Laboratóriumi gyakorlat
Eszközök
Üvegeszközök
Laboratóriumban használatos üvegféleségek
A laboratóriumi eszközök közül igen sok készül üvegből,
annak ellenére, hogy az üveg törékeny és a hőmérsékleti változásokra érzékeny.
Előnye az átlátszóság és a kemikáliákkal szembeni
ellenállóság.
Hátránya, hogy törékeny és a hőmérsékleti változásokkal
is kevésbé ellenálló.
Tulajdonságait alapvetően az összetétele határozza
meg; a szilíciumdioxidban dús üvegek nagymértékben ellenállnak a kémiai
hatásoknak, míg az alkálidús üvegeket a savak, de még a víz is megtámadja.
Adalékanyagok befolyásolják az üvegek felhasználhatóságát.
-
Igen kevés alkálit tartalmaznak a tűzálló üvegek, melyek kalciumon kívül
alumíniumot, cinket és bórt is tartalmazhatnak.
-
A fém-gőzöknek ellenálló üvegek (nátrium-gőz lámpa) a szilícium-dioxid
mentes alumoborát üvegek.
-
A cérium-oxid tartalmú üvegek az ultraibolya fényt elnyelik, míg a kvarc
és az alumínium-foszfát üvegek jól áteresztik.
-
A Röntgen-sugarat a lítium-berillium-borát üvegek engedik át, míg az ólomüvegek
elnyelik.
-
Az üvegek színezésére vas-, kobalt-, króm- és rézoxidokat használnak.
A laboratóriumban használt eszközök alapanyaga:
-
Lágyüveg, (thüringiai és jénai) 400-500 °C között lágyulnak, lineáris hőtágulási
együtthatójuk általában 85-100 10-7/°C.
-
Keményüveg, (Pyrex, Ergon, "Geräte 20-as", Durán, Supremax) 500-600 °C
környékén lágyulnak, hőtágulási együtthatójuk 30-50 10-7/°C.
-
Kvarcüveg hőtágulási együtthatója a legkisebb az üvegek között, a gyors
hőmérsékletváltozást is jól bírja. Lágyuláspontja magas, kb. 1350 °C-ig
alkalmazható, bár 1000 °C fölött jelentős az átkristályosodási sebessége,
ami miatt hosszabb ideig nem tehető ki ilyen magas hőmérsékletnek (mikrokristályos
szerkezetűvé válása folytán porózus lesz). Savanyú és semleges kémhatású
anyagokkal szemben igen ellenálló. A kvarcüveget nagy hőmérsékletváltozásoknak
kitett eszközöknél, nagy tisztaságot igénylő kémiai műveleteknél használják.
Mivel az ultraibolya fényt átengedi, ultraibolya fényforrásokat és ultraibolya
fény vizsgálatára szolgáló berendezések prizmáit, lencséit, küvettáit készítik
kvarcból. Kvarcból igen vékony, rugalmas szálak húzhatók, amelyek precíziós
műszerek lengő részének felfüggesztésére használhatók.
Az üvegtechnikusok által gázégőn készített eszközök, berendezések anyagai
elsősorban a keményüvegek.
Általános használatú üvegeszközök
A laboratóriumban leggyakrabban használt üvegeszközök:
kémcső melegítése |
kémcsövek állványban |
A kémcsövet nyílt lángon melegíthetjük, ferdén tartva,
végét a gázégő lángjának felső harmadába helyezve. Ha a folyadékot hoszszabb
ideig kell forralni, akkor kémcsőfogóval fogjuk meg a kémcsövet. A kémcsőben
lévő folyadékot a kémcső rázogatásával állandó mozgásban tartjuk a lökdösődő
forrás elkerülésére, de közben a kémcső száját ne fordítsuk se magunk,
se a szomszédos dolgozó felé.
főzőpoharak
|
Erlenmeyer lombikok
|
A főzőpohár, Erlenmeyer-lombik, talpas lombik és a gömblombik
fala vékony, nagyobb hőmérsékletingadozást is kibír. A folyadékot tartalmazó
edényt kerámiabetétes dróthálóra, vagy kerámialapra állítva melegítjük. Gömbölyű fenekű lombikot nyílt
lángon is melegíthetünk, célszerű azonban az egyenletes felmelegítés biztosítására
az égőt állandó mozgásba tartani. Az edényeket felmelegítés előtt kívülről
töröljük szárazra. Az erősen felmelegített edényt nem szabad hirtelen vasállvány
lapjára helyezni. A forró vizet vagy oldatot - kivéve a forró tömény kénsavat
- tartalmazó edényt hűthetjük hideg vízzel.
óraüvegek, kristályositó tálak
|
tároló üvegek
|
A kristályosítócsésze általában vastagabb falú és kevésbé
hőálló mint pl. a főzőpohár, ezért csak vízfürdőn melegíthetjük. Az óraüveget
nem melegíthetjük, nem tűzálló. A vastag falú, öntött üvegedények, pl.
folyadéküvegek, porüvegek, üvegkádak sem melegíthetők. Ha az elmondottakat
figyelmen kívül hagyjuk, a helytelen használat következtében eszközünk
elrepedhet.
mérőlombikok
|
mérőhengerek
|
A folyadékok térfogatának mérésére szolgáló eszközök közül
a mérőlombikok betöltésre, a pipetták és büretták kifolyásra, a mérőhengerek
kiöntésre vannak hitelesítve.
pipetták
|
büretták
|
Térfogatuk csak a megadott hőmérsékleten
egyezik meg az eszközön feltüntetett értékkel. A térfogatmérő eszközöket
nem szabad erősebben felmelegíteni, mert egyrészt kevéssé tűrik a hőmérsékletváltozást,
másrészt lehűlve csak hosszú idő után nyerik vissza eredeti térfogatukat.
A bemutatottakon kívül számos további üvegeszköz használatos
a laboratóriumi gyakorlatban. Ezek többsége, mint pl. a hűtők készülékek
- desztilláló berendezés, extraktor, stb. - részeiként szerepelnek. Ezekkel
az üvegeszközökkel a gyakorlat során fognak megismerkedni.
Speciális üvegeszközök
Gyakorlati szempontból (gyakori szétszerelés szükségessége,
törésve-szély) célszerű a bonyolultabb üvegberendezéseket bontható elemekből
öszszeállítani. Ez történhet gumi- vagy műanyagcsövekkel való összekötéssel,
gumi- és parafa dugók alkalmazásával. A szerelésnek ez a viszonylag egyszerű
és olcsó módja nem mindig célravezető. Az összekötéseken átáramló folyadék
vagy gáz a kevésbé ellenálló gumival vagy műanyaggal reagálhat, szennyeződhet.
Tökéletes csatlakozás valósítható meg csiszolatos illesztés segítségével.
A csövek legmegfelelőbben kúpos csiszolattal csatlakoztathatók. Egyedi
csiszolatok tokjai és dugói kölcsönös összecsiszolás eredményének megfelelően
csak párjukkal illeszthetők.
Normál csiszolatok nemzetközi szabványnak megfelelő méretekben
készülnek. Az egyes méretek jelölésére a csiszolat legnagyobb átmérőjének
mm-ben megadott mérőszáma szolgál. Azonos méretű normál csiszolatok tokjai
és dugói tetszőlegesen cserélhetők. Gömbcsiszolatok szintén csövek összekapcsolására
szolgálnak abban az esetben, ha a tengelyre merőleges irányú elfordulás
lehetőségét is biztosítani akarjuk. Nagyobb átmérőjű üvegalkatrészek összeillesztésére
síkcsiszolatokat használunk (pl. exszikkátor és fedele).
A bonyolultabb berendezéseknek, de sok esetben egyszerű
üvegeszközöknek is igen lényeges elemei a csapok, amelyek szintén csiszolással
készülnek. Feladatuk folyadék- vagy gázáramok nyitása, ill. zárása. Árban
és teljesítményben igen lényeges különbség van az atmoszférikus nyomáson
használt kisméretű és a vákuumtechnikában alkalmazott nagyméretű csapok
között.
A kisebb átmérőjű, folyadékáramok zárására szolgáló csapok
teste rövid, a dugójuk általában tömörüvegből készül, amelyen megfelelő
furatok vannak. A nagyobb átmérőjű csöveken alkalmazott vákuumcsapok tokja
a keskenyebb felén zárt, a testbe illő dugó üreges. Ez a zárás szempontjából
előnyös, mikor vákuum van a készülékben, de hátrányos nagy nyomásoknál,
mivel a nyomás a dugót a csapból kinyomni igyekszik. A csaptest és csapdugója
általában normálcsiszolatoknak megfelelő méretben készül. Mivel a tökéletes
zárás érdekében a csaptestet és dugót összecsiszolják, ezért a dugók azonos
méretű csapok esetében sem cserélhetők. A dugó törése esetén a csaptestbe
új dugó csiszolható.
A csaptestben a csapdugót a bemaródás elkerülése végett
csapkenőccsel kenjük, ami a sima csúszást, a forgatást biztosítja. A csap
kenése csapzsírokkal, vazelinnel történik, ritkábban egyéb vegyszerek pl.
kénsav, víz, vagy elfolyósodott foszfor(V)-oxid is számításba jöhetnek.
Csapzsírral való zsírozás előtt a csapok és csiszolatok
felületét valamilyen oldószerrel zsírtalanítjuk, majd a tökéletesen tiszta
csapdugó felületére hosszirányban csíkozva megfelelő mennyiségű csapzsírt
viszünk. Lassan, elforgatás nélkül a csaptestbe nyomjuk a dugót úgy, hogy
a csiszolatok közé szorult levegő teljesen kiszoruljon, amit az mutat,
hogy a csaptest a dugóval együtt egyenletesen átlátszóvá válik. Így végezve
a zsírozást a csap tökéletesen zár, elforgatáskor nem lesz csíkos a levegő-,
esetleg vízzárványoktól.
Nagyon fontos, hogy amikor csiszolatos edényekben lúgos
oldatot (KOH, NaOH) tárolunk, vagy a bürettát lúgos titrálásra használjuk,
akkor ezeket az eszközöket rendszeresen tisztítsuk, a csapokat csapzsírozzuk,
mert különben a csiszolatok nagyon nehezen választhatók szét, ˝összegyógyulnak˝.
Optikai üvegek
Az optikai berendezésekben igen sok üvegből készült elem
található. Az optikai üvegek lényeges jellemzője az, hogy milyen hullámhosszúságú
fényt eresztenek át és nyelnek el. Néhány üvegféle fényáteresztésének határai
a táblázatban találhatók.
Az optikai berendezések legfontosabb, üvegből készült
elemei a prizmák, lencsék és küvetták.
A prizmák fényáteresztő anyagból készült síklapokkal határolt
testek. A rajtuk áthaladó fény megtörik, irányt változtat. Az eltérítés
mértéke függ a prizma törőszögétől, a fénysugár beesési szögétől és hullámhosszától.
Így a prizma a kevert hullámhosszúságú fényt hullámhossza szerint szétválasztja,
spektrumot hoz létre.
A lencsék legalább egy görbült felülettel határolt, jó
fényáteresztő anyagból készült optikai eszközök, vagy optikai készülékek
alkatrészei.
A küvetták folyadékok vagy gázok fényelnyelésének mérésére
használt, átlátszó, párhuzamos optikai felületekkel határolt edények. Általában
hengeres vagy hasáb alakúak. A vizsgált minta mennyiségének és fényelnyelésének
megfelelően különböző méretben és különböző fényáteresztő képességű ablakokkal
készülnek. Ritkábban változtatható fényúttal működtethető küvettát is használnak.
Kis fényelnyelésű gázok mérésénél - tükrök küvettába való
beépítésével - kis geometriai méret mellett is nagy rétegvastagságot (fényutat)
biztosító küvettákat alkalmaznak.
Az üvegeszközök optikai felületének tisztaságára ügyelni
kell. Kézzel érinteni, megfogni nem szabad. A lencsék, prizmák a rájuk
kerülő finom portól mókusszőr ecsettel tisztíthatók. Üveg és kvarc küvetták
krómkénsavval és szerves oldószerekkel zsírmentesíthetők. Az optikai felületre
rákerült folyadékcseppek finom papírzsebkendővel vagy papírvattával távolíthatók
el.
Tovább