Какое оборудование используют для изменения химических свойств продукта
Химическое оборудование
Химическое оборудование можно разделить на две большие группы: крупногабаритное оборудование (как правило, для физико-химических методов анализа) и малогабаритное (применяемое и часто используемое в химической лаборатории).
К наиболее часто используемому лабораторному оборудованию можно отнести:
Весы. Самый необходимый инструмент химика. Необходим для приготовления навесок и растворов заданной концентрации. В большинстве лабораторий используют электронные весы, так как их точность позволяет определять массу вещества с точностью до тысячных долей грамма. Однако в некоторых учреждениях и школах встречается такая редкость, как весы с разновесами.
Магнитная мешалка.
Используется практически ежедневно в «мокрой химии», то есть при работе с растворами. Служит для равномерного перемешивания реакционной смеси, особенно в течение длительного времени и для растворения труднорастворимых веществ.
В некоторых моделях есть функция нагревания.
Водяная баня. Незаменима при работе с растворами.
Колба или любой другой подходящий сосуд помещаются в емкость с водой, которая расположена на плитке и постоянно нагревается. Температура нагревания может достигать $100^0 С$ (температуры кипения воды). Поэтому если синтез требует более высоких температур используют более высококипящие жидкости с большой теплопроводностью, например масло. 
Следует отметить, что колба, помещаемая в баню, должна быть круглодонной, иначе велика вероятность повреждения дна.
Штатив лабораторный. Необходим для закрепления колб, воронок, пробирок и других емкостей. Используется при нагревании веществ, фильтровании, синтезе и выпаривании. На штатив можно закрепить с помощью муфты различные приспособления для фиксирования посуды — кольцо, лапки.
- Горелка спиртовая. Используется для нагревания на открытом пламени. Не рекомендуется использовать при работе с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями.
Ротационный испаритель.
Применяется для очистки и осушки веществ. Снабжен вращающейся колбой. Увеличивает область испарения за счет пленки жидкости, образующейся на внутренней поверхности вращающейся испарительной колбы, что увеличивает интенсивность испарения вдвое. Вращение одновременно устраняет вспенивание испаряемой жидкости.
Центрифуга.
Используется для разделения нескольких жидкостей или отделения твердого продукта от жидкого под действием центробежной силы. Основным рабочим элементом данного оборудования является барабан, который содержит несколько отверстий для пробирок. Количество таких отверстий, их размеры и диаметры могут быть различными. Кроме этого, лабораторные центрифуги имеют крышку, которая плотно закрывает барабан и имеет, как правило, закрепляющий винт. Работа данного оборудования обеспечивается за счет действия мотора, расположенного в основании центрифуги. Эксикатор.
Полезен при хранении токсичных или «влаголюбивых» веществ. Состоит из плотно пригнанной притертой крышки, обеспечивающей вкупе со смазкой практически герметичное закрывание (?). На дно эксикатора обычно помещают поглотитель влаги, например концентрированную серную кислоты или оксид фосфора (V).
Линия Шленка, или вакуумная линия. Используется для синтеза веществ, в том числе в инертной атмосфере, и для очистки веществ. Требует особых мер предосторожности при работе с вакуумом и жидким азотом.
Теперь рассмотрим подробнее несколько приборов спектрального анализа.
ИК-спектрометрия — метод анализа, изучающий спектры поглощения и отражения электромагнитного излучения в ИК-области, т. е. в диапазоне длин волн от $10^{-6}$ до $10^{-3}$ м.
Это качественный метод анализа, т. е. с его помощью можно установить структуру синтезированного соединения.
Фурье ИК-спектрометр Bruker Vertex 70
Для каждой функциональной группы (С=О, О–Н, $СН_2$ и пр.) характерны колебания определенной длины волны и, соответственно, полос в ИК-спектре. Пример ИК-спектра
ЯМР-спектрометрия (спектроскопия ядерного магнитного резонанса) — метод спектроскопии, использующий явление ядерного магнитного резонанса. Является и качественным, и количественным методом анализа. По правилам техники безопасности, прибор для ЯМР должен стоять в отдельном помещении, хорошо проветриваемом и специально оборудованном. Запрещается входить в это помещение с источниками электромагнитного излучения (телефоны и пр.), с кредитными картами с магнитной полосой, магнитами и т. д.
Чувствительность этого метода высока, прибор и его обслуживание стоят очень дорого, поэтому, как правило, на ЯМР-приборе работает специально обученный оператор. Наиболее распространены спектры на водороде $^1Н$ (протонные спектры) и на ядре изотопа углерода $^{13}C$.
Наибольшее распространение этот метод получил в органической химии: он позволяет определять скорость химических реакций, величину энергетических барьеров внутримолекулярного вращения, содержание изомеров и таутомеров в реакционной смеси и т. д.
ХИМИЧЕСКАЯ ПОСУДА
РЕАКТИВЫ
Вещества, используемые в лаборатории, называют реактивами.
Каждая емкость с реактивом должна быть снабжена этикеткой, на которой написана формула вещества или его название. При этом желательно указывать степень чистоты реагента или квалификацию вещества.
Квалификация вещества указывается, как правило, на реактивах советского или российского производства. В мировой практике такое понятие, как «квалификация вещества», не встречается, на емкости с реактивом указывается лишь степень чистоты вещества в процентах и процентное содержание примесей.
Современная российская квалификация веществ (степень чистоты вещества) базируется на принятой в СССР — по содержанию основного компонента).
| Квалификация | Сокращение (написано на этикетке) | Содержание основного компонента |
|---|---|---|
| технический | т. | <95 % |
| очищенные | очищ. | <95 % |
| чистый | ч. | >98 % |
| чистый для анализа | ч.д.а. | 99 % |
| химически чистый | х.ч. | 99,9 % |
| особой чистоты | ос.ч. или о.х.ч | >99,9 % |
ПОЛЕЗНЫЕ СОВЕТЫ ПРИ РАБОТЕ В ХИМИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ
Все емкости с реактивами должны быть подписаны. Пробки от склянок кладут широкой частью вниз, чтобы не пачкать стол той частью пробки, которая находилась внутри склянки с веществом.
Жидкости переливают через химические воронки. Склянку, из которой переливают жидкость, необходимо держать этикеткой к руке во избежание ее порчи.
Если нужно перелить жидкость из стакана или другой емкости, не имеющей носика, лучше делать это по стеклянной палочке.
При нагревании пробирки в пламени следует проследить, чтобы она была сухой, иначе она может лопнуть. При нагревании растворов и веществ в пробирке необходимо использовать держатель. Отверстие пробирки должно быть направлено в сторону от себя и других работающих. Пробирку следует нагревать равномерно, чтобы избежать перегрева отдельной области пробирки (иначе пробирка может лопнуть).Если вы используете в своей работе спиртовку, не ставьте ее непосредственно на стол, а обязательно подложите под спиртовку несгораемый материал (лист жести, кафельную плитку и т. п.)
Все израсходованные реактивы нельзя сливать в раковину! В лаборатории должна быть специальная емкость для отходов: как правило, отдельно для органических и для неорганических веществ.
Неизрасходованные реактивы нельзя высыпать и выливать обратно в те сосуды, откуда они были взяты. Желательно поместить их в отдельный бокс и подписать.
Опасные продукты реакции сливать только в соответствующие банки в вытяжном шкафу.
Химические реактивы брать только шпателем, пинцетом или ложечкой (не руками!).
При разбавлении концентрированных кислот и щелочей небольшими порциями приливать кислоту (или концентрированный раствор щелочи) в воду, а не наоборот.
Источник
На химических производствах задействовано огромное количество всевозможного промышленного оборудования, которое можно разделить на следующие классы: аппараты, машины, транспортные средства.
Аппарат – инженерная конструкция, которая обладает рабочим объемом и оснащена энергетическими и контрольно-измерительными средствами управления и мониторинга техпроцессом.
Машина – инженерная конструкция, в которой протекание технологического процесса сопряжено с вводом в рабочий объем механической энергии посредством рабочих органов оборудования.
Рабочий объем (реакционное пространство) – место протекания технологического процесса.
Второй тип реакторов обладает максимально высокой производительностью и намного проще в устройстве, включая средства управления и контроля технологических процессов, но позволяет получать очень ограниченное число видов конечного продукта.
Кроме этого, все химическое оборудование, в зависимости от его назначения, делят на:
1. Универсальное – данное оборудование используется на предприятиях в таком виде, как есть, без внесения в него каких-либо изменений. Его называют оборудованием общего назначения или же по-другому – общезаводским оборудованием. К нему относятся:
– насосы агрессивных сред (более подробно о насосах)
– миксеры, сушилки, центрифуги и сепараторы (более подробно о центрифугах)
– компрессоры (более подробно о компрессорах)
– вентиляторы (более подробно о вентиляторах и сжатии газа)
– фильтры, пылеулавливающие и газоочистительные устройства (более подробно о фильтрах и газоочистке)
– транспортные средства.
2. Специализированное – это оборудование, которое задействовано в каком-либо одном технологическом процессе различных изменений. К нему относятся:
– теплообменные агрегаты (более подробно об теплообменном оборудовании )
– ректификационные (разделяющие жидкие смеси) колонны;
– абсорбционные аппараты.
3. Специальное – оборудование, которое используется только для осуществления одного производственного процесса. К нему относятся:
– каландры и каландровые агрегаты (более подробно о валковых машинах, каландрах)
– прессы вулканизационные (более подробно о прессовом оборудовании);
– грануляторы;
– шахтные хлораторы;
– сублимационные установки.
Кроме прочего, технологическое оборудование делится еще на:
1. Основное – это машины, установки и аппараты, в которых протекают различные технологические операции и процессы (физико-химические, химические и так далее), в результате которых получают какой-либо конечный продукт (или продукты).
К основному промышленному оборудованию химических производств относятся следующие аппараты:
– реакционные – контактные устройства, реакторы, шахтные конверторы и колонны синтеза (производство аммиака) и другие устройства;
– машины и аппараты для осуществления физико-химических операций и процессов – теплообменные и выпарные аппараты, сатурационные башни, экстакторы, абсорберы, вальцы, сушилки, прессы, каландры и так далее.
2. Вспомогательное – различные резервуары, емкости и хранилища.
Вспомогательное оборудование предназначено для осуществления дополнительных производственных процессов. Так, вспомогательное оборудование обеспечивает хранение и транспортировка следующих веществ: жидкостей; сжиженных газов; паров; сыпучих материалов.
Таким образом, к вспомогательному оборудованию относятся емкости, способные хранить и транспортировать различные типы веществ и материалов: резервуары; газгольдеры; бункеры; силосы
Стоит отметить, что какой-либо продукт (или продукты) получают, как правило, не на одном, а на целом ряде оборудования, которое представляет собой один единый технологический процесс. Причем, в каждом из этого оборудования будет происходить изменение химического состава или физической формы этого продукта и, соответственно, все машины и аппараты, которые входят в одну единицу оборудования, будут осуществлять работу в своих индивидуальных рабочих условиях. Для нормального протекания технологического процесса каждая из этих машин и аппаратов должен в максимальной степени соответствовать обрабатываемому продукту по таким параметрам, как размер, форма и внутреннее устройство.
Из этого следует вывод – тип машины или аппарата выбирается, в зависимости от агрегатного состояния, химических свойств, температуры, теплового эффекта и давления тех веществ, которые принимают участие в технологическом процессе.
Источник
Почти каждый из людей, со школьного курса химии, помнит, что такое колба и пробирка. Однако, бывает так, что даже если человек хорошо знаком с теоретическими основами химии, он или она может не знать, для чего используется более специфическое химическое оборудование. В ЕГЭ по химии, есть 26 задание, посвященное теме «Химия и Жизнь», где как раз таки может всплывать вопрос, для каких целей используется то-то и то-то химическое оборудование. Статистика показывает, что именно на этом задание даже хорошо подготовленные люди могут дать неверный ответ.
В сегодняшней статье, я предлагаю познакомиться, с различной химической посудой и оборудованием, поближе. Эти материалы будут полезны всем тем, кто интересуется темой химии и в частности тем, кто подготавливается к сдачи ЕГЭ по химии. В конце концов, возможно благодаря этой статье, в будущем, когда вы увидите лабораторию в каком либо фильме или передаче, вы будете знать, какая посуда и оборудование там находятся.
В первую очередь уточним, что лабораторная посуда – это изделие из стекла, кварца, фарфора или какого либо другого материала, которое может быть использовано для выполнения химических работ.
Есть ряд требований, которым должна соответствовать химическая лабораторная посуда:
– Она должна быть термостойкой (устойчивой к воздействию высоких температур).
– Устойчивой к воздействию химических реагентов.
– Легко отмываемой от загрязнений химическими реагентами.
Самой, наверное, популярной химической посудой, является колба. Поэтому начнем как раз с нее.
Какие бывают колбы?
Колба (от нем. Kolben)- это небольшой стеклянный сосуд с круглым или плоским дном и обычно с узким длинным горлом. Колбы применяются в лабораториях в качестве реакционных сосудов.
По форме колбы можно разделить на:
Колбы конические. Так же такую колбу часто называют – Колба Эрленмейера.
Колбы плоскодонные.
Колбы круглодонные.
Существуют и более специфические виды колб, для определенных целей, например:
Колба Вюрца. Представляет собой круглодонную колбу с отводом для вставки прямоточного холодильника. Используется для перегонки различных веществ.
Колба Бунзена. Плоскодонная коническая колба из толстостенного стекла с тубусом (отводом). Колбы Бунзена применяются в основном для вакуумного фильтрования. Создатель — немецкий химик-экспериментатор Роберт Вильгельм Бунзен.
Колба Кьельдаля (грушевидная колба). Используется в качестве приемника при перегонке. Одним из предназначений колбы Кьельдаля является определения азота в веществах по методу Кьельдаля.
В чем хранятся химические вещества.
Для хранения химических веществ используют банки и склянки. Причем, здесь тоже есть свои тонкости.
Банки. Служат, как правило, для хранения твердых (сыпучих) веществ.
Склянки (название образовано от древнерусского слова «стькляный» – стеклянный). Служат для хранения жидких веществ, а также в качестве резервуара, из которого жидкость поступает в другой раствор.
Мерная химическая посуда.
В практических работах химии, необходимо соблюдать точные объемы веществ. Для таких измерений используют специальную мерную посуду и оборудование.
Пипетки. Служат для отбора жидкостей до 100 мл.
Газовая пипетка. Это прибор, который служит для пропускания и отбора газов, подлежащих анализу.
Бюретки. Лабораторный сосуд для точного определения небольших объёмов газов (газовая бюретка) и жидкостей (бюретка для титрования).
Мерный цилиндры, мензурки, стаканы или колбы – это вид лабораторной посуды, с измерительными делениями, применяемый в лабораториях для измерения объёмов жидкостей.
Мерный цилиндр.
Мерная мензурка.
Мерная колба.
Различные воронки применяемые в химии.
В общем смысле, воронка — это приспособление для переливания жидкостей и пересыпания порошков через узкие приёмные отверстия, фильтрования, а также дозирования различных веществ. Однако, в химии, используются разные виды воронок.
Обычная стеклянная воронка. Чаще всего используется для переливания жидкостей из сосуда в сосуд, или для фильтрования растворов.
Делительная воронка. Применяется для разделения несмешивающихся жидкостей.
Воронка Бюхнера. Применяется для фильтрования растворов при помощи фильтровальной бумаги под вакуумом.
Воронка Шотта. Фильтр Шотта представляет собой стеклянную пористую пластинку и используют в ходе вакуумного фильтрования.
Разная химическая посуда.
Помимо всего вышеописанного, в лабораторной практике часто применяется следующая посуда.
Пробирки. Широко используются в химических лабораториях для проведения некоторых химических реакций в малых объемах. Хранятся в штативе для пробирок.
Реторта (от лат. retorta — повернутая назад) — это аппарат, служащий в химической лабораторной практике для перегонки или для воспроизведения реакций, требующих нагревания и сопровождающихся выделением газообразных или жидких летучих продуктов, которые тут же непосредственно и подвергаются перегонке.
Тигли (от нем. Tiegel — горшок) – термостойкий сосуд-чаша (фарфоровый, глиняный) для нагрева, высушивания, сжигания и обжига различных материалов. Применяют для сплавления.
Чашки для выпаривания. Используют для выпаривания (упаривания) растворов.
Кристализатор. Используется для выпаривания растворов и очистки веществ путем перекристаллизации.
Перекристаллизация – это метод, основанный на различии растворимости вещества в растворителе при различных температурах.
Химическая капельница. Применяется для дозированного вливания растворов и индикаторов.
Бюкс. Это специальная баночка с притертой пробкой. Используется, как емкость при исследованиях, в ходе которых высушиваются и взвешиваются сыпучие материалы.
Лодочки. Применяются для прокаливания веществ в печи.
Ступка и пестик. Применяются для измельчения твердых веществ.
Продолжение следует…
Источник
Не так давно, мной была опубликована статья «Какая посуда и оборудование, используются в Химической Лаборатории. Часть 1.» Эта статья набрала определенное количество дочитываний, исходя из чего, я делаю вывод, что эта тема кому то да интересна. Пришло время написать вторую часть этой статьи. В ней я собираюсь познакомить вас с более специфическим химическим оборудованием, а так же закрыть некоторые пробелы, которые были допущены мной в первой статье. Поехали, от простого к сложному.
Пробиркодержатель – это специальный прибор, служащий для фиксации пробирки в нем, с целью последующего нагревания находящихся в ней веществ.
Лабороторный штатив – оборудование для установки лабораторной посуды и инструментов. В нем могут быть зафиксированы как пробирки, так и колбы (в штативе с кольцом). Устройство и названия определенных элементов штатива смотрим на рисунке ниже:
Асбестовая сетка – предназначена для использования в общеобразовательных учреждениях на уроках химии, а также в различных лабораториях, в качестве аккумулятора и передатчика тепла посуде, при нагревании газовыми или другими горелками. Нагревательный прибор ставиться под сетку.
Лабораторные шпатели – имеют множество сфер применения в химии и биологии, например:
– Могут быть использованы, для набирание небольших количеств сыпучих или пастообразных веществ из большого сосуда.
– Применяются, для перетирания сыпучих или пастообразных веществ.
– Для перемешивания смесей веществ.
– Для отмеривания сыпучих навесок для приготовления растворов.
– Для снятия осадков с фильтров и стенок сосудов.
Химические ложечки – используются с целью взятия твердых и сыпучих веществ. Могут служить для перемешивания жидкостей.
Прямой холодильник – применяется для конденсирования паров и отвода образовавшегося конденсата из реакционной системы. Сбор конденсата ведется в колбу-приемник.
Обратный холодильник – применяется для конденсирования паров и возврата конденсата в реакционную массу. Обычно устанавливается вертикально.
Аллонж – элемент химических приборов, как правило используемый для соединения холодильника с приемником.
Химический сифон – применяется для безопасного перекачивания жидких сред из бутылей, бочек, канистр. Особенно важен сифон в работе с агрессивными опасными химическими веществами.
Хлоркальциевая трубка – используется для очистки газов от механических примесей. Также хлоркальцевые трубки применяют для предохранения растворов от попадания в них воды и углекислого газа: с этой целью их заполняют нужным поглотителем.
Дефлегматор – применяется для частичной или полной конденсации паров жидкостей, которые разделяют перегонкой или ректификацией.
Эксикатор – толстостенный стеклянный сосуд, с пришлифованной крышкой, на дно которого помещают влагопоглощающее вещество, в результате чего в эксикаторе поддерживается влажность воздуха приблизительно равная нулю. Эксикатор используется для высушивания и хранения различных веществ.
Склянка Дрекселя – это сосуд, используемый для промывания и очистки газов. В результате пропускания газа через склянку Дрекселя он освобождается от механических примесей.
Аппарат Киппа – универсальный прибор для получения газов, действием растворов кислот и щелочей на твёрдые вещества.
Прибор Кирюшкина – небольшая установка для получения газов. Фактически это маленький аналог аппарата Киппа.
Центрифуга – устройство, использующее центробежную силу. В химии, применяются для разделения газообразных, жидких или сыпучих тел разной плотности.
Хроматограф – прибор для разделения смеси веществ методом хроматографии.
Хроматография (от греч. Chroma – цвет) – метод разделения и анализа смесей веществ, а также изучения физико-химических свойств веществ. Название метода связано с первыми экспериментами по хроматографии, в ходе которых разработчик метода Михаил Цвет разделял ярко окрашенные растительные пигменты.
Очень надеюсь, что данная статья была вам интересна и вы узнали из нее, что то новое. Ну или хотя бы освежили в памяти старую информацию. До встречи в новых публикациях.
Источник