[Ciencias de Joseleg] [Química] [La materia] [La materia y sus propiedades] [Introducción] [Los estados de la materia] [Cualitativas y cuantitativas] [Químicas y físicas] [Algunos instrumentos de laboratorio] [Algunos procedimientos de laboratorio] [Sustancias puras e impuras] [Elementos y compuestos] [Abundancia de los elementos] [Propiedades energéticas] [Referencias]
Un laboratorio es una instalación que
proporciona condiciones controladas en las que se pueden realizar
investigaciones, experimentos y mediciones científicas o tecnológicas. Los
servicios de laboratorio se brindan en una variedad de entornos: consultorios
médicos, clínicas, hospitales y centros de referencia regionales y nacionales.
La organización y el contenido de los
laboratorios están determinados por los diferentes requisitos de los
especialistas que trabajan en ellos. Un laboratorio de física podría contener
un acelerador de partículas o una cámara de vacío, mientras que un laboratorio
de metalurgia podría tener aparatos para fundir o refinar metales o para probar
su resistencia. Un químico o biólogo podría usar un laboratorio húmedo,
mientras que el laboratorio de un psicólogo podría ser una habitación con
espejos unidireccionales y cámaras ocultas para observar el comportamiento. En
algunos laboratorios, como los que suelen utilizar los informáticos, las
computadoras (a veces supercomputadoras) se utilizan para simulaciones o para
el análisis de datos. Los científicos de otros campos seguirán utilizando otros
tipos de laboratorios. Los ingenieros también utilizan laboratorios para
diseñar, construir y probar dispositivos tecnológicos.
El laboratorio más antiguo según la
evidencia actual es un laboratorio casero de Pitágoras de Samos, el conocido
filósofo y científico griego. Este laboratorio se creó cuando Pitágoras realizó
un experimento sobre los tonos del sonido y la vibración de las cuerdas (Schepkowski, Burghardt, &
Ferdinand, 2020).
Figura 6‑1. En la pintura de Louis Pasteur de Albert Edelfelt en 1885, se
muestra a Louis Pasteur comparando una nota en su mano izquierda con una
botella llena de un sólido en su mano derecha, y sin usar ningún equipo de
protección personal (Schummer &
Spector, 2007).
La investigación en equipos comenzó en el
siglo XIX y en el siglo XX se desarrollaron muchos tipos nuevos de equipos de
laboratorio altamente especializados (Lowe, 2015), aunque el equipo de los laboratorios escolares data de la era de
la alquímica árabe y helenística (Chalupa & Nesměrák, 2021;
Thompson, 2002). A
continuación describiremos algunos de los instrumentos de laboratorio más
básicos.
Matraz Erlenmeyer
Un matraz Erlenmeyer, también conocido
como matraz cónico o matraz de titulación, es un tipo de matraz de laboratorio
que presenta un fondo plano, un cuerpo cónico y un cuello cilíndrico. Lleva el
nombre del químico alemán Emil Erlenmeyer (1825–1909), quien lo creó en
1860.
Figura 6‑2. Matraz Erlenmeyer.
Los matraces Erlenmeyer tienen bases
anchas, con lados que se estrechan hacia arriba hasta un cuello vertical corto.
Pueden graduarse y, a menudo, se usan puntos de vidrio esmerilado o esmalte
donde se pueden etiquetar con un lápiz. Se diferencia del vaso de precipitados
en su cuerpo cónico y cuello estrecho. Dependiendo de la aplicación, pueden
construirse de vidrio o plástico, en una amplia gama de volúmenes.
Figura 6‑3. Matraz de Büchner
La boca del matraz Erlenmeyer puede tener
un labio rebordeado que se puede tapar. Alternativamente, el cuello puede estar
equipado con vidrio esmerilado u otro conector para usar con tapones más
especializados o acoplarlos a otros aparatos. Un matraz Büchner es una
modificación de diseño común para la filtración al vacío.
Los lados inclinados y el cuello angosto
de este matraz permiten que el contenido del matraz se mezcle por remolino o
agitación vigorosa, sin riesgo de derrame, lo que lo hace adecuado para
titulaciones colocándolo debajo de la bureta y agregando el solvente y el
indicador en el matraz Erlenmeyer. Tales características hacen que el matraz
sea adecuado para hervir líquidos. El vapor caliente se condensa en la sección
superior del matraz Erlenmeyer, lo que reduce la pérdida de disolvente. Los
cuellos estrechos de los matraces Erlenmeyer también pueden soportar embudos de
filtración.
Matraz de precipitados o Beaker
En equipos de laboratorio, un vaso de
precipitados es generalmente un recipiente cilíndrico con un fondo plano. La
mayoría también tiene un pico pequeño para ayudar a verter, como se muestra en
la imagen.
Figura 6‑4. Matraz de precipitados o Beaker.
Los vasos de precipitados están
disponibles en una amplia gama de tamaños, desde un mililitro hasta varios
litros. Un vaso de precipitados se distingue de un matraz por tener lados
rectos en lugar de inclinados. La excepción a esta definición es un vaso de
precipitados de lados ligeramente cónicos llamado vaso de precipitados de
Philips. La forma del vaso de precipitados en general es similar.
Los vasos de precipitados suelen estar
hechos de vidrio (hoy en día generalmente vidrio de borosilicato), pero también
pueden ser de metal (como acero inoxidable o aluminio) o ciertos plásticos
(especialmente polietileno, polipropileno, PTFE). Un uso común de los vasos de
precipitados de polipropileno es el análisis espectral gamma de muestras
líquidas y sólidas.
Tubo de ensayo
Un tubo de ensayo, también conocido como
tubo de cultivo o tubo de muestra, es una pieza común de material de vidrio de
laboratorio que consiste en un tubo de vidrio o plástico transparente con forma
de dedo, abierto en la parte superior y cerrado en la parte inferior.
Figura 6‑5. Los tubos de ensayo generalmente se colocan en gradillas
especiales.
Los tubos destinados a trabajos químicos
generales suelen estar hechos de vidrio, en su mayoría vidrio de borosilicato o
cuarzo fundido por su relativa resistencia al calor, pueden soportar altas
temperaturas de hasta varios cientos de grados centígrados.
Los tubos químicos están disponibles en
una multitud de longitudes y anchos, normalmente de 10 a 20 mm de ancho y de 50
a 200 mm de largo. La parte superior a menudo presenta un borde acampanado para
ayudar a verter el contenido.
Los químicos utilizan ampliamente los
tubos de ensayo para manipular productos químicos, especialmente para
experimentos y ensayos cualitativos. Su fondo esférico y sus lados verticales
reducen la pérdida de masa durante el vertido, facilitan su lavado y permiten
un cómodo control del contenido. El cuello largo y estrecho del tubo de ensayo
ralentiza la propagación de gases al medio ambiente.
Los tubos de ensayo son recipientes
convenientes para calentar pequeñas cantidades de líquidos o sólidos con un
mechero Bunsen o un mechero de alcohol. El tubo generalmente se sujeta por el
cuello con una abrazadera o tenazas. Al inclinar el tubo, el fondo puede
calentarse a cientos de grados en la llama, mientras que el cuello permanece
relativamente frío, lo que posiblemente permita que los vapores se condensen en
sus paredes. Un tubo de ebullición es un tubo de ensayo grande diseñado
específicamente para hervir líquidos.
Un tubo de ensayo lleno de agua y volcado
en un vaso de precipitados lleno de agua se usa a menudo para capturar gases,
p. en demostraciones de electrólisis.
Matraz aforado
Un matraz aforado es un aparato de
laboratorio, un tipo de matraz de laboratorio, calibrado para contener un
volumen preciso a una temperatura determinada. Los matraces volumétricos se
utilizan para diluciones precisas y preparación de soluciones estándar. Estos
matraces suelen tener forma de pera, fondo plano y están hechos de vidrio o
plástico.
Figura 6‑6. Estos matraces están diseñados para que la mayoría del volumen se
ubique en el fondo, y el cuello corto permite por lo tanto un error de medición
limitado.
La boca del matraz está provista de una
tapa de plástico a presión/rosca o equipada con una junta para acomodar un
tapón de PTFE o de vidrio. El cuello de los matraces volumétricos es alargado y
estrecho con una marca de graduación anular grabada o afore. La marca de aforo
indica el volumen de líquido contenido cuando se llena hasta ese punto. La
marca normalmente se calibra "para contener" a 20 °C y se indica
correspondientemente en una etiqueta junto con su incertidumbre. La etiqueta
del matraz también indica el volumen nominal, la tolerancia, la clase de
precisión, el estándar de fabricación correspondiente y el logotipo del
fabricante. Los matraces volumétricos son de varios tamaños y contienen desde 1
mililitro hasta 20 litros de líquido.
Probeta
Una probeta graduada, también conocida
como probeta mezcladora, es una pieza común del equipo de laboratorio que se
utiliza para medir el volumen de un líquido.
Figura 6‑7. Aunque menos precisas que un balón aforado, permiten medir una
mayor diversidad de volúmenes.
Tiene una forma cilíndrica estrecha. Cada
línea marcada en el cilindro graduado representa la cantidad de líquido que se
ha medido.
Pipetas
Se utiliza para medir volúmenes
específicos, y dependiendo de los usos tienen diversos diseños.
Pipeta graduada
Se puede utilizar para cualquiera de las
marcas dadas a lo largo de su lado. Tenga en cuenta que hay una pipeta TD y una
TC que se muestran en la figura de la derecha.
Pipeta volumétrica
Extremadamente preciso, pero solo se usa
para un volumen
Figura 6‑8. Aunque tipos de pipetas.
Pipeta Pasteur
Se utilizan para volúmenes muy pequeños
pero no específicos
TD contra TC
La cristalería To Deliver (TD) mide
la cantidad exacta medida desde la línea después de permitir que el contenido
se vierta naturalmente usando la gravedad fuera de la punta. La cristalería
para contener (TC) requiere medir tanto un volumen inicial como un
volumen final para medir cuánto se eliminó del volumen contenido original.
Bureta
Una bureta es un tubo de vidrio graduado
con un grifo en un extremo, para entregar volúmenes conocidos de un líquido,
especialmente en titulaciones. Es un tubo largo de vidrio graduado, con una
llave de paso en su extremo inferior y un tubo capilar cónico en la salida de
la llave de paso. El flujo de líquido desde el tubo hasta la punta de la bureta
está controlado por la válvula de llave de paso. Hay dos tipos principales de
bureta; la bureta volumétrica y la bureta de pistón.
Figura 6‑9. Modelo de una bureta
Una bureta volumétrica entrega volúmenes
medidos de líquido. Las buretas de pistón son similares a las jeringas, pero
con un orificio de precisión y un émbolo. Las buretas de pistón se pueden
operar manualmente o se pueden motorizar. Una bureta de peso entrega pesos
medidos de un líquido.
Embudo
Se utiliza para ayudar en la transferencia
de líquidos, también se puede equipar con filtros de papel para filtrar por
gravedad una mezcla heterogénea.
Figura 6‑10. Embudo de vidrio
Tenga cuidado al usar un embudo, ya que
puede hacer que agregue más líquido del que pretende.
Vidrio de reloj
Se utiliza para evaporar un líquido, para
calentar pequeñas porciones de una sustancia, o para medir masas de sustancias
en una balanza de precisión digital.
Figura 6‑11. Vidrio de reloj
A menudo se usa para cubrir vasos de
precipitados con NaOH para evitar una reacción excesiva con el CO2 en la
atmósfera.
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