Attrezzatura di laboratorio

ATTREZZATURA DI LABORATORIO
Nel laboratorio di chimica si trovano molti strumenti di svariati materiali, a cominciare dalla vetreria di uso comune
e indispensabile per le misure di volume.
Vetreria di uso comune
Il vetro è il materiale più usato in un laboratorio di chimica perché poco costoso, inerte e facile da lavorare. E’ però
fragile e quindi poco resistente a sollecitazioni meccaniche; presenta inoltre un alto coefficiente di dilatazione
termica e quindi è poco adatto a subire sbalzi termici. La vetreria da laboratorio è di norma costruita con vetro Jena,
Duran o Pyrex che contengono un’alta percentuale di silice SiO2 e di ossidi di boro B2O3, presentano buona
resistenza meccanica, ad acidi e basi e modesto coefficiente di dilatazione.
bottiglia
beute
bechers
palloni
imbuti
beuta
codata
provetta e
provettone
provetta da
centrifuga
pipetta
Pasteur
tubo ad U
bacchette di vetro
vetrini da orologio
Attrezzature in porcellana
La porcellana è il più pregiato prodotto della ceramica. I componenti principali sono il caolino, il quarzo e il
feldspato. E’ caratterizzata da alta resistenza termica e chimica.
crogiolo con
coperchio
mortaio con pestello
Imbuto Büchner
piastra con incavi
capsula
Attrezzature metalliche, in plastica e in legno
spatole per prelevare
polveri o solidi
pinza
spruzzetta
bottiglia
bottiglia di Ranvier
pinza per afferrare
oggetti caldi
pinza in legno
triangolo refrattario
pinza portaburette
sostegno di Omeis
morsetto
treppiedi
reticella
spargifiamma
portaprovette
pipetta Pasteur
asta di sostegno
asta con morsetto, pinza e
anelli
Misure di volume
La scelta dello strumento per effettuare la misura di volume dipende ovviamente dal tipo di operazione analitica che
si intende effettuare, dall’ordine di grandezza e dalla precisione richieste nelle misure. Poiché il volume dipende
dalla temperatura, normalmente gli strumenti di misura più precisi portano indicata la temperatura alla quale è stata
effettuata la taratura.
Una corretta lettura comporta osservare che, ogniqualvolta la superficie del
liquido presenti una curvatura rivolta verso l’alto (menisco concavo, vedi figura
a lato), venga considerata la tacca corrispondente al punto più basso del
menisco. Per evitare errori di parallasse gli occhi devono essere all’altezza del
liquido.
Cilindri graduati: sono tubi di vetro o di materiale plastico, con diversa portata e
costante, dotati di beccuccio per favorire il travaso del contenuto.
Pipette tarate e graduate: sono tubi di varia forma e capacità
predisposti per il prelievo e l'erogazione di volumi fissi o variabili
di liquidi. Nel primo caso si chiamano pipette tarate, nel secondo
pipette graduate. Tutte le pipette devono essere riempite per
aspirazione mediante l'uso di opportune aspirapipette.
Le burette sono tubi di vetro calibrato, chiuso ad una estremità inferiore da un rubinetto (figura a). Per facilitare la
lettura alcune burette sono percorse da una sottile linea blu: in corrispondenza del menisco si ha l’immagine di una
doppia punta (figura b). La buretta viene fissata mediante una pinza ad un’asta di sostegno (figura c).
a)
c)
b)
I matracci sono contenitori che, riempiti di liquido sino alla tacca incisa sul collo,
contengono esattamente il volume dichiarato. Sono utilizzati per la preparazione di
soluzioni a titolo noto.
Misure di massa
Le masse vengono misurate per confronto con delle masse campione impiegando la bilancia. La pesata viene
effettuata in genere per differenza: si pesa prima il contenitore e se ne registra il peso, poi si aggiunge all’incirca la
quantità di materiale richiesta e si ripesa. La massa del materiale è data dalla differenza tra la seconda e la prima
pesata.
In un laboratorio chimico si trovano di solito la bilancia tecnica che ha una
costante di 0,01 g e la bilancia analitica che permette di apprezzare la decima
parte del milligrammo, vale a dire 0,0001 g. Sono entrambe bilance a un piatto.
I vantaggi di questo tipo di bilance consistono in una notevole semplicità e
velocità di impiego e nella possibilità del controllo automatico della tara.
Esercizi:
1) Completa la presentazione degli oggetti della figura utilizzando appropriatamente i seguenti termini: becher,
cilindro, pallone, beuta, provetta.
A tutta destra un liquido giallo è contenuto in ……………… mentre a sinistra ……………. ospita al suo interno
tre ……………………... Il piu' alto e' ………………………… mentre risulta rovesciato e contenente una porzione
di sostanza blu ………………………………
2) Completa e scegli correttamente.
L'operatore sta eseguendo una misura di ……….. con una ……………………
tecnica/analitica, più sensibile di quella ……………….. ma di portata ………………..
Nel nostro laboratorio di chimica il numero di cifre decimali di questo tipo di bilancia è pari
a …………………………..
3) Associa ad ognuno degli oggetti proposti il nome corretto
………….
……………..
…………………..
……….….
……………………………
……………………
………………..
MEZZI DI RISCALDAMENTO E RAFFREDDAMENTO
Mezzi di riscaldamento
In laboratorio di chimica si usano generalmente i seguenti mezzi riscaldanti: il bunsen (ossia la sua fiamma diretta),
la piastra elettrica, il bagnomaria e la stufa. La scelta del mezzo dipende dalla temperatura che si vuole raggiungere,
dalle condizioni di sicurezza da osservare e dalla velocità del riscaldamento.
Il bunsen
E’ un dispositivo metallico che brucia un flusso
continuo di gas metano (con eventuali piccole
quantità di propano e butano), senza alcun rischio
che si abbia un ritorno di fiamma. E’ costituito da
una base collegata al tubo di gomma da cui giunge
il gas e da un tubo metallico verticale,
all’imboccatura del quale viene acceso il gas.
E’ provvisto di regolazione sia per l’aria che per il gas. Il gas entra nel
bruciatore da un ugello posto alla base dell’apparecchio; la sua portata è regolata da una vite. Il flusso del gas
provoca l’aspirazione dell’aria attraverso una presa, a forma di manicotto forato, sistemata immediatamente sopra
l’ugello di alimentazione e coassiale al tubo di miscelamento. La quantità di aria aspirata viene regolata ruotando il
manicotto: una miscela reagente più ricca di ossigeno produce una reazione di combustione più vivace alla quale
corrisponde una temperatura più elevata. Il becco bunsen consente di ottenere temperature molto elevate (fino a
1500°C circa) ma il controllo del riscaldamento è solo approssimativo.
Per evitare pericolosi surriscaldamenti locali, il recipiente di vetro o di porcellana da riscaldare va appoggiato su un
diffusore (reticella metallica) sostenuto da un treppiede.
L'impiego a fiamma libera richiede attenzione e un certo addestramento ed è da evitare in presenza di sostanze
infiammabili. Al giorno d'oggi il becco di Bunsen è stato sostituito in molti utilizzi da riscaldatori elettrici che
hanno il vantaggio di essere più sicuri, facilmente controllabili e di non emettere prodotti di combustione che
potrebbero interagire con le reazioni in atto.
La fiamma passa da
riducente (1) a ossidante
(4) in funzione della
posizione del manicotto
La fiamma è costituita da due zone, visibili a occhio nudo: una zona interna a
temperatura più bassa e una zona esterna a temperatura più alta. Questa differenza di temperatura può essere messa
facilmente in evidenza ponendo un filo di acciaio trasversalmente alla fiamma stessa. Dopo pochi istanti esso
manifesterà una colorazione rossa nei tratti in cui il filo viene a contatto con la zona “calda”, mentre manterrà una
colorazione grigia nella zona più “fredda”.
Come procedere:
a)
chiudere i fori di accesso dell’aria
b)
aprire il rubinetto di erogazione del gas presente sul bancone
c)
accendere il bruciatore: si osserva una fiamma gialla e larga (riducente, figura 1).
d)
aprire lentamente i fori di accesso dell’aria: si osserva che la fiamma diventa via,via incolore con due zone
distinte di cui una interna di colore azzurro (fiamma ossidante, figura 4).
I bunsen in dotazione sono forniti di valvola di sicurezza che interrompe l’erogazione di gas nel caso di
spegnimento accidentale della fiamma.
La fiamma è il luogo dove avviene la reazione di combustione. La zona ad alta luminosità, che va a costituire una
superficie di discontinuità conica di spessore finito, viene detta fronte di fiamma: al di sotto di questa superficie si
mescolano i reagenti (metano e ossigeno); al di sopra si formano i prodotti di combustione (anidride carbonica e
acqua).
Per essiccare un solido ridotto in polvere si può usare un bruciatore bunsen, munito
di treppiede e di triangolo refrattario sul quale appoggiare il crogiolo contenente la
sostanza.
Il bunsen può essere utilizzato allo stesso modo anche per il riscaldamento di liquidi
contenuti in capsule, bechers o beute.
Per riscaldare un solido o un liquido contenuti in una
provetta, si può tenere la provetta direttamente sulla fiamma bunsen mantenendola un
po’ inclinata con l’apposita pinza. Per evitare che la provetta si scaldi troppo in un solo
punto e finisca col rompersi, è bene farla oscillare lentamente, facendo attenzione che
la sua apertura non sia mai rivolta verso il viso di qualcuno.
Bagnomaria
Per riscaldamenti più lenti ed uniformi è opportuno usare un bagno d’acqua (o
d’olio). Si prepara prendendo un recipiente  contenente dell’acqua in cui si
immerge un secondo recipiente  contenente la sostanza da riscaldare.
Il riscaldamento con bunsen  è semplice e veloce ma può causare fenomeni di
surriscaldamento che potrebbero determinare spruzzi o decomposizione di
sostanze. Per sistemare adeguatamente i due becher uno nell’altro si agisce sulla
pinza  agganciata al sostegno fisso.
Per operare a temperature inferiori a quella ambiente si ricorre all’uso di un bagno
refrigerante in cui immergere la miscela che si vuole raffreddare. La sorgente
fredda più utilizzata è l’acqua corrente (15-20°C) in quanto è più che sufficiente per la maggior parte delle
necessità. Quando invece sia necessario raggiungere temperature più basse, il bagno refrigerante può essere
preparato con ghiaccio frantumato (0°C) o con una miscela di ghiaccio e sale (-20°C).
La stufa
Ha porte accuratamente coibentate e può essere termostatata fino a circa 200-300°C. Viene utilizzata per essiccare
sostanze solide e per asciugare la vetreria.
Piastra elettrica
E’ dotata di resistenza elettrica e di agitatore magnetico. Può riscaldare solo recipienti a fondo piatto (beker e beute)
Esercizi:
1) Individua il termine corretto.
a) Il bunsen presenta una fiamma tanto più calda se chiudo/apro il foro dell’aria in quanto la combustione ne risulta
favorita/sfavorita.
b) Per riscaldare il liquido contenuto in una provetta si può/non si deve avvicinarla alla fiamma diretta del bunsen.
c) Per essiccare un solido si usano generalmente tre strumenti di laboratorio che sono:
provetta
capsula
treppiede
bunsen
becher
piastra elettrica
pipetta
10
d) La fiamma più calda/meno calda ottenuta dal bunsen è quella di colore ……………….
25
2) esegui le letture di volume completando correttamente le indicazioni fornite in corrispondenza di ciascun
20
strumento di misura. Il volume da leggere può essere quello presente o quello prelevato dipendentemente dallo
strumento di15misura che può essere per riempimento o per svuotamento.
20
20
10
16
24
10
10
20
25
12
25
21
20
8
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15
10
15
4
K= ……… mL/divisione
10
1
V=……… mL
15
K= ……… mL/divisione
10
15
V=………
mL
8
K= ……… mL/divisione
10
10
V=……… mL
18
K= ……… mL/divisione
V=……… mL
8
10
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59
9
6
8
12
8
5
3
7
K= ……… mL/divisione
K= ……… mL/divisione
K= ……… mL/divisione
0
K= ……… mL/divisione
V=……… mL
V=……… mL
V=……… mL
5
V=………
mL
6
9
10
4
2
1
7
6
4
5
3
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32
7
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6
10
5
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4
6
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3
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2
2
K= ………25mL/divisione
V=……… mL
V=………
mL
20
8
12
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15
10
1
K= ……… mL/divisione
4
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5
K= ……… mL/divisione
K= ……… mL/divisione
V=……… mL
4
V=………
mL
3
5
0
0
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2
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1
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K= ……… mL/divisione
K= ……… mL/divisione
20
K= ……… mL/divisione
V=……… mL
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V=………
mL
V=……… mL
2
K= ……… mL/divisione
4
V=……… mL
4
1
3
6
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