralığına sahiptir. Tek kullanımlık uçları ayarlama, hacim sınırlarını belirleme ve çıkarma mekanizması üreticiye göre değişir.
5. Büretler
   1. Büret, değişken (ancak hassas) hacimlerde sıvıları dağıtmak için kullanılan analitik bir cam eşya parçasıdır. Analitik kimyada yaygın olarak bulunan büret, çeşitli titrasyon deneylerinde kullanılır.

3. Prosedürel Züccaciye

1. Yuvarlak Tabanlı (Kaynatma) Şişeler
   1. Yuvarlak tabanlı şişeler veya kaynar şişeler tipik olarak sentez deneylerinde bulunur, çünkü yuvarlak şekil eşit ısıtma ve karıştırmaya izin verir. Boyun tipik olarak dişi bir buzlu cam bağlantısına sahiptir ve kondansatörlere ve diğer cam eşya parçalarına takılabilir. Dökülmeleri önlemek için, çözelti hacmi şişe hacminin %50'sini geçmemelidir. Boyutlar 50 mL ile 20.000 mL arasında değişir.
2. Ayırıcı Huni
   1. Organik kimya laboratuvarında en yaygın olmasına rağmen, ayırıcı huni farklı yoğunluk ve çözünürlükteki sıvıları ayırmak için kullanılır. Ayırma hunisinin alt kısmı çok dardır ve sıvıların hassas bir şekilde ayrılmasına izin veren bir vanaya yol açarken, üst kısım çalkalama ve karıştırmada kolaylık sağlamak için çok geniştir.
3. Filtre (Büchner) Şişesi (vakumlu filtrasyon için kullanılır)
   1. Filtre şişesi bir Erlenmeyer şişesine benzer, ancak bir vakum hortumu takmak için üst kısmına yakın bir hortum dikeni vardır. Şişe, şişeyle birlikte kullanılan düşük basınç (vakum) nedeniyle tipik olarak bir Erlenmeyer'den daha kalın duvarlara sahiptir. Vakum (Büchner) hunileri, bir lastik bilezik veya 1 delikli bir lastik tıpa kullanılarak şişenin boynuna oturur.
4. Huniler (filtreleme ve aktarma için kullanılır)
   1. Yerçekimi filtrasyonu için kullanılan geleneksel huniler, çözelti eklemek ve filtrelemek için geniş bir koni şeklinde gövdeye ve bir şişeye teslim edilmek üzere uzun ve dar bir gövdeye sahiptir. Filtre kağıdı bir koni şeklinde katlanır, huniye yerleştirilir ve bir çözücü (tipik olarak su) ile ıslatılır. Toz hunisi, katıları ve viskoz sıvıları dağıtmak için tasarlanmış daha geniş bir gövdeye sahiptir. Filtre kağıdı yalnızca filtre hunisi ile birlikte kullanılır.
5. Seramik
   1. Büchner Hunisi
      1. Seramik Büchner hunisi, bir lastik koni veya 1 delikli lastik tıpa kullanarak filtre (Büchner) şişesine sığar. Huni tipik olarak seramikten yapılır ve düz tabanda pim büyüklüğünde delikler bulunur. Filtre kağıdı deliklerin üstüne yerleştirilir ve katıların filtre kağıdının altına girmesini önlemek için solvent (su) ile ıslatılır.
   2. Pota
      1. Bir pota seramikten yapılmıştır ve yüksek sıcaklıklarda ısıtma sırasında az miktarda kimyasal tutar. Spesifik tipe bağlı olarak, pota 1.000 °C'nin üzerindeki sıcaklıklara dayanabilir ve bir Bunsen brülörü veya fırını ile birlikte kullanılır. Yaygın kullanımlar, suyu uzaklaştırmak için hidratlı bir katının ısıtılmasını veya organik içeriği belirlemek için bir bileşiğin yakılmasını içerir.
   3. Harç ve Havan tokmağı
      1. Havan ve havan tokmağı kimya (ve simya) laboratuvarlarında ortaya çıkarken, farmakoloji, biyoloji ve mutfak uygulamalarında daha yaygındır. Seramik ya da taştan yapılan malzemeler çanak şeklindeki harcın içine yerleştirilerek öğütülür ve havan tokmağı kullanılarak ezilir.

Züccaciye uzun zamandır kimya laboratuvarının temel bir bileşeni olmuştur.

Camın uzun süredir devam eden popülaritesi, nispeten inert, son derece dayanıklı, kolayca özelleştirilebilir ve ucuz olduğu için yüksek kalmıştır.

Bu arzu edilen özellikler nedeniyle, çok çeşitli aparatlar oluşturmak için cam kullanılmıştır. Bu ekipmana aşina olmamak kafa karışıklığına, yanlış kullanıma ve felakete yol açabilir. Bu nedenle, laboratuvarda güvenlik ve başarıyı sağlamak için sağlam bir cam eşya anlayışı gereklidir.

Bu video, laboratuvarda bulunan yaygın cam eşyaların çoğunu keşfedecektir.

Laboratuvar cam malzemeleri, her biri farklı deney koşullarında yararlı olan benzersiz özelliklere sahip farklı bileşimlerle üretilir.

Tüketici sınıfı veya "soda-kireç" camdan yapılan ekipman en ucuz olanıdır ve birçok uygulama için yeterlidir. Ancak hızlı sıcaklık değişimleri bu camın çatlamasına neden olabilir.

Çok az termal genleşme sergileyen borosilikat cam, termal olarak stresli koşullarda tercih edilir. Bu cam, az miktarda bor ilavesiyle üretilir ve genellikle Pyrex gibi fırın kaplarında kullanılır.

Bununla birlikte, hem borosilikat hem de standart cam, optik kalitenin düşmesine neden olan safsızlıklar içerir. Bu nedenle, camın UV ışığına karşı şeffaf olmasını gerektiren durumlarda tamamen silikon ve oksijenden oluşan bir cam kullanılır. Bu, erimiş silika veya erimiş kuvars olarak bilinir.

Artık laboratuvarda kullanılan farklı cam türlerini anladığınıza göre, yaygın cam eşyalara ve ilgili gereçlere bakalım.

Anketimize kalitatif analiz için kullanılan cam eşyalarla başlayacağız. Bu ekipman üzerindeki herhangi bir ölçüm veya derecelendirme yaklaşıktır ve en iyi şekilde yüksek düzeyde doğruluk gerektirmeyen prosedürler için kullanılır. İlk olarak, en yaygın cam eşya parçalarından biri olan beher, çeşitli boyutlarda mevcuttur. Beherler genellikle reaktifleri tutmak, karıştırmak ve ısıtmak için kullanılır. Çoğunun sıvıları dökmek için küçük bir dudağı vardır.

Nispeten küçük silindirik kaplar olan test tüpleri, kimyasalları depolamak, ısıtmak ve karıştırmak için de kullanılır. Tasarımları, birden fazla numunenin aynı anda kolayca manipüle edilmesine, saklanmasına ve gözlemlenmesine olanak tanır.

Saat gözlükleri, küçük bir hacim sıvı için geniş bir yüzey alanına ihtiyaç duyulduğunda kullanılır. Bu, kristalleştirme ve buharlaştırma prosedürleri için yaygındır. Saat gözlükleri aynı zamanda beherler için kapak olarak da kullanılabilir.

Kristalizasyon kabı, saat camına benzer ve sıvılar için geniş bir yüzey alanı sağlar. Bununla birlikte, daha yaygın olarak banyo işlemleri için bir kap olarak kullanılır. Son olarak, şişe. Her matara türü amacına göre şekillendirilmiştir, ancak hepsi geniş gövdeli ve dar boyunlu olarak tasarlanmıştır, bu da içindekilerin dökülmeden karıştırılmasına olanak tanır. Ayrıca tıpalarla kolayca monte edilirler. Erlenmeyer şişesi en yaygın olanıdır. Düz taban, doğrudan ısıtılmasına ve basit kaynatma ve yoğuşma prosedürlerinde kullanılmasına izin verir.

Daha sonra, sıvıları doğru bir şekilde ölçmek için kullanılan cam eşyaları inceleyeceğiz. Dereceli silindir, yarı hassas hacimleri ölçmek ve başka bir kaba teslim etmek için kullanılır. Çoğu sıvının yüzeyi dar cam eşyalarda içbükey bir menisküs oluşturur. Hacim, doğruluk için altta okunmalıdır.

Dereceli silindir çok yönlü olsa da, daha yüksek bir doğruluk seviyesi gerektiğinde hacimsel cam eşyalar kullanılır. Hacimsel cam eşyalar, dereceli bir silindirden daha hassas bir büyüklük sırası olabilir. Her parça "TD" veya "TC" ile işaretlenmiştir. Ekipman, ölçülen hacmi taşımak için kalibre edilmişse, "Teslim etmek" için "TD" olarak işaretlenir. Tersine, diğer hacimsel cam eşya parçaları, yalnızca ölçülen hacmi tutarken doğru olacak şekilde kalibre edilir ve "İçermek" için "TC" olarak işaretlenir.

Hacimsel şişe, hassas hacimlerde çözeltiler yapmak ve içermek için kullanılır. Bu, önce çözünen maddenin çözülmesi ve ardından amaçlanan hacme seyreltmek için derecelendirmeye çözücü eklenmesiyle yapılır.

Yalnızca içermesi doğru olan aparatların aksine, hacimsel pipet, belirli bir hacmi yüksek derecede doğrulukla sağlamak için kullanılır. Sıvıyı çekmek için bir ampul kullanılır, asla ağızdan değil.

Büret, vana ile kontrol edilen değişken ancak hassas hacimlerde sıvı sağlamak için kullanılır. Genellikle titrasyon deneylerinde kullanılır.

Daha sonra, anketimiz daha spesifik prosedürel kullanımları olan cam eşyaları kapsayacaktır.

İlk olarak, yuvarlak tabanlı veya kaynatma şişesi, kimyasal reaksiyonları yürütmek için eşit ısıtma ve karıştırmaya izin verecek şekilde tasarlanmıştır. Dökülmeleri önlemek için asla toplam hacminin %50'sinden fazla doldurulmamalıdır.

Geleneksel huniler tanıdık bir şekle sahip olsa da, kullanım amaçlarına bağlı olarak farklılıklar olabilir. Örneğin, yerçekimi filtrasyonu için kullanılan huniler katlanmış filtre kağıdı ile donatılmıştır. Toz hunileri, katıları ve viskoz sıvıları dağıtmak için tasarlanmış daha geniş gövdelere sahiptir.

Ayırıcı huni, sıvı-sıvı ekstraksiyonlarında farklı yoğunluklardaki karışmayan sıvıları ayırmak için kullanılır. Karıştırma için geniş bir üst kısma ve ayırma için bir vanaya yol açan dar bir tabana sahip özel bir şekle sahiptir. Béchner şişesi ve hunisi, vakumlu filtrasyon için kullanılır. Huni tipik olarak seramiktir ve düz tabanında pim büyüklüğünde delikler vardır. Hava geçirmez bir sızdırmazlık sağlamak için şişeye kauçuk bir bilezik ile yerleştirilmiştir. Şişe, şekil olarak bir Erlenmeyer'e benzer, ancak vakum hortumu için dikenli bir yan kolu vardır.

Bazı kimyasal işlemlerde, laboratuvar cam malzemelerinin sızdırmaz hale getirilmesi, bağlanması veya desteklenmesi gerekebilir. Cam eşyaların sızdırmazlığı tipik olarak bir tıpa ile yapılır. Kauçuk ve neopren, standart boyunlu parçalar halinde kullanılır. Hava geçirmez bir sızdırmazlık sağlarken tüplerin, termometrelerin veya karıştırıcıların yerleştirilmesine izin vermek için deliklerle üretilebilirler.

Cam tıpalar, buzlu cam bağlantı parçalarına sahip ekipmanı kapatmak için kullanılır. Bunlar güçlü bir sızdırmazlık sağlar, ancak camdan cama tutukluk olasılığı derz gresi kullanılmasını gerektirir. İki parça cam eşyayı birbirine bağlarken derz yağı da kullanılmalıdır. Ancak bu eklemler mekanik olarak güçlü olmadığından, ayrılmalarını önlemek için plastik bağlantı klipsleri kullanılır.

Ek yapısal desteğe ihtiyaç duyulduğunda, cam eşyalar genellikle yerine kenetlenir. Kelepçeler bu desteği, bir ucunda bir parçanın boynuna, diğer ucunda bir imbik standına bağlanarak sağlar. Bazı cam eşyaların her zaman sabitlenmesi gerekirken, bileşenlerin bir prosedür sırasında dik kalmasını sağlamak için sıkıştırma da kullanılabilir.

Artık profesyonel laboratuvarlarda bulunan cam eşyaların çoğunu incelediğimize göre, bunların birçok kullanımından bazılarını tartışacağız.

Doğal olarak meydana gelen, spontan reaksiyonların gözlemlenmesi, orijinal durumlarını taklit ederek laboratuvarda gerçekleştirilebilir. Cam eşyalar, inert ve dayanıklı doğası nedeniyle bu araştırmalar için hayati önem taşır.

Miller-Urey deneyinde, organik bileşiklerin abiyotik sentezini araştırmak için erken dünyanın çevresi yuvarlak tabanlı bir şişede simüle edildi. Birbirine kenetlenen büyük bir cam eşya manifoldu, gerekli atmosferik gazların sağlanmasına yardımcı oldu ve daha sonra kıvılcımlanarak aydınlatmayı simüle etti. Ürün, kontaminasyonu önlemek için şişeden pipetlendi ve daha fazla araştırma için saklandı.

Organik molekülleri sentezlerken, genellikle uzun süreler boyunca ısı uygulamak gerekir. Bu örnekte, üç parça cam eşyadan yapılmış bir aparat kullanılarak bir karbon-karbon çapraz bağlanma reaksiyonu gerçekleştirildi. Yuvarlak tabanlı bir şişeden, bir geri akış kondansatöründen ve bir yağ fıskiyesinden yapılan aparat, çözeltinin hacim kaybetmeden veya basıncı değiştirmeden süresiz olarak kaynatılmasına izin verir.

JoVE'nin Yaygın Cam Laboratuvar Ekipmanları ve Kullanım Alanları ile tanışmasını izlediniz. Artık kalitatif, ölçüm ve prosedürel uygulamalar için kullanılan cam eşyalara aşina olmalısınız.

İzlediğiniz için teşekkürler!