post

Лабораторни практики – нагряване, охлаждане, сушене, темпериране

По време на лабораторната практика и изследвания често се налага да се използва повишена температура за експериментите, което оказва влияние върху скоростта на химичните реакции. Повишаването на температурата става чрез различни методи за нагряване. Не са редки случаите, когато реактивите или продуктите трябва да се охлаждат, за което също има специфични методи. Понякога от твърдите и течните вещества трябва да се отстрани влагата, а това става чрез сушене. Темперирането е необходимо, когато пробите се теглят на аналитична везна.

Нагряване

Нагряването може да е директно на открит пламък или с топлинна радиация и индиректно с помощта на вещество топлинен буфер.

Директното нагряване на открит пламък се прилага най-често за неорганични вещества, които са незапалими. При него температурата се покачва рязко, трудно се контролира и средата става по-нестабилна. Директното нагряване се използва за катализиране на реакции, за разлагане на нестабилни вещества, за придизвикване на кипене и изпаряване, за стопяване и възпламеняване на вещества. Като нагревателни уреди се използват спиртни лампи и газови горелки.

Спиртна лампа

Спиртната лампа е просто устроен метален или стъклен съд. В съда се налива етилов спирт, а във връхната му част има втулка с тесен отвор, през който преминава фитил. В долния си край фитилът се потапя дълбоко в спирта, а горният му край стърчи равномерно на около сантиметър над съда. Капилярните свойства на спирта му помагат да се просмуче до върха на фитила, който трябва да е очистен от стърчащи конци или обгорели участъци. Заради летливостта на алкохола, спиртната лампа трябва да стои постоянно затворена с капчето си ако не се използва.

При работа се следи спиртната лампа да е суха, т.е. да не е залята със спирт и втулката (ако има такава) с фитила да е плътно монтирана на лампата. Освен това лампата трябва да е поставена стабилно на равна и незапалима повърхност. Запалването на стърчащият фитил става с клечка кибрит или нещо подобно, но не и със запалка или друга спиртна лампа. Веднъж запалена спиртната лампа не може да се пренася докато не бъде угасена. Гасенето става единствено с предназначеното за целта капаче, с което внимателно се захлупва горящият фитил.

В случай на разлив и възпламеняване, ръцете и лампата се гасят с предварително подготвена мокра памучна кърпа. Разлив върху негорящи повърхноси (керамика, неръждавейка) си угасва сам след изчерпване на горивото. Разлив върху силно запалими материали се гаси с пожарогасител.

Газова горелка

Газовата горелка е уред, който работи с газова смес от запалими газове (метан, пропан, бутан и т.н.) и въздух под налягане. Тя постига далеч по-високи температури от спиртната лампа. Достъпът на газ се контролира от винт. Запалването на горелката става при затворен винт, след което винтът се развива и се подава газ под налягане. Спирането на горелката става САМО чрез завиване на винта докрай.

При директно нагряване с топлинна радиация се използват електрически котлони и муфелни пещи.

Котлон за нагряване

В българските лаборатории най-често употребяваните са единичните електрически котлони. Те се включват директно към електропреносната мрежа в местата за контакт. Вграденият нагревател нагрява плочата на котлона и тя излъчва интензивна топлинна радиация към нагрявания лабораторен съд, който е опрян о нея. Нагряването се прекратява когато съдът се отстрани от котлона, а последният се изключи. Този тип котлони остават горещи продължително време след работа и затова не трябва да се пипат с голи ръц

Муфелни пещи

Муфелни пещи се използват за нагряване на твърди вещества поставени в тигли. Тези апарати обикновено са електрически трифазни и се включват към електропреносната мрежа в местата за контакт. Пещта има керамичен огнеупорен кожух в който се разполага волфрамов, молибденов, платинен или друг по вид нагревател. Температурите, които се поддържат в муфелните пещи обикновено са над 1000 градуса по Целзий и могат да достигат до 2000, като се контролират от вградени релета.

При индиректното нагряване се използват топлинни буфери (вода, масло, антифриз, пясък и др.), които да предават топлината равномерно и регулирано от нагревателя към нагряваната смес.

Водна баня

Водна баня се използва за нагряване в органичната химия, при процеси протичащи до 100°С. Традиционно в българските лаборатории за водна баня се употребява метален съд (купа или тенджера) напълнен с вода и поставен да се нагрява на котлон. Нивото на водата обикновено е няколко сантиметра под ръба на купата, защото при потапяне се наблюдава водоизместване в посока нагоре. По време на работа във водата се потапя лабораторния съд, който съдържа реактивите предназначени за нагряване. Съдът не трябва да се опира о стените на водната баня.

Професионално изработените водни бани са различни по размер апарати от неръждаема стомана. Те, за разлика от подръчните инсталации, имат вградени нагреватели, термометри и релета. Тяхната употреба е при по-тясно специализирани лабораторни дейности.

Баня с органичен буфер

Баните с органични буфери обикновено са маслени или глицеролни с вградена регулация и термометри. При тях за разлика от водните бани, реактивните смеси могат да се нагрява до температури от 200°С. Неприятен страничен ефект е наличието на силни задимявания в резултат на процесите на разлагане. Затова, ако банята е малка, трябва да се използва в камина, а ако има големи габарити, помещението, в което се работи, трябва да се проветрява задължително и непрекъснато.

Разработва се…

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван.

Leave the field below empty!