Оснащение химической лаборатории (стр. 1 )

ОСНАЩЕНИЕ ХИМИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ

Основные химические операции в лаборатории проводят на химическом столе, покрытом кислотоустойчивым пластиком или плиткой и снабженном подводом воды, газа и электроэнергии (рис. 1). Водопроводные и газовые краны окрашены в разные цвета. Для обеспечения безопасности можно централизованно перекрывать подачу воды, газа и электроэнергии сразу во всем помещении.

На полке над химическим столом размешено мелкое оборудование и реактивы, на столе — лишь необходимые для данной работы реактивы и оборудование. В химической лаборатории следует соблюдать чистоту, что является не только залогом успешной работы, но и основным требованием безопасности работающих.

● На рабочем столе необходимо поддерживать порядок. Тщательно убирать пролитые или просыпанные химические вещества.

Рис. 1. Стол химический: 1 — раковина; 2 — полка; 3—электрическая розетка; 4 — газовый кран; 5—водопроводный кран; 6—ящики для посуды

Химические лаборатории оборудованы шкафами (тягами) с приточно-вытяжной вентиляцией (рис. 2), в которых проводят работы с вредными веществами, а также с легковоспламеняющимися жидкостями. Вытяжной шкаф, как и химический стол, оборудован подводом воды, газа и электроэнергии. Все ручки управления (вентиль водопроводного крана, газовый кран, электрическая розетка, выключатель вентилятора) находятся на передней панели тяги. Это позволяет проводить работу под тягой с опущенными передними прозрачными стенками, отделяющими работающего от рабочей зоны.

Рис. 2. Вытяжной шкаф: 1— ящик для агрессивных и пахучих веществ; 2— поднимающаяся передняя стенка; 3— светильник; 4— подводка газа; 5— подводка воды; 6— раковина; 7— вентиль водопроводного крана; 8— газовый кран; 9— электрическая розетка; 10 — выключатель вентилятора

Химические реактивы

Работа в лаборатории связана с постоянным применением реактивов, которые условно разделяют на общеупотребительные и специальные. К общеупотребительным относят кислоты (серная, хлороводородная, азотная, уксусная), щелочи (гидроксиды натрия и калия), раствор аммиака, неорганические соли и некоторые органические растворители (бензол, хлороформ и др.). Набор специальных реактивов определяется спецификой данной лаборатории. Работающие в лаборатории должны знать основные свойства применяемых ими реактивов, особенно степень их токсичности.

● При работе с токсичными веществами необходимо предварительно ознакомиться с правилами оказания первой медицинской помощи при отравлении этими веществами.

Реактивы, как правило, хранят в плотно закрывающихся стеклянных емкостях. Твердые вещества или очень вязкие жидкости хранят в банках; узкогорлые склянки предназначены главным образом для жидкостей. Разлагающиеся на свету вещества хранят в посуде из темного стекла, а вещества, активно реагирующие с влагой воздуха, — в специальных склянках с двойной притертой крышкой.

● Все емкости с реактивами должны иметь этикетки. Нельзя пользоваться реактивами без этикеток или с неясными надписями.

Этикетки приклеены с помощью клея или прозрачной клеющей ленты. Для лучшей сохранности бумажные этикетки покрыты тонким слоем расплавленного парафина. При непродолжительном хранении вещества в емкости надпись на ней делают восковым карандашом. Участок стекла, на котором производят надпись, предварительно протирают ватой, смоченной хлороформом или диэтиловым эфиром. При выливании жидкости из склянки ее берут так, чтобы надпись была обращена к работающему. Тогда оставшиеся на горле склянки капли жидкости при стекании не попадают на этикетку.

● Отходы химических реактивов запрещается сливать в канализацию. Их собирают в отдельные банки для слива кислот, щелочей, органических растворителей.

Химическая посуда

Посуда, применяемая в лаборатории, бывает стеклянной, кварцевой,  фарфоровой и пластиковой.

Виды лабораторного стекла. Для изготовления химической посуды в основном применяют стекла с относительно малым коэффициентом линейного расширения, т. е. устойчивые к изменению температуры, а также действию агрессивных сред (кислот, щелочей).

Наиболее известны стекла марок ХУ (химически устойчивое) и ТУ (термически устойчивое). Мерой термической устойчивости стекла служит максимальная разность (перепад) температур, которую оно выдерживает. Стекло марки ХУ выдерживает перепад температур 60—80 °С и размягчается при 550—570 °С, марки ТУ — перепад 160 °С, размягчается при 650—700 °С. Наиболее термостойкое стекло «Пирекс» выдерживает перепад температур 250 °С; его недостаток — малая устойчивость к действию щелочей.

Основным недостатком стекла является хрупкость. Повреждение поверхности стекла ведет к снижению его стойкости к перепаду температур и механическому удару.

● Нельзя пользоваться посудой, имеющей трещины. Стеклянную посуду нельзя чистить песком.

Максимально термостойкую посуду изготавливают из кварцевого стекла (термическая устойчивость 780°С, температура размягчения 1650 °С). Кварцевое стекло инертно к действию большинства химических реагентов. Оно пропускает ультрафиолетовые лучи и незаменимо для проведения фотохимических реакций. Однако сложность изготовления обусловливает дороговизну изделий из кварца.

Фарфор обладает большей термической устойчивостью (1000—2000 °С) по сравнению со стеклом и кварцем и хорошей химической устойчивостью, поэтому фарфоровую посуду применяют для выпаривания растворов и прокаливания осадков. Из фарфора изготавливают шпатели, лопатки, ложки, стаканы, чашки, ступки и т. д.

В настоящее время химическую посуду начали изготавливать из специальных полимерных материалов, но применение ее пока ограничено, например, стаканы, воронки, емкости для хранения реактивов и др.. Наиболее употребительна в лаборатории стеклянная посуда. Она весьма разнообразна, что связано с многообразием экспериментальных задач.

Пробирки. Для проведения предварительных опытов и качественных проб часто используют пробирки. Они бывают различного диаметра и длины. Помимо обычных имеются пробирки специального назначения: градуированные, центрифужные (из толстостенного стекла), пробирки для микро - и полумикроанализа (рис. 3, а — г).

Рис. 3. Пробирки: а — химическая (обычная); б— градуированная; в — градуированная с пришлифованной пробкой; г — центрифужная коническая; д — пробиркодержатель; е — положение пробирки в пламени горелки

Объем смеси в пробирке не должен занимать более трети ее объема. Содержимое пробирки нельзя перемешивать, закрывая ее отверстие пальцем. Чтобы эффективно перемешать содержимое пробирки, ее следует несколько раз энергично наклонить влево-вправо.

При нагревании пробирку медленно вращают во избежание бурного вскипания и выплескивания содержимого. При длительном нагревании ее целесообразно держать не в руке, а в пробиркодержателе в наклонном положении (рис. 3, д, е). Градуированные и центрифужные пробирки нельзя нагревать на открытом пламени, так как толстостенная центрифужная пробирка при этом почти наверняка лопнет, а у градуированной пробирки в результате нагревания потеряется точность измерения.

Химические стаканы. Вспомогательные работы преимущественно с водными растворами и редко — с органическими растворителями обычно проводят в химических стаканах. В них также проводят химические реакции при температурах не выше 100 °С при условии, что реакционная смесь не требует защиты от доступа воздуха и влаги.

Рис. 4. Стаканы: а — с носиком; б — без носика; в — градуированный

Стаканы бывают высокие и низкие, с носиком и без него (рис. 4), вместимостью 50, 100, 250, 400, 600 мл, 1 и 2 л. Стаканы обычно изготавливают тонкостенными. Их можно нагревать, подкладывая под дно асбестовую сетку с диаметром асбестового круга, чуть большим диаметра стакана. Стаканы, как и другую тонкостенную посуду, нельзя сразу после нагревания ставить на холодную поверхность.

● Большие стаканы с содержимым, как и любую большую и тяжелую посуду, переносят, обязательно поддерживая рукой под дно.

Шлифы и посуда на шлифах. Из химической посуды, о которой речь пойдет дальше, собирают химические установки (приборы). Для соединения различных частей установки между собой используют пробки с отверстиями (резиновые или корковые), но последние могут разрушаться под действием химических реагентов, кроме того, крайне неудобны в обращении. В настоящее время пробками пользуются редко, соединение проводят при помощи шлифов.

Под термином «шлиф» понимают равномерно отшлифованную поверхность стекла. Две притертые друг к другу поверхности представляют собой соединение на шлифах, которое чаще всего бывает коническим (конические шлифы).

Для сборки сложной химической аппаратуры из унифицированных деталей используют так называемые нормальные конические шлифы (КШ) (рис.5 а). Различают внешние (керн) и внутренние (муфта) шлифы.

Рис.5. Соединения на шлифах: а—конический шлиф (1— керн, 2— муфта); б—сферический шлиф; в — плоский шлиф; г—цилиндрический шлиф; д, е — переходы

Кроме того, применяют сферические, плоские и цилиндрические шлифы (рис.5 б, в, г).  Размер шлифа определяется величиной большего диаметра, выраженной в  миллиметрах. Наиболее распространены шлифы размера 14,5 (КШ 14,5) и 29 мм (КШ 29). Для сборки прибора из стеклянной посуды с различными шлифами применяют соответствующие переходы (рис.5 д, е). Преимущество соединения частей прибора с помощью шлифов заключается в удобстве и быстроте сборки. Работа со шлифованной посудой имеет свои особенности. При ее хранении между шлифами прокладывают небольшие полоски бумаги. Необходимо следить, чтобы на шлиф не попадали химические вещества, особенно щелочи. В этом случае происходит «заедание» шлифов (пришлифованные поверхности не разъединяются). Для разъединения можно осторожно постучать по муфте деревянной палочкой или куском толстого резинового шланга. Заедание шлифов предотвращают обработкой их соответствующей смазкой. Однако это не всегда допустимо, так как смазка может растворяться в содержимом сосуда. Чтобы не происходило заедание шлифов, рекомендуется разбирать установку, пока она не совсем остыла.