شناخت وسایل آزمایشگاهی شیمی و چگونگی کار با آنها

دانش پژوهان عزیز، یکی از مهارت های پرکاربرد که در بسیاری از پروژه ها مورد استفاده قرار می گیرد، مهارت شناخت وسایل آزمایشگاهی شیمی است که در زیر توضیحاتی در مورد آن ارائه می شود.

برای انجام فعالیتهای علمی و پروژه های پژوهشی در هر رشته ای از شاخه های علوم تجربی، دانشمندان از وسایل و ابزار متنوع و مختلفی استفاده می کنند. در زمان ما تقریباً نمی توان بدون استفاده از این گونه ابزارها مراحل مختلف یک تحقیق را به انجام رساند.

از ابزارها و وسایل آزمایشگاهی برای اندازه گیری، حمل و نقل مواد و اشیاء، تغییر شکل دادن به مواد، حفظ ایمنی و مقاصد مختلف دیگر استفاده می شود.

همانطور که می دانید بشر در آغاز برای اندازه گیری، از اندامهای بدن خود مثل دست، بازو، و پای خود استفاده می کرد. هنوز هم "وجب کردن" در بعضی مواقع به کار می آید اما معلوم است که گذشته از این که استفاده از دست روش دقیقی برای اندازه گیری نیست، برای اندازه گیری اشیاء بسیار کوچک قابل استفاده نیست.

برای مقایسۀ حجم دو مایع هیچکدام از این وسایل به کار نمی آیند و باید از ظرفهای شیشه ای مدرج مثلاستوانۀ مدرج استفاده کرد.

از استوانۀ مدرج در آزمایشگاه شیمی استفادۀ فراوان می شود. استوانّ مدرج در اندازه ها و جنسهای متنوع موجود است و کاربرد آن بیشتر برای اندازه گیری و جا به جا کردن مایعات و مخلول های شیمیایی است.

برخی از ابزارها حسهای ما را قوی تر می کنند مثل ذره بین و میکروسکوپ و تلسکوپ که در واقع قدرت بینایی ما را قوی تر می کند، یا فرکانس متر یا دیاپازون که قدرت و دقت شنوایی مارا افزایش می دهند.

برخی ابزارها قدرت و دقت ما را در شکل دهی یا حمل و نقل اشیاء زیاد می کنند. برداشتن یک سنگ یا حمل یک تکه غذا برای بشر اولیه یا شکستن پوستۀ یک دانۀ گیاهی کار دشواری نبوده است و این کارها را با انگشتان و دیگر اندامهای خود مثلاً ناخن یا دندانهای خود انجام می داده است. اما مسلماً بریدن یک مفتول فلزی یا نگهداری و حمل و نقل یک مایع شیمیایی داغ یا سمی بدون استفاده از وسایل ممکن نیست و استفاده نکردن از این وسایل می تواند خطرناک هم باشد.

از برخی از وسایل صرفاً به منظور ایمنی از خطرات موجود در آزمایشگاه و کارگاه استفاده می شود.

در واقع بشر با ساختن ابزارها و از جمله وسایل آزمایشگاهی به آرزویهای خود را در داشتن چشمها و گوشهایی قوی تر و انگشتان ظریفتر و ناخنها و دندانهایی محکم تر، رسیده است.

لوله آزمایش و لوازم جانبی آن

از پر کاربردترین شیشه آلاتِ مورد استفاده در آزمایش های شیمیایی است. این ابزار به صورت یک لوله شبیه انگشت ساخته می شود که یک سر آن باز و کف آن بسته و به شکل U  است.

لوله آزمایش برای نگهداری، جابجا کردن، مخلوط کردن و حرارت دادن مقادیر اندک مواد شیمیایی جامد و مایع مورد استفاده قرار می گیرد.

حتی برای به دست آوردن و نگهداری گازها می توان از لوله آزمایش استفاده کرد.

به این منظور باید آن را پر از آب کرد و به صورت وارونه درون یک ظرف پر از آب قرار داد. گاز تولید شده توسط یک واکنش شیمیایی را می توان به وسیله یک شلنگ لاستیکی به دهانه آن هدایت کرد و به این ترتیب گاز حاصله از یک واکنش را در آن محبوس کرد.

لوله آزمایشی که برای بیشتر آزمایش های شیمی مناسب است به خصوص آزمایش هایی که در آن می خواهیم به ماده ای حرارت بدهیم، از جنس شیشه است اما برای برخی از عملیات می توان از لوله آزمایش های پلاستیکی هم استفاده کرد.

لوله آزمایش در انداره های متنوع وجود دارد.

هنگام کار با لوله آزمایش باید به جنس آن دقت داشته باشید. اگر با لولهآزمایش می خواهید ماده ای را حرارت دهید باید از لوله هایی استفاده کنید که نسبت به حرارت مقاوم هستند. لوله هایی که از "بارو سیلیکات" (borosilicate) یا پیرِکس (Pyrex) ساخته شده اند نسبت به حرارت کاملاً مقاومت دارند و می توان آن ها را مستقیماً روش شعله چراغ بونزن یا هر منبع حرارتی دیگری قرار داد.

استفاده از لوله آزمایشی که به حرارت مقاوم نیست گذشته از این که موجب شکسته شدن آن می شود ممکن است به علت پخش شدنِ مواد درون آن خطرناک نیز باشد.

لوله آزمایش به شکلی ساخته شده است که تمیز کردن آن آسان است. بلافاصله پس از پایانِ آزمایش و استفاده از لوله آزمایش باید آن را شست. همچنین قبل از هر آزمایش باید از تمیز بودن آن اطمینان حاصل کنید.

به تعویق انداختن شستشوی لوله آزمایش ممکن است موجب شود دیگر هرگز قابل استفاده نباشد. اگر نمی توانید بلافاصله آن را بشویید باید لوله را در آب قرار دهید تا خیس بخورد. برای شستن لولهآزمایش استفاده از شیشه شور در اندازه مناسب ضروری است.

شیشه شور برسی استوانه ای شکل است که به یک میله متصل شده است.

برای نگه داری از لوله آزمایش باید از جا لوله ای استفاده کرد که برای همین کار ساخته شده است.

استفاده از جالوله ای فلزی و شیشه شور با دسته فلزی ممکن است موجب شود که سطح لوله آزمایشخراش بردارد. وجود خراش در سطح هر وسیله شیشه ای احتمال شکستن آن را بیشتر می کند پس بهتر است از شیشه شور و جالوله ای پلاستیکی یا چوبی استفاده کنیم.

انبر لوله آزمایش وسیله دیگری است که باید در استفاده از آن مهارت داشته باشید. برخی از انبرهای لولهآزمایش در ناحیه ای که با لوله در تماس است مجهز به چوب پنبه است تا روی شیشه خراش ایجاد نکند. برخی دیگر از جنس چوب هستند. در صورتی که فلزِ انبر مستقیماً با لوله تماس پیدا کند احتمال دارد که روی آن خراش ایجاد کند.

      

نحوه ی استفاده از پیپت

دانش پژوهان عزیز، یکی از وسایل پرکاربرد که در بسیاری از پروژه های ازمایشگاهی مورد استفاده قرار می گیرد، پیپت است و یکی از مهارت های لازم نحوه ی کار با آن است که در زیر توضیحاتی در این مورد  ارائه می شود.

از پیپت ها برای برداشتن حجم معینی از محلول با دقت بسیار بالا استفاده می شود و بر دو نوع هستند.

هرگز از پیپتی که نوک آن شکسته شده و یا ترک برداشته برای برداشتن مایعات استفاده نکنید، زیرا آن پیپت دقت خود را از دست داده و کالیبره نیست.

برای استفاده از یک پیپت آن را با شیوه های استاندارد بشویید و تمیز کنید. (مواظب باشید حین این عمل نوک پیپت به جایی برخورد نکند) و پس از شستن آن به روش زیر از تمیزی آن اطمینان حاصل کنید.

داخل آن آب بریزید هرگاه آب به راحتی و بدون بر جا گذاشتن قطرات، سُر خورد سطح داخلی پیپت تمیز است، در غیر این صورت با مایع شوینده داخل آن را بشویید.

هنگام کار با پیپت توجه کنید این همان پیپت مورد نظر شما باشد. (حجم پیپت را روی شیشه ی آن بخوانید.)

بر روی بورت و پیپت واژه ی TD و بر روی بشر، بالن و استوانه ی مدرج واژه ی TC نوشته شده است.

 TDمخفف to deliver  می باشد و نشان دهنده ی حجم محلول یا مایع خارج شده از ظرف می باشد نه حجم مایع یا محلول موجود در ظرف.

TC مخفف to contain است و نشان دهنده ی حجم محلول موجود در ظرف می باشد نه حجم محلول خارج شده از ظرف.

توجه داشته باشید که برای پر کردن پیپت هرگز از مکش به وسیله ی دهان خود استفاده نکنید زیرا بخارات برخی مایعات سمی بوده و یا ممکن است مایع درون پیپت وارد دهان شما شود.

روش کار با پیپت حباب دار برای برداشتن حجم معینی از مایع

پیپت را به طور عمود نگاه دارید. (برای نگه داشتن پیپت هرگز حباب آن را نگیرید، زیرا گرمای دست شما باعث انبساط آن شده و در نتیجه پیپت از کالیبره بودن خارج می شود و دقت خود را از دست می دهد.)  بهترین محل گرفتن پیپت، بالای پیپت (بالای خط نشانه) است. حال به طور عمود پیپت را وارد محلول کرده و با پوآر مایع را بالا بکشید و به حجم رسانید. برای به حجم رساندن باید به طور عمود به خط نشانه نگاه کنید ( به طوری که خط نشانه را به صورت یک خط ببینید نه به صورت یک دایره یا بیضی ) و طوری به حجم برسانید که پایین منحنی مایع بر خط نشانه واقع شود.

برای خالی کردن پیپت، پیپت را بالای ظرفی که می خواهید مایع را داخل آن بریزید نگه دارید و با شیر خروج مایع پیپت پر کن (پوآر)، مایع را درون ظرف بریزید. وقتی تمام مایع خارج شد، برای خالی کردن آخرین قطره، نوک پیپت را به دیواره ی ظرف تماس دهید تا آخرین قطره هم خارج شود، ممکن است مقدار بسیار کمی مایع، باز هم باقی بماند که هرگز برای خارج کردن این مقدار در پیپت ندمید (فوت نکنید) زیرا سازندگان پیپت این مقدار بسیار کم را از قبل محاسبه کرده اند و در خطای پیپت گنجانده اند.

ایجاد محیط های مناسب برای آزمایش ها

دانش پژوهان عزیز، در بسیاری از پروژه های آزمایشگاهی لازم است برای انجام آزمایش مورد نظر خود ابتدا محیط مناسب برای آن آزمایش را فراهم کنید تا نتایج حاصل از آزمایش شما درست و با خطای کمتری به دست آید. در ذیل برخی از این محیط ها معرفی می شود: 

حمام های آب، روغن و شن

برای انتقال حرارت به صورت تدریجی، پیوسته و یکنواخت از حمام ها استفاده می شود. از آن جا که حمام ها حرارت را به صورت تدریجی انتقال می دهند برای گرم شدن ظرف و محتویات آن زمان بیش تری نیاز است.

یکی دیگر از خصوصیات حمام ها این است که از حرارت دادن مستقیم جلوگیری می کنند که این مسئله باعث می شود برخی از مواد که بر اثر حرارت مستقیم تجزیه شده یا می سوزند، به راحتی حرارت مورد نیاز در آزمایش را تحمل کنند، البته برای اینکه حرارت به صورت یکنواخت در کل حمام پخش شود از یک وسیله ی آزمایشگاهیی به نام لوله تیل استفاده می شود که لوله جانبی آن باعث ایجاد جریان همرفتی در کل حمام شده و در نتیجه دما در سرتاسر لوله ی تیل یکنواخت می شود.

انتخاب این که از کدام حمام استفاده کنید به نیاز شما بستگی دارد. حمام آبی قابلیت گرم کردن تا 100 درجه سانتی گراد را دارد در حالی که حمام شن یا روغن می تواند بیش تر گرم شود.

تدکر: در مورد حمام روغن باید کمی با احتیاط عمل کنید زیرا اگر روغن خیلی داغ شود دود می کند.

حمام یخ

گاهی لازم است با توجه به شرایط آزمایش یک ظرف را خنک نگه دارید، برای این کار بهتر است که از حمام یخ استفاده کنید. حمام یخ به دلیل تماس بیشتر با ظرف مورد نظر کاراتر از سایر روش های خنک نگه داشتن یک ظرف است.

البته در برخی آزمایش ها که لازم است ماده خنک کننده همواره در جریان باشد تا دمای آن تغییر نکند و تا پایان آزمایش باقی بماند، حمام یخ نمی تواند کاملاً مؤثر باشد زیرا به محض تمام شدن یخ در حمام دمای آن شروع به بالا رفتن می کند به همین دلیل در آزمایش هایی مثل تقطیر در مبرد از آب سرد در حال جریان به جای یخ استفاده می کنند.

برای انجام این کار حمامی درست کنید که تا نصفه یخ و نصف دیگر آن آب است. اگر به حمام خنک تری نیاز داشتید کمی نمک طعام هم به آن اضافه کنید.

بوته چینی

دانش پژوهان عزیز، یکی از مهارت های پرکاربرد که در بسیاری از پروژه ها مورد استفاده قرار می گیرد، مهارت کار با بوته چینی است که در زیر توضیحاتی در مورد آن ارائه می شود.

برخی از ظروف آزمایشگاهی را از سرامیک و چینی می سازند. مقاومت چینی در مقابل ضربه و حرارت از شیشه بیشتر است. از جمله ظرفهایی که از چینی و سرامیک ساخته میشود بوته، ظرف تبخیر، هاون و قیف بوخنر است.

بوته چینی ظرفی شبیه به کاسه است که معمولاً از جنس چینی است و لبه ها و سطوح داخلی و خارجی آن کاملاً صاف و صیقلی است. بوته ها ی فلزی و گرافیتی یا سفالی نیز در آزمایشگاه ها مورد استفاده قرار می گیرند.

بوته چینی بهترین وسیله برای استفاده در آزمایش هایی است که در آن از حرارت بالا استفاده می شود. این بوته ها دمای تا حدود 1200 درجه سانتیگراد را تحمل می کنند و می توان با شعله مستقیم یا به وسیله کوره های الکتریکی آنها را گرم کرد.

بوته را باید در حفره یک مثلث نسوز در اندازه مناسب قرار داد. مثلث نسوز وسیله ای است مثلثی شکل که در هر یک از اضلاعش یک استوانه نسوز تعبیه شده است (شکل زیر) یک مثلث نسوز هنگامی برای یک بوته مناسب است که دو سوم بوته در حفره آن قرار گیرد.

روش صحیح قرار دادن بوته در مثلث نسوز

مثلث نسوز

چند بوته چینی در اندازه های مختلف

هاون چینی

هاون چینی شبیه کپسول چینی و بوته چینی است. بدنه هاون چینی ضخیم است و می توان با کمک دسته هاون که آن هم از جنس چینی است در آن جامدات و مواد بسیار سخت را خورد و کرد و به صورت پودر در آورد.

بلاقاصله پس از اتمام کار با هاون چینی باید آن را شسته، در جای مناسب قرار داد. دسته هاون را همیشه در درون هاون نگهداری کنید تا از شکسته شدن در امان بماند.

ظروف چینی اگر چه در مقابل حرارت مقاوم هستند اما در صورت عدم مراقبت به سادگی می شکنند.

کپسول چینی یا ظرف تبخیر

این وسیله سرامیکی، شبیه کاسه ساخته می شود و در لبه آن نیز یک برآمدگی، مانند برآمدگی لبه بشر ساخته شده که به آسان ریختن مایعات از آن کمک می کند.

تبخیر سریع محلولها و ذوب کردن برخی مواد، از موارد استفاده این ظرف است.

برای تبخیر سریع مواد باید کپسول چینی را روی سه پایه و مثلث نسوز قرار داد و سپس حرارت داد.

بورت

دانش پژوهان عزیز، یکی از مهارت های پرکاربرد که در بسیاری از پروژه ها مورد استفاده قرار می گیرد، مهارت کار با بورت است که در زیر توضیحاتی در مورد آن ارائه می شود.

 

بورت یک استوانه درجه بندی شده دراز و باریک است که در پایین به یک شیر منتهی می شود که محل خارج شدن مایع از بورت است و به وسیله این شیر مقدار مایع خروجی تنظیم می شود. بورت برای انتقالمقادیر مشخص و دقیق مایعات طراحی شده است.

 

بورت ها در اندازه های مختلف ساخته می شود، اندازه ای که بیشتر در آزمایشات مورد استفاده است بورتِ 50 میلیلیتری است. بورت های 50 میلی لیتری در مقیاسٍ 1/0 میلی لیتر درجه بندی شده اند.

 

روش خواندن اندازه مایع در بورت همانند روش خواندن استوانه مدرجاست. در بورت نیز سطح مایع هلالی تشکیل می دهد. اندازه مایع را باید با خواندن درجه ای که در مقابل کف هلال قرار دارد تخمین زد.

آمادگی برای استفاده از بورت

پیش از شروع هر آزمایشی با بورت باید از تمیز بودنِ آن کاملاً اطمینان حاصل کرد. پس از آن باید قضای داخلی بورت را با مایعی که می خواهیم منتقل کنیم، آلوده کنیم. به این منظور بورت را با 5 میلی لیتر از مایع مورد نظر پر کنید و آن را به طور افقی نگه دارید و حول محور اصلی بورت میان انگشتان خود بچرخانید.بورت را در محل خود به وسیله گیره روی پایه ثابت کنید. سپس آن را خالی کنید به این ترتیب همه سطح داخلی بورت و سطح داخلی شیرِ آن با مایعی که می خواهید آن را به وسیله بورت منتقل کنید خیس می شود.

خیس کردن سطح داخلی بورت به وسیله گرداندنِ آن میان انگشتان به طور افقی

پس از خارج کردن همه مایع موجود در بورت شیر آن را ببندید و آن را با مقدار مناسب از مایع پر کنید. اگر به نوک بورت دقت کنید خواهید دید که قسمت انتهایی آن حاوی حباب هواست

. با باز کردن شیر و بیرون ریختنِ جند میلی لیتر از مایع، این حباب ها را خارج کنید.

به حبات بزرگی که در نوک بورت وجود دارد توجه کنید. این حباب را قبل از شروع آزمایش باید خارج کنید.

حجم دقیق مایع موجود در بورت را با دقت بخوانید و آن را یادداشت کنید.

 

از این پس می توانید با باز کردن شیر مقدار مایعی که لازم است را از بورت به ظرف مورد نظر خود منتقل کنید. باز کردن یکباره شیر بورت موجب می شود که مقدار زیادی مایع خارج شود. گاهی لازم است که شیر را خیلی کم باز کنید تا مایع قطره قطره از آن خارج شود.

 

کاغذ صافی

دانش پژوهان عزیز، یکی از مهارت های پرکاربرد که در بسیاری از پروژه ها مورد استفاده قرار می گیرد، مهارت کار با کاغذ صافی است که در زیر توضیحاتی در مورد آن ارائه می شود.

 

کاغذ صافی در ابعاد مختلف و بیشتر به شکل دایره و مربع شکل ساخته می شود و مورد اصلی استفاده از آن جدا کردن رسوبات و صاف کردن محلول هاست.

 

"صاف کردن" یا فیلتراسیون یکی از اصلی ترین تکنیک های شیمی کاربردی است و در بیشتر فعالیت های عملی شیمیایی با این تکنیک سر و کار خواهید داشت.

 

برای استفاده از کاغذ صافی باید آن را به یکی از دو شیوه ای که در زیر نشان داده شده آن را تا بزنید و سپس آن را در قیفی در اندازه مناسب بگذارید. اندازه قیف و اندازه کاغذ صافی باید با هم متناسب باشند، به طوری که لبه کاغذ صافی، فقط چند میلی متر پایین تر از لبه قیف قرار بگیرد. برای تا کردن کاغذ صافی طبق شکل های زیر عمل کنید:

شیوه اوّل تا زدن کاغذ صافی

کاغذ را از وسط تا کنید به طوری که یک نیم دایره کامل به دست بیاورید

این نیم دایره را دوباره تا بزنید تا یک ربع دایره به دست آورید. اما این بار کمی خط تا را کج بگیرید تا لبه های کاغذ کاملاً روی هم قرار نگیرند (به شکل بالا دقت کنید) این انحراف در خطِّ تا کمک می کند تا کاغذ صافی در داخل قیف بهتر قرار بگیرد.

این ربع دایره از چهار لایه کاغذ تشکیل شده است. یکی از لایه ها را از بقیه باز کنید تا کاغذ صافی به صورت یک مخروط  در آید.

 

شیوه دوم تا زدن کاغذ صافی

تا زدن کاغذ صافی به شیوه زیر موجب خواهد شد که سرعت صاف شدن محلول بیشتر شود. در صورتی که جمع آوری مادل جامد باقی مانده برایتان مهمتر است از شیوه بالا استفاده کنید.

 

جمع آوری ماده جامد باقی مانده در کاغذ صافی به شیوه اول آسان تر است. اما اگر فقط بخواهید مایعی را به سرعت صاف کنید شیوه زیر برای تا زدن کاغذ مناسب تر است.

 

دایره بزرگِ کاغذ را از وسط تا کنید.

نیم دایرل به دست آمده را مجدداً تا کنید تا یک ربع دایره به دست آید.

لبه صاف یک طرف ربع دایره را بگیرید و آن را از خط وسط ( خط چین قرمز شکل بالا)  تا بزنید.  همین کار را در طرف دیگر ربع دایره هم بکنید.

حالا باید کاغذ شما شبیه به باله ماهی شده باشد که به طور متوالی تا خورده باشد ( شکل زیر).

طبق شکلهای زیر هر یک از قطعات مثلثی شکل فوق را یک بار دیگر تا بزنید.

هنگام تا کردنِ کاغذ لبه ها را زیاد فشار ندهید؛ فشارِ زیاد ممکن است سوراخهای خیلی کوچکی در کاقذ ایجاد کند که به چشم نمیآیند اما موجب عبورِ مواد جامد از کاغذ بشوند.

تا بالاخره کاغذ صافی به شکل زیر درآید

هنگامی که این کاغذ را باز کنید در بعضی از قسمتها (فلش ها در شکل زیر) تا خوردگی ها به صورت یکی در میان نیستند.

تا خوردگیها را مجدداً به نحوی اصلاح کنید که یکی در میان به طرفِ داخل و خارج قرار بگیرند.

بهتر است قبل از قرار دادن کاغذ صافی درونِ قیف، آن را پشت و رو کنید. ( هنگام تا زدنِ کاغذِ صافی چربی دست شما ممکن است به آن چسبیده باشد، برگرداندن، یا به اصطلاح، پشت و رو کردنِ کاغذ باعث خواهد شد که این ذرات هر چند کوچک و ناچیز در درونِ کاغذ باقی بماند و به داخل مایعِ صاف شده وارد نشود.

 

کار با چراغ بونزن و نکات ایمنی مربوط به آن

دانش پژوهان عزیز، یکی از مهارت های پرکاربرد که در بسیاری از پروژه ها مورد استفاده قرار می گیرد، مهارت کار با چراغ بونزن است که در زیر توضیحاتی در مورد آن ارائه می شود.

 

روشن کردن چراغ بونزن

سوختگی، یکی از شایع ترین حوادثی است که در آزمایشگاههای شیمی اتفاق می افتد. درجه حرارت شعله چراغ بونزن تا 1500 درجه سانتیگراد می رسد. هر گاه شیئی را گرم کردید تا از خنک شدن کاملِ آن مطمئن نشده اید به آن دست نزنید.

 

قبل از روشن کردن چراغ مطمئن شوید که  در اطراف چراغ هیچ ماده آتشگیری وجود ندارد. صورت و لباس خود ر ا نیز از شعله دور نگه دارید. همچنین سطحی که چراغ روی آن قرار دارد باید نسبت به حرارت مقاوم باشد.

دریچه هوا را کاملاً ببندید، کبریت یا فندک را روشن کنید و به دهانه چراغ نزدیک کنید و سپس شیر گاز را باز کنید.

 

هنگامی که چراغ روشن شد با دریچه ورودی گاز و هوا را طوری تنظیم کنید که شعله ای آبی به دست آید. گاهی شیر تنظیم گاز با شیر تنظیم هوا با هم اشتباه می شوند بنا بر این باید قبل از شروع کار با چراغ بونزن با آن و اجزاء آن کاملاً آشنایی پیدا کنید. با شیر تنظیم گاز ارتفاع شعله و با شیر تنظیم هوا رنگ شعله را کنترل کنید. درون شعله دو یا چند مخروط  آبی رنگ به وجود می  آید که درجه حرارت قسمتهای مختلف آن با هم متفاوت است.

حرارت دادن اجسام

 اگر شیئی که می خواهید آن را حرارت دهید جامد است و اندازه آن نیز کوچک است، می توانید آن را مستقیماً روی شعله چراغ بونزن نگاه دارید. جسمی را که می خواهید حرارت دهید هرگز با انگشتان خود روی شعله نگاه ندارید. استفاده از انبرک یا گیره در چنین حالتی ضروری است.

اگر آنچه می خواهید حرارت دهید گَرد، یا مایع است باید از ظرفی مثل ارلن استفاده کنید. در این صورت ظرف را باید روی "توری فلزی" قرار دهید و آن را روی یک سه پایه در بالای شعله مستقر کنید. ظرف را با گیره یا انبرکی که در دست دارید روی شعله نگاه ندارید. چرا که اولاً امکان لرزش دست وجود دارد و ممکن است به این ترتیب مایع از درون ظرف به بیرون بپاشد و ثانیاً پی از مدتی انبرک داغ می شود و امکان نگاه داشتن آن در دست وجود نخواهد اشت.

 

هنگامی که از ظرفهای شیشه ای استفاده می کنید دقت کنید که به حرارت مقاوم باشند. اگر ظرف شیشه ای ترک داشته باشد نیز هنگام حرارت دیدن خواهد شکست و بیرون ریختن محتویات آن خطرناک خواهد بود.

 

پس از اتمام کار با چراغ بونزن شیر گاز را از منبع آن ببندید. از محکم بسته شدن آن اطمینان حاصل کنید تا گاز به فضای آزمایشگاه نشت نکند.

کار با استوانه مدرّج

دانش پژوهان عزیز، یکی از مهارت های پرکاربرد که در بسیاری از پروژه ها مورد استفاده قرار می گیرد، مهارت کار با استوانه مدرّج است که در زیر توضیحاتی در مورد آن ارائه می شود.

 

استوانه مدرج برای اندازه گیری حجم مایعات با دقتی متوسط به کار می رود.

پیش از شروع کار با استوانه مدرج باید از تمیز بودن آن مطمئن شوید.

توجه داشته باشید که فاصله دو درجه روی هر استوانه ممکن است با دیگری تفاوت داشته باشد.

با توجه به نوع و مقدار مواد و کاری که می خواهید انجام دهید، جنس و اندازه استوانه خود را انتخاب کنید.

 

هنگامی که مایعی را به داخل استوانه مدرّج می ریزید، هرگز در حالی که آن را روی میز قرار داده اید صورتِ خود را روبرو و هم سطح با آن قرار ندهید؛ چرا که در صورتی که استوانه واژگون شود، محتویات آن روی صورت و لباسهای شما خواهد ریخت. بهتر آن است که استوانه را با یک دست نگه دارید و با دست دیگر مایع مورد نظر را درون آن بریزید. صورت خود را در بالای استوانه نیز نباید نگاه دارید.

 

سطح بالایی مایعات در ظروف شیشه ای کاملاً مسطح و تخت نیست، بلکه به دلیل کشش ملکولی که میان ملکولهای آب و شیشه وجود دارد در کناره ها کمی به سمت بالا کشیده شده و حالتی منحنی و هلالی به خود می گیرد و به اصطلاح شکم می دهد.

شکل: هنگام خواندن حجم مایع، چشم خود را هم سطح با سطح مایع قرار دهید و سطح زیرینِ هلال را بخوانید.

برای خواندن حجم مایع خطی که درست روبروی سطح زیرینِ هلال قرار دارد را تشخیص دهید. گاهی این سطح بین دو خط قرار می گیرد و لازم می شود مقدار دقیق آن را با توجه به این که سطح مایع تقریباً چقدر و به کدام خط نزدیک تر است  تخمین بزنید.

مقدار مایع در این استوانه مدرّجِ 10 میلی لیتری تقریباً 62/6 میلی لیتر است.

مقدار مایع در این استوانه 100 میلی لیتری تقریباً 7/52 میلی لیتر است.

 

هنگامی که بخواهیم مقدار مشخصی از مایع را با دقت زیاد در استوانه مدرّج بریزیم بهتر آن است که اول مقداری تقریبی از مایع را که نزدیک به مقدار مورد نظر ماست در آن بریزیم و سپس به وسیله پیپت مقدار اضافی را از آن برداریم یا مقداری که لازم است را به آن اضافه کنیم تا به حد مورد نظر برسد. هنگام استفاده از پیپت باید توجه داشته باشیم که پیپت خشک باشد یا اگر خشک نیست آلوده به همان مایعی باشد که در حال انتقال آن هستیم.

 

نگهداری از استوانه مدرّج

استوانه مدرج مانند لوله آزمایش نیست که لازم باشد آن را در جالوله ای نگه داری کنید. بلافاصله پس از پایان یافتن کار باید آن را با احتیاط کامل بشویید و پس از خشک شدن به جای خود در قفسه مربوطه منتقل کنید. اگر لازم است برای شستن آن باید از شیشه شور و مواد شوینده استفاده کرد اما پس از آن باید با آب جاری و آب مقطر شستشو شود و به اصطلاح کُر داده شود. سپس آن را به طور وارونه در حالی که به پایه و حلقه نگه دارنده متصل است روی یک حوله کاغذی یا دستمال تنزیب تکیه داده می شود تا کاملاً خشک شود. در خشک کردن استوانه مدرج و دیگر شیشه آلاتِ آزمایشگاهی عجله نداشته باشید. بگذارید تا زمان این کار را برای شما به انجام برساند. اگر خشک کردنِ فوری استوانه مدرج ضروری باشد باید از حوله کاغدی استفاده کنید. قطعه ای از حوله را چند سانتیمتر بزرگتر از طول استوانه ببرید و سپس آن را آن قدر تا کنید تا بتواند داخل استوانه را پر کند. آن را داخل استوانه فرو کنید و چند بار بالا و پایین ببرید تا همه مایع موجود در آن جذب حوله شود.

شکل: روش خشک کردن استوانه مدرج

سؤال:

 در این استوانه مدرج  25 میلی لیتری چه مقدار مایع وجود دارد؟

25mL graduated cylinder (11.5 mL)

1- 5/10 میلی لیتر

2- 5/11 میلی لیتر

3- 11 میلی لیتر

4- 12 میلی لیتر

بشِر

بشر ظرفی شیشه ای و استوانه ای به شکل لیوان است که برای حمل و جابجایی مایعات و گاهی برای حرارت دادن مایعات و محلول ها در آزمایشگاه شیمی به کار می رود. کف بشر تخت است و می توان آن را روی میز آزمایشگاه قرار داد و لبه بالایی آن معمولاً یک فرورفتگی به سمت خارج دارد که موجب می شود که مایع را بتوان به آسانی از آن به ظرف دیگری ریخت. بشرها در اندازه های بسیار متنوعی ساخته می شوند. گنجایش برخی از بشرها چند میلی لیتر و برخی دیگر چندین لیتر است اما بشرهایی که در آزمایشگاه های معمولی به کار می روند حدود 250 تا 500 سی سی (میلی لیتر) گنجایش دارند. روی سطح خارجی بشرِ مدرّج علاوه بر اندازه گنجایشِ آن، درجه بندی هم شده و می توان با مقدار مایع موجود در بشر را به وسیله این درجه ها تخمین زد. دقت این درجه بندی به اندازه ای است که حدوداً مایع موجود در بشر را می توان تخمین زد اما برای اندازه گیری دقیق مایعات می باید از وسایل دیگر مثل استوانه مدرج یا بورت یا پیپت استفاده کرد.

در صورتی که روی بشر درجه بندی نشده باشد به آن بشر ساده می گویند.

 

موارد استفاده بشر عبارتند از:

برداشتن و جابجا کردنِ مایعات، حل کردن مواد و تهیه محلول ها، گرم کردن مواد، رسوب گیری و موارد دیگر. در صورتی که از مایع یا جامدی که مورد آزمایش ما قرار دارد گاز متصاعد می شود یا احتمال دارد که هنگام حرارت دادن یا هم زدن آن، به اطراف پاشیده شود؛ باید به جای بشر از ارلن استفاده کرد.  چرا که اولاً دهانه بشر گشاد است و ثانیاً دهانه ظروف دیگر مثل ارلن را می توان با چوب پنبه بست اما دهانه تشر را نمی توان کاملاً مسدود کرد.

 

جنس بشر از شیشه بوروسیلیکات یا پیرکس است که موجب می شود که این ظرف ها نسبت به  حرارت تا حدی مقاوم باشند اما شعله مستقیم ممکن است به آن آسیب برساند. بنا بر این همیشه بشر را باید به طور غیر مستقیم و به واسطه توری حرارت داد. بشرهای پلاستیکی (از جنس پلی تن و پولی پروپیلن) و فلزی (از استیل و آلومینیوم) نیز ساخته می شود که موارد استفاده متفاوتی دارد. از آنجا که بشرهای پلاستیکی ارزانتر هستند و در بسیاری از موارد تفاوتی با بشرهای شیشه ای ندارند در صورت امکان و به شرطی که جنس آن تأثیری در نتیجه آزمایش نگذارد از این بشرها استفاده می شود. طبیعی است که استفاده از بشر پلاستیکی هنگامی که می خواهیم ماده ای را حرارت دهیم یا از حلّالهای آلی که پلاستیک را حل می کنند استفاده می کنیم اصلاٌ مناسب نیست. بیشتر اسیدها اثری روی بشرهای شیشه ای ندارند به جز اسید فلوئوریدریک که شیشه را می خورد. در حالی که تقریباً همه اسیدها روی فلزات اثر خورندگی دارند.

 

برای شستشوی بشر باید برخی نکات را رعایت کرد. چگونه شستن شیشه آلات شیشه ای را در اینجا بخوانید.

پس از شستشوی بشر سطح داخلی آن باید با دستمال یا پارچه تنزیب خشک شود، خشک کردن سطح داخلی بشر اگر با دستمال ممکن نباشد به وسیله حرارت دادن انجام می شود. به این منظور باید آن را روی سه پایه و روی توری نسوز قرار داد و از زیر توری آن را به آرامی گرم کرد به این نحو که شعله را دور تا دور کف توری گرداند تا حرارت به تدریج به همه جای بشر برسد. پی از خشک شدن داخل آن باید بشر را کناری نهاد تا سرد شود. تماس مستقیم شعله با بشر شیشه ای خیس ممکن است موجب شکسته شدن آن شود.

 

بشر شیشه ای با گنجایش 400 سی سی

 

 

بشر استیل – درجه بندی بشرهای فلزی در سطح درونی آنها قرار دارد.

 

بشر پلاستیکی شفاف و مات

 

فلاسکِ ارلن مایر

دانش پژوهان عزیز، یکی از مهارت های پرکاربرد که در بسیاری از پروژه ها مورد استفاده قرار می گیرد، مهارت کار با فلاسکِ ارلن مایر است که در زیر توضیحاتی در مورد آن ارائه می شود.

 

این ظرف شیشه ای از پر کاربردترین شیشه الاتِ آزمایشهای شیمیایی است که به شکل مخروط و با گردنی باریکتر ساخته می شود و به افتخار مخترعِ آلمانی آن (امیل ارلن مایر) به نام ارلن مشهور شده است. ارلن مایر برای نگهداری، مخلوط کردن محلول ها اندازه گیری مایعات و حرارت دادن مواد به کار می رود. تخت بودنِ کف آن موجب می شود که مواد به آسانی به طور اتفاقی از آن بیرون نریزند و همچنین موجب می شود که گرم کردن مواد در آن به راحتی صورت گیرد.

 

ارلن را اغلب از جنس بوروسیلیکات که به حرارت مقاوم است می سازند بنا بر این به راحتی می توان آن را حرارت داد. ارلن در اندازه های 50، 125، 250، 500، و 1000 میلی لیتری وجود دارد و ارلنهای پلاستیکی نیز ساخته شده است که در موارد خاص میتوان از آنها استفاده کرد.

ارلن شیشه ای در اندازه های مختلف

 ارلن پلاستیکی در اندازه های مختلف

 

باریک بودن گردن این ظرف و پهن بودن قسمت پایینی آن موجب می شود که بتوانیم به راحتی با در دست گرفتنِ گردنِ ارلن، محلول داخل آن را با تکان دادن ظرف هم بزنیم.

هم زدن مایع درارلن به خاطر طراحی خاص آن آسان تر است.

 

همچنین باریک بودن دهانه ارلن مانع تبخیر زیاد محلول خواهد بود. دهانه ارلن را نیز می توان در صورت لزوم با چوب پنبه بست و محکم کرد.

 

شکل خاص مخروطی ارلن موجب می شود که ایستایی زیادی داشته باشد و به همین دلیل تقریباً هرگز  واژگون نمی شود.

همه این خواص باعث می شود که ارلن از پر کاربرد ترین ظروف مورد استفاده در آزمایش های شیمی باشد.

هنگامی که از ارلن برای حرارت دادن مایعات یا جامدات استفاده می شود همه احتیاطهای لازم هنگام کار کردن با شعله یا کوره های الکتریکی را باید در نظر داشته باشید. در این مواقع همواره باید ارلن را با گیره حمل کرد.

 

اگر چه ارلن از انواع شیشه های مقاوم به حرارت ساخته می شوند اما این به این معنا نیست که این شیشه ها را می توان در معرض شعله مستقیم قرار داد.

 

برای این که ارلن یا دیگر وسایل شیشه ای در معرض حرارت نشکنند باید آنها را به طورغیر مستقیم و روی یک توری فلزی حرارت دهید. همچنین حرارت دادن مستقیم ظرف هنگامی که خالی از مایع باشد یا هنگامی که دیواره آن حاوی قطرات مایع باشد نیز ممکن است موجب شکستن آن شود. حرارت دادنِ سطح داخلی ظرف به وسیله شعله مستقیم و خیس کردن ظرفِ داغ با آب یا مایعات سرد دیگر نیز موجب شکستن و ترک خوردن ارلن و دیگر ظروف شیشه ای می شود.

 

نکات ايمني در آزمايشگاه

براي امنيت در آزمايشگاه نکات بسياري بايد رعايت شود هر چند رعايت اين نکات به تنهايي سلامت آزمايش کننده را تضمين نمي کند. اما احتمال بروز خطرات را به حداقل کاهش مي دهد. خطرات ديگري که در آزمايشگاه وجود دارد، وضعيت هاي غير قابل پيش بيني است که همواره در آزمايشگاه و در طول آزمايش به وجود مي آيند که با هوشياري و دقت در آزمايشگاه شيمي، مي توان اين خطرات را نيز تا حد مطلوبي کاهش داد.

در يک آزمايشگاه ايمن و استاندارد و در صورت رعايت موارد ايمني حوادث يا جراحات به ندرت اتفاق مي افتند. وقتي يک حادثه يا جراحت اتفاق مي افتد عموماً به دليل رعايت نکردن نکات ايمني و بي توجهي به آن هاست.

در هنگام ورود به آزمايشگاه، بايد از خطرات مواد شيميايي و خطرهاي ممکن در آزمايش ها اطلاعات کافي داشته باشيد. اهميت اين که دانش آموزان بدانند چه خطرهايي در آزمايشگاه وجود دارد، چگونه از آن ها دوري جويند و در صورت خارج شدن آزمايش از کنترل چگونه عمل کنند، بر هيچ کس پوشيده نيست.

بهترين راه براي جلوگيري از حوادث، آشنايي با خطرات ممکن در آزمايشگاه است. هر آزمايشي، بدون توجه به اين که چند بار در گذشته انجام شده است، مي تواند خطرات زيادي را به همراه داشته باشد. تمام اين مطالب براي آن گفته شد که شما اهميت شناسايي خطرات هر آزمايش را پيش از انجام آن درک کنيد.

نکته اي که همواره بايد به آن توجه داشته باشيد آن است که شما بايد تمام مواد شيميايي در آزمايشگاه را بسيار خطرناک و سمي قلمداد کنيد مگر آن که از بي خطر بودن ماده اطمينان کامل داشته باشيد و اين نکته بدان معني است که رعايت نکات ايمني در مواجه با مواد شيميايي الزامي است.

لباس کار آزمايشگاه

1. استفاده از عينک ايمني در هر شرايطي الزامي است. خطر پاشيدن مايعات و مواد شيميايي به چشم همواره وجود دارد.

2. استفاده از لنزهاي چشمي در آزمايشگاه مجاز نيست.

عينک هاي ايمني از پاشيده شدن مايعات به چشم جلوگيري مي کنند، اما چشمان را از بخارات محافظت نمي کنند. بخار بعضي مواد شيميايي باعث جذب رطوبت موجود در چشم مي شود، در نتيجه براي برداشتن لنزها مجبور به عمل جراحي خواهيد شد.

3. پوشيدن روپوش آزمايشگاهي در محيط آزمايشگاه الزامي است.

4. پوشيدن کفش هاي جلوباز ( همانند صندل يا دمپايي) و پوشيدن کفش پاشنه بلند در محيط آزمايشگاه غير مجاز است زيرا در صورت ريختن مواد شيميايي روي پا، پوست پا صدمه خواهد ديد.

5. پوشيدن شلوارک و دامن هاي بالاتر از زانو در محيط آزمايشگاه غير مجاز است، زيرا مواد شيميايي در صورت ريختن بر روي پوست برهنه، باعث جراحت و يا سوختگي مي شوند.

6. در صورت امکان از به دست کردن ساعت، جواهرات و انگشتر در محيط آزمايشگاه خودداري شود، زيرا ممکن است با جذب بخارات شيميايي، موجب بروز خارش و التهاب پوست زير خود گردند.

7. هرگز لباس هايي را که آويزان و گشاد (مانند لباس هاي آستين گشاد) هستند در آزمايشگاه به تن نکنيد، زيرا ممکن است هنگامي که شما در حال کار با چراغ بونزن هستيد آتش گرفته و باعث سوختگي گردند.

8. داشتن موي خيلي بلند همانند لباس هاي گشاد و آويزان در محيط آزمايشگاه غير مجاز است زيرا ممکن است در اثر تماس ناخواسته با شعله آتش بگيرند و يا به مواد شيميايي آغشته گردند.

9. گوش دادن به راديو و دستگاه هاي صوتي در محيط آزمايشگاه غير مجاز است، زيرا گوش دادن به آن ها موجب غفلت فرد آزمايش کننده از اطراف خود مي گردد و او را از شنيدن توضيحات مسؤول آزمايشگاه باز مي دارد.

تجهيزات ايمني

تهيه ي تمام وسايل و مواد ايمني همانند کپسول آتش نشاني، محلول هاي شست و شوي چشمي، دوش اضطراري، پتوي مخصوص خاموش کردن آتش و ... براي يک آزمايشگاه استاندارد ضروري است. در ضمن آزمايش گر بايد همواره محل وسايل ايمني و طرز کار با آن ها را در خاطر داشته باشد.

ريختن مواد شيميايي

1. در صورت ريخته شدن مواد شيميايي به سرعت مسؤول آزمايشگاه را با خبر کنيد. توجه کنيد موادي که با آن ها کار مي کنيد بي خطر نيستند و ممکن است موجب مسموميت، سوختگي و يا حتي مرگ شوند.

2. در صورت ريختن ماده ي شيميايي بر روي لباستان، با احتياطلباس را خارج کرده و فوراً قسمتي از پوست که به ماده ي شيميايي آغشته شده با مقادير زياد آب بشوييد و در صورت امکان دوش اضطراري بگيريد. تمام مدت، مسؤول آزمايشگاه را در جريان کار خود قرار دهيد.

در صورتي که قسمت زيادي از لباس شما آغشته به ماده ي شيميايي شده باشد، فوراً زير دوش اضطراري برويد و هم زمان که آب در حال ريختن است لباس را خارج کنيد و پس از در آوردن آن، سر، صورت و بدن خود را با دقت و حوصله و با مقادير زياد آب شست و شو دهيد.

3. حتي مقادير کمي از مايعات شيميايي که روي زمين يا صندلي ها پاشيده شده اند بايد زود پاک شوند. سديم بي کربنات و استيک اسيد رقيق به عنوان مواد ايمني در آزمايشگاه براي خنثي کردن اسيدها و بازها هستند. ( تمام اسيدها و بازها را قبل از تميز کردن خنثي کنيد.)

4. جيوه، سرب و برخي عناصر سنگين براي سلامتي خطرهاي جدي ايجاد مي کنند. از طرفي بدن انسان نمي تواند از عهده ي دفع اين مواد برآيد. تمام فلزهاي سنگيني که تا به حال به بدن شما راه يافته اند هنوز با شما هستند. (براي مثال اگر در کودکي شما با جيوه بازي کرده ايد و يا جوهرهاي حاوي سرب را خورده ايد، اين مواد هنوز در بدن شما هستند) فلزهاي سنگين براي مدتي بسيار طولاني در بدن مي مانند و ممکن است موجب عوارضي چون بيماري هاي ذهني، لرزش اندام و يا حتي مرگ شوند. تنها راه جلوگيري از اين خطرها آن است که کم ترين رويارويي را با فلزهاي سنگين داشته باشيد. در صورت ريختن جيوه مثلاً در اثر شکستن يک دماسنج جيوه اي، به سرعت مسؤول آزمايشگاه را خبر کنيد.

نکات ايمني ذکر شده همگي براي سلامت شما بوده و اميدواريم براي امنيت خود و ديگران ( نه ترس از مسؤول آزمايشگاه ! ) آن ها را به دقت رعايت کنيد.