Vidros e usos comuns do laboratório

Vidros de laboratório padrão, como béquers e frascos, tem uma precisão limitada de volume de medição, tipicamente ±5%. O vidro volumoso, no entanto, é considerado muito preciso. Essa precisão é conhecida pelo usuário através de algumas informações diferentes no vidro. Para um, uma linha gravada ou marcação de volume é tipicamente localizada em vidros volumosos para indicar um volume. A próxima informação é a temperatura em que o vidro é preciso, tipicamente 20 °C. Isso é importante porque a densidade (e o volume) de um líquido dependem da temperatura. Em terceiro lugar, as notações "TD" ou "TC" são usadas para indicar "entregar" ou "conter", respectivamente. Quando um pedaço de vidro é marcado como "TD", ele é calibrado para entregar com precisão o volume indicado, enquanto os vidros com a marca "TC" contêm apenas um volume especificado, mas pode não ser transferido para outra embarcação com precisão.

Os vidros podem ser selados usando uma variedade de rolhas, tipicamente borracha, cortiça ou vidro. Rolhas de borracha e cortiça se encaixam em pescoços de vidro padrão, embora a cortiça esteja sendo eliminada gradualmente, e rolhas mais novas feitas de neoprene estão tomando conta. As rolhas são cônicas em forma e se encaixam como uma cunha no vidro. As rolhas podem ter em qualquer lugar de 0 a 3 buracos, permitindo conexões para entubar ou inserir termômetros e agitadores. Uma variação da rolha é o septo, que pode ser usado para selar vidros e permite fácil acesso com uma agulha de seringa. A desvantagem da maioria das rolhas flexíveis é que elas quebram com o tempo, embora as rolhas de Teflon mais novas sejam mais robustas, mas não tenham flexibilidade física. Rolhas de vidro moídas são usadas para selar frascos que têm encaixes de vidro moído. Embora o selo seja muito bom, conexões de vidro para vidro são conhecidas por apreender, por isso a graxa articular (vácuo, Krytox, etc.) é frequentemente usada para evitar isso. As rolhas de borracha são dimensionadas por número, variando de 000 a 10, enquanto as rolhas de vidro são dimensionadas pelo diâmetro e comprimento da seção de vedação. Por exemplo, uma rolha marcada como 24/40 tem 24 mm de diâmetro em sua parte mais larga e 40 mm de comprimento na borda afilada, que caberia em um frasco com uma abertura de 24/40.

As conexões entre peças de vidro são feitas usando uma variedade de juntas de vidro moída, incluindo um taper padrão, bola e soquete e O-ring. O taper padrão é o encaixe mais comum. Juntas de vidro são dimensionadas para caber umas nas outras e uma variedade de adaptadores de tamanho estão disponíveis. Como todas as outras juntas de vidro, a graxa é necessária para evitar a apreensão. Embora a articulação possa ser selada, não é uma conexão mecanicamente forte e pode desmoronar. Para evitar que peças de vidro se separem, são utilizados clipes de conectore, que às vezes são chamados de clipes keck. Estes clipes são codificados por cores para o tamanho da junta. As alternativas aos clipes do conector incluem molas e fios.

Fixação e suporte de vidro é uma parte vital de um experimento bem sucedido. Enquanto alguns pedaços de vidro, como béquers e frascos erlenmeyer, têm fundos planos que podem sentar-se em uma placa quente, outros pedaços de vidro, como frascos de fundo redondo, precisam ser suportados usando grampos. Mesmo com vidros de fundo plano, pode ser muito fácil para algo como um frasco de filtragem de vácuo cair. Os grampos metálicos são conectados ao pescoço de um pedaço de vidro usando um grampo de três dedos ou um grampo padrão. A outra extremidade do grampo é então anexada a um suporte de anel (ou suporte de réplica). Outros grampos existem para fins especiais, como o estilo de corrente para peças grandes ou grampos de banho de água para termômetros. O macaco de laboratório usa uma ação de tesoura para levantar ou baixar um pedaço de vidro. Isso é muito conveniente para itens grandes ou pesados e, quando usado em conjunto com um anel de cortiça, também pode ser usado para mover frascos de fundo redondo.

Assim como na cozinha, sabão e água são normalmente usados para limpar vidros no laboratório. Quando isso falha, solventes orgânicos, como a acetona, às vezes são empregados para remover depósitos orgânicos pegajosos e insolúveis. Mesmo assim, alguns compostos aderem tão bem aos vidros que são impossíveis de remover sem alguma forma de gravura química. No caso de depósitos orgânicos contendo carbono, os vidros podem ser embebidos em um banho base composto por um álcool (etanol) e uma base forte (hidróxido de sódio). Este banho grava finas camadas moleculares de vidro do vaso, levando os depósitos teimosos com ele. É muito importante nunca colocar vidros volumoscos em um banho base, o que poderia levar a gravuras e uma mudança de volume. Quando um metal tem banhado ou infundido em um pedaço de vidro, um banho de ácido feito com um ácido forte diluído, como a cloridraica, é usado. A natureza anfotrórica do vidro e a oxidação geral do metal em ácido levam ao seu poder de limpeza. Independentemente do tipo de banho, 24-48 h é necessário para uma remoção efetiva do depósito.

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.

Embora existam poucas regras sobre como os vidros devem ser usados, cada pedaço de vidro foi projetado para um conjunto geral de procedimentos. Situações únicas criam alguma flexibilidade no aplicativo, e quase todos os vidros podem ser ainda mais adaptados e personalizados com a ajuda de um soprador de vidro profissional.