Wybrane przykłady wykorzystania sprzętu laboratoryjnego

Rozdzielanie substancji

Rozdzielanie substancji może odbywać się w oparciu o metody mechaniczne (filtracja, wirowanie), metody elektromagnetyczne (elektrofiltracja), metody termiczne (destylacja, ekstrakcja, odparowanie).

Rys. 8 Zestaw do destylacji

Destylacja Jeżeli będzie nam zależało na odzyskaniu cieczy, wtedy zastosujemy proces, który nazywamy destylacją (rys.8). Kolba destylacyjna powinna być wypełniona co najwyżej do połowy. Przed rozpoczęciem podgrzewania cieczy w kolbie należy odkręcić dopływ wody do chłodnicy. Oczekiwana temperatura par w kolbie destylacyjnej mierzona jest termometrem laboratoryjnym. Kolbę ogrzewamy początkowo stosunkowo dużym płomieniem, który zmniejszamy w momencie rozpoczęcia wrzenia. Aby zapobiec przegrzaniu cieczy, do kolby wrzucamy kawałeczki porcelany.

Rys. 9 Filtracja

Filtracja Przykładem filtracji jest rozdzielenie mieszaniny zawierającej drobiny kredy zawieszone wodzie (rys. 9). W celu rozdzielenia takiej mieszany wystarczy przepuścić taką mieszaninę przez warstwę filtrującą, którą może być zwykła bibuła. Na filtrze pozostaje osad a rozpuszczalnik przenika przez filtr i oczyszczona od osadu spływa do naczynia. W celu przeprowadzenia filtracji sączek z pofałdowanej bibuły filtracyjnej układamy w lejku odpowiedniej wielkości, dociskamy do ścianek i zwilżamy wodą destylowaną. Ciecz do filtracji powoli (najlepiej po bagietce) wlewamy do lejka. Filtr napełniamy do poziomu ok. 1 cm poniżej jego krawędzi. Następną porcję wlewamy do filtru dopiero wtedy, kiedy poprzednia została już przefiltrowana.

Rys. 10 Zatężanie roztworów

Odparowanie Odparowanie ma zastosowanie do mieszanin jednorodnych (rys.10). Przykładem takiej mieszaniny jest solanka (woda + sól). Przepuszczając taką mieszaninę przez filtr nie jesteśmy w stanie jej rozdzielić. Dopiero zastosowanie odparowania pozwala nam rozdzielić ten rodzaj mieszanin. Sam proces polega na ogrzewaniu mieszaniny z której odparowuje woda a w naczyniu pozostaje sól. Proces odparowania (zatężania) może być przeprowadzony w parownicy lub szkiełku. Przed rozpoczęciem odparowania naczynie napełniamy roztworem co najwyżej do połowy, Następnie ustawicznie mieszając bagietką podgrzewamy naczynie na małym ogniu. Usuwamy palnik po odparowaniu około połowy objętości rozpuszczalnika. Pozostała ilość rozpuszczalnika odparowuje wykorzystując ciepło rozgrzanego naczynia.

Reakcje chemiczne

Reakcje chemiczne mogą przebiegać w roztworach ciekłych lub gazowych oraz między substancjami w stanie stałym. W zależności od warunków w jakich przebiega reakcja chemiczna przygotowuje się odpowiedni zestaw aparatury laboratoryjnej.

Rys.11 Zestaw do przeprowadzenia reakcji chemicznej

Reakcje w roztworach - sposób przeprowadzenia Substraty rozpuszcza się w odpowiednim rozpuszczalniku, przy czym rolę rozpuszczalnika może spełniać jeden z substratów. Dobierając rozpuszczalnik należy pamiętać, że substancje podobne do soli, a także substancje polarne rozpuszczają się dobrze w wodzie lub małocząsteczkowych alkoholach, substancje niepolarne lub mało polarne - w węglowodorach. Reakcja chemiczna w zależności od potrzeb może być przeprowadzona w probówce, zlewce i kolbie. W probówce najczęściej przeprowadzamy reakcje strącania soli nieorganicznych. W większych naczyniach (kolby, zlewki) natomiast przeprowadzamy reakcje chemiczne mające na celu określenie stosunków ilościowych. Reakcje chemiczne między substancjami organicznymi wymagają zwykłe dłuższego czasu i podwyższonej temperatury. Oba te warunki osiągane są podczas ogrzewania pod chłodnicą zwrotną (rys.11).

Rys.12 Synteza siarczku żelaza na łyżeczce do spalań

Reakcje między substancjami w stanie stałym - sposób przeprowadzenia Przed reakcją substancje stałe należy sproszkować oddzielnie, a następnie połączyć i dokładnie wymieszać. Następnie tak przygotowaną mieszaninę ogrzewamy za pomocą palnika w żaroodpornym tyglu lub na łyżeczce do spalań. Przykładem jest reakcja otrzymywania siarczku żelaza(II). Fe + S --> FeS Po ogrzewaniu mieszanina siarki i żelaza zmienia swoje właściwości. A mianowicie o ile przed ogrzewaniem jesteśmy w stanie rozróżnić w mieszaninie poszczególne jej składniki, to po podczas ogrzewania powstaje nowa substancja, związek chemiczny.

Rys. 13 Termiczny rozkład substancji Rys. 14 Elektroliza roztworów

Rozkład substancji Rozkład substancji może być realizowany z wykorzystaniem metod termicznych i elektrolizy. Najczęściej te metody mają zastosowanie do otrzymywanie produktów gazowych. Rozkład substancji w wyniku ogrzewania - sposób przeprowadzenia Metoda ta ma zastosowanie do otrzymywania produktów gazowych i polega na ogrzewaniu w probówkach substancji stałych lub w kolbach substancji ciekłych. Otrzymane produkty gazowe mogą być gromadzone w naczyniach zamkniętych cieczą - rysunek 13. Elektroliza - sposób przeprowadzenia Jedną z metod rozkładu substancji jest elektroliza, która ma zastosowanie do wodnych roztworów kwasów, zasad i soli. Podczas elektrolizy rozkład substancji następuje w wyniku zanurzenia w roztworze dwóch elektrod, podłączenia do nich źródła prądu i przepływu prądu przez roztwór. Podczas elektrolizy na elektrodach wydzielają się produkty, które powstają w wyniku całokształtu zjawisk zachodzących na elektrodach. Jeżeli w eksperymencie przewiduje się wydzielanie gazu i dalsze jego wykorzystanie, to do jego gromadzenia należy zastosować rurkę u-kształtną z bocznymi odprowadzeniami. Do takiej elektrolizy wykorzystujemy układ zbudowany zgodnie z rysunkiem 14.

---