jueves, 16 de junio de 2022

6. Algunos instrumentos de laboratorio de química | 💎 Propiedades de la materia | Joseleg

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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 61. 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 62. 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 63. 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 64. 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 65. 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 66. 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 67. 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 68. 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 69. 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 610. 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 611. 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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