ЛАБОРАТОРНЫЕ НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

Цель работы: познакомиться с основными видами лабораторных нагревательных приборов.

Реактивы и материалы: денатурированный спирт, дистиллированная вода.

Оборудование: горелки (спиртовые, газовые Теклю и Бунзена), бани (песчаные, масляные, водяные), колбонагреватель, пробирконагреватель, электрическая плитка с закрытой спиралью, сушильный шкаф, муфельная печь.

Техника безопасности: следует соблюдать правила обращения с нагревательными приборами и технику безопасности при работе с открытым пламенем.

 

В лаборатории применяют различные нагревательные приборы: спиртовые и газовые горелки, электрические плитки, бани, муфель­ные печи и т. п.

Спиртовые горелки обычно бывают стеклянные с при­тертым колпачком (рис. 1). В них наливают денатурированный спирт и снабжают фитилем из некрученых ниток. Спиртовые горелки дают не очень горячее пламя. После окончания работы горелку закрывают колпачком, чтобы спирт не испарялся.

Газовые горелки. Наиболее часто применяют газовые горелки Бунзена и Теклю.

Для того чтобы ознакомиться с устройством горелки Бунзена (рис. 2, а), нужно отвинтить трубку 1, тогда обнаружится отверстие 2, через которое вытекает газ. Воздух в горелку поступает через отверстия в труб­ке и обойме 3. Поворачивая обойму, можно отверстие для воздуха либо закрыть, либо открыть в большей или меньшей степени, регу­лируя тем самым доступ воздуха.

Горелка Теклю с регулировочным диском (рис. 2, б) — более совершенный прибор, так как в ней можно точнее регулировать не только доступ воздуха, но и приток газа.

Приток газа регулируют при помощи винта 3. Воздух в верх­нюю трубку 1 поступает через щель между конусообразно расши­ренным основанием трубки и диском 2, насаженным на винтовую нарезку. Поворачивая диск, можно изменять ширину щели и тем регулировать приток воздуха в горелку. Наибольшее количество теплоты выделяется при полном сгорании газа, когда образуется несветящееся пламя. При недостатке воздуха светильный газ сгора­ет не полностью, при этом выделяется углерод, раскаленные частич­ки которого и обусловливают свечение пламени. При прекращении доступа воздуха в горелку пламя становится коптящим.

В несветящемся пламени (рис. 3) можно различить три зоны конуса: внутреннюю а, где происходит смешивание воздуха с газом и где нет горения; среднюю б, где сгорание газа происходит не полностью (вследствие наличия продуктов распада составных час­тей природного газа эта часть пламени имеет восстановительный характер); внешнюю в, где происходит полное сгорание газа (эта часть пламени обладает окислительными свойствами вследствие некоторого избытка кислорода воздуха). Приблизительные темпе­ратуры в различных местах газового пламени указаны на рис. 3.

Зажигать газовую горелку нужно только через 1 - 2 с после пуска газа и при небольшом доступе воздуха. Затем следует отре­гулировать доступ воздуха так, чтобы пламя стало несветящимся. Если пускать газ в горелку при полном доступе воздуха и зажжен­ную спичку поднести к горелке одновременно с пуском газа, то иногда наблюдается так называемый проскок пламени: газ воспламеняется непосредственно у отверстия 2 (рис. 3, а), тогда как нормально он должен гореть при выходе из верхнего конца трубки 1, а не внутри ее.

Проскок пламени может получиться и в процессе работы. Обыч­но при проскоке слышится характерный хлопок, пламя делается узким, трубка горелки сильно нагревается и  появляется неприятный запах продуктов неполного сгорания светильного газа. «Проско­чившее» пламя нужно тотчас же погасить, повернув газовый кран, и вновь зажечь при закрытом поддувале через 1-2 с после пуска газа. Если проскок обнаружен не сразу и трубка горелки успела сильно нагреться, надо подождать, пока она охладится, и лишь затем вновь зажечь газ.

Для получения широкого и плоского пламени на газовую горелку надевают специальную насадку «ласточкин хвост».

В лабораторной практике иногда требуется более высокая тем­пература, чем та, которую дают спиртовые или газовые горелки. В этом случае пользуются паяльными горелками. Паяль­ная горелка отличается от обычной газовой тем, что в нижней ее части имеются две трубки с кранами, по одной из которых подво­дится воздух, по другой подводится газ. При зажигании горелки открывают газовый кран трубки и поджигают газ, затем постепен­но подают воздух. Путем регулировки поступления газа и воздуха получают пламя требуемой величины и температуры.

Необходимо помнить, что природный газ ядовит — нельзя до­пускать утечки газа!

Газовые краны должны быть плотно закрыты, когда не пользу­ются горелкой. Некоторые компоненты природного газа имеют запах, поэтому утечку газа можно обнаружить и принять соответствующие меры.

Бани. Для продолжительного нагревания в пределах темпе­ратур 100-300 °С применяют бани: водяную, песчаную и др. Во­дяная баня представляет собой металлический сосуд, который за­крывают несколькими концентрическими плоскими кольцами раз­личного диаметра, налагающимися одно на другое (рис. 4). При пользовании баней ее заполняют водой на 2/3 объема, ставят на треножник и нагревают воду до кипения. При этом надо следить, чтобы вода полностью не выкипала. Для получения более высоких температур в сосуд заливают вместо воды масло или концентриро­ванный раствор какой-нибудь соли (хлорида натрия, хлорида каль­ция и др.). Песчаная баня, также часто применяющаяся в лабора­тории для медленного и постепенного нагревания, представляет со­бой металлическую чашу или сковородку, заполненную сухим чистым песком, прокаленным для удаления из него органических примесей. Нагревание песчаной бани проводят так же, как и водяной, пламе­нем газовой горелки. Используются также водяные и песчаные бани с электрообогревом (рис. 4, б).

 

 

Печи. Для получения температуры 600-1000°С применяется электрическая печь — муфельная (рис. 5). Муфельная печь состо­ит из четырехугольного каркаса, открытого с одной стороны, изго­товленного из огнеупорной глины или другого огнеупорного мате­риала. Каркас снаружи обмотан проволокой с высоким сопротив­лением для нагревания и изолирован асбестом. Каркас заключен в металлическую оболочку с дверкой также из огнеупорного мате­риала. С помощью особого регулировочного устройства печь может нагреваться в определенных интервалах температур. Подключают муфельную печь в осветительную сеть. Перед этим следует прове­рить, соответствует ли напряжение сети напряжению, указанному на подводящих клеммах печи.

Электрические плитки. В лабораториях, в которых нет газа, или в тех случаях, когда требуется нагревание, а пользо­ваться горелками нельзя (например, при перегонке воспламеняю­щихся легколетучих жидкостей) применяют электрические плиты. Электроплитки бывают различного размера, с открытой или закры­той спиралью (рис. 6). Плитки с закрытой спиралью удобны и безопасны при работе с легковоспламеняющимися и летучими ве­ществами. Они имеют поверх спирали пластинку — металлическую, асбестовую или талько-шамотную. Последние две устойчивее к дей­ствию химических реагентов.

 

Плитки с открытой спиралью применяют в тех случаях, когда нет опасности попадания на спираль нагреваемого вещества. Они удобны тем, что при перегорании спирали ее легко можно заме­нить.

Для нагревания круглодонной стеклянной посуды применяют колбонагреватели (рис. 7). Они выше обычных плиток и имеют конусообразное углубление. Нагревательная спираль у колбонагревателей расположена по конусу керамики и почти полностью углублена в нее.

Для регулирования температуры в электронагревательных при­борах их можно включать через реостат.

Контрольные вопросы и задания: предложенный набор лабораторных нагревательных приборов (рис. 1-7) зарисовать и определить назначение в лабораторной практике.

Контрольные вопросы:

1. Перечислите основные требования к технике безопасности при работе с нагревательными приборами.

2. На какие группы можно разделить нагревательные приборы, используемые в лаборатории?

3. Опишите устройство газовых горелок Бунзена и Теклю. С чем их сходство и различие?

4. Какие зоны различают в несветящемся пламени? Укажите, какие процессы протекают в этих зонах?

5. Сформулируйте правила включения газовых горелок.

6. Что такое проскок пламени? Какова его причина? Что необходимо предпринять в этом случае?

7. В химической лаборатории часто требуется использовать продолжительное нагревание. Какие приборы используются при этом?

8. Укажите основное назначение сушильного шкафа и муфельной печи.

9. Какая операция называется прокаливанием? С какой целью ее проводят в химической лаборатории?

10. Почему операции высушивания и прокаливания веществ проводят при определенной температуре и отклонения от заданных значений температуры не допускаются?

Лабораторная работа № 3

ВЕСЫ. ВЗВЕШИВАНИЕ

Цель работы: познакомиться с устройством технохимических двухчашечных весов и правилами взвешивания на них.

Реактивы и материалы: фильтровальная бумага.

Оборудование: технохимические двухчашечные весы, набор разновесов, предметы для взвешивания.

Техника безопасности: соблюдать основные правила работы в химической лаборатории.

 

Необходимой принадлежностью химической лаборатории явля­ются весы, поэтому умение обращаться с ними требуется от каж­дого работающего в лаборатории. Обычно в химических лабора­ториях применяют технохимические и аналитические весы.

Технохимические весы позволяют определять массу с погреш­ностью до 0,01 г. Их часто используют для взвешивания исходных веществ и полученных продуктов. Аналитические весы являются наиболее чувствительными. Их применяют преимущественно при анализах. На этих весах взвешивание производят с погрешностью до 0,0001-0,0002 г.

К каждому типу весов полагаются свои гири. Набор гирь для технохимических или аналитических весов, по­мещенный в специальный футляр, называют разновесом.

Технохимические и аналитические весы бывают одно- и двухчашечные.

Технохимические двухчашечные весы (рис. 1) устанавливают на столе так, чтобы стойка весов 1 находилась в строго вертикальном положении. В случае необходимости регули­рованием установочных ножек-винтов 2 добиваются того, чтобы весы стояли точно по отвесу, который подвешен к стойке.

 

Технохимические весы имеют приспособление, называемое арре­тиром, которое поддерживает чашки весов, когда они находятся в нерабочем (арретированном) положении, и этим освобождаются от нагрузки призмы весов. Чтобы привести весы в рабочее положе­ние, нужно опустить арретир. Для этого служит маховичок (иногда рукоятка) 3, при поворачивании которого арретир опускается и чашки весов повисают на стременах 4, опирающихся на призмы 5 коромысла 6.

Приступая к взвешиванию, следует убедиться, что весы работают правильно и показаниям их можно верить. Для этого опускают арретир и наблюдают за отклонениями стрелки 7 по шкале 8.

Если весы установлены и работают правильно, то стрелка будет одинаково отклоняться как вправо, так и влево от среднего деления шкалы. Это будет свидетельствовать о том, что чашки весов находятся в равновесии. Если отклонение в одну из сторон будет больше, чем в другую, нужно отрегулировать весы до равновесия, передвигая по винтовой нарезке один из грузиков 9 в ту или иную сторону.

Убедившись в равновесии весов, приступают к взвешиванию; взвешиваемый предмет ставят на левую чашку весов, а на правую пинцетом кладут гирьки (разновески) по порядку, начиная с самых крупных.

Снимать и класть разновески следует только при арретированных весах!

Положив гирьку, освобождают арретир и следят за стрелкой весов. Если равновесия нет, вновь арретируют весы и прибавляют следующую по порядку гирьку и так продолжают до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие. Взвешивание можно считать закон­ченным, когда отклонение стрелки в правую и левую стороны от средней черты шкалы станет одинаковым или будет отличаться не более чем на одно деление шкалы.

Массу (сумма масс положенных гирь) подсчитывают из записан­ных по отдельности масс разновесок. Их проверяют по пустым гнездам футляра, а затем при укладывании гирек в футляр.

Рис. 3. Миллиграммовый разновес

При взвешивании на технохимических весах необходимо соблю­дать следующие правила:

1. Не ставить на чашки весов горячие, мокрые и грязные пред­меты. При работе с жидкостями ни в коем случае не допускать по­
падания жидкости на весы и разновески. Особая осторожность
необходима при взвешивании кислот.

2. Не помещать взвешиваемое вещество непосредственно на чашку весов.

Твердые вещества для взвешивания помещать на часовые стек­ла, в бюксы, в химические стаканы, на листочки бумаги. Жидкости взвешивать в бюксах или в стаканах. Предварительно надо опреде­лить массу тары.

3. Взвешиваемый предмет помещать на левую чашку, а разно­вески — на правую. Взвешиваемый предмет и разновески должны
находиться посередине чашек.

4. Разновески брать только пинцетом и при снятии с весов класть сразу в те гнезда футляра, из которых они были взяты;
нельзя класть разновески на стол, так как их легко можно загряз­нить или потерять.

5. Не брать для взвешивания гирьки из другого разновеса.
Если для уравновешивания предмета не хватило какой-либо разно­вески, это значит, что не соблюдался правильный порядок взвеши­вания.

6. При последовательном взвешивании различных веществ в од­ной лабораторной работе следует пользоваться одними и теми же
весами и разновесом.

7. После взвешивания ничего не оставлять на весах. По окончании работы проверить весы и разновески и арретировать весы.

8. В случае обнаружения неисправности в технохимических весах, устранить которую работающий своими силами не может, следует немедленно сообщить об этом преподавателю или лаборанту.

Одночашечные весы (рис. 2) предназначены для быстрого взве­шивания без использования разновесов. Весы рассчитаны на взве­шивание навесок массой до 200 г.

Конструкция весов для быстрого взвешивания не позволяет помещать на чашку весов навеску при закрепленной чашке (так как арретирование отсутствует), поэтому при использовании таких весов необходима большая осторожность. Для взвешивания следу­ет включить осветитель весов с помощью тумблера, расположен­ного на задней панели корпуса весов, затем установить нуль, ис­пользуя рукоятку, помещенную на правой стороне весов. Рукоятка обычно окрашена в цвет, отличный от цвета корпуса весов. Осто­рожно поставив на чашку весов взвешиваемое вещество, помещен­ное обязательно в стеклянную или фарфоровую тару, записать по­казания, появившиеся на освещенной шкале. Цифры на шкале указывают граммы, одно деление шкалы соответствует 0,1 г. Точ­ность взвешивания в интервале 5-200 г составляет 0,1 г. Чтобы убедиться в том, что весы работают с удовлетворительной точностью в интервале 0-5 г, необходимо откалибровать шкалу с помощью разновесок.

Контрольные вопросы и задания: зарисовать устройство технохимических весов (рис. 1), записать правила взвешивания, взвесить 5 любых (по указанию преподавателя) предмета химической посуды.

 

Контрольные вопросы:

1. Перечислите основные составляющие части технохимических весов. Каково их назначение?

2. Какие правила необходимо соблюдать при взвешивании на технохимических весах?

3. Почему разновески можно брать только пинцетом и при снятии с весов класть сразу же в свои гнезда футляра?

4. Что такое погрешность взвешивания? Какими причинами она может быть вызвана?

5. Изменяется ли вес тела при перенесении его с полюса на экватор? Изменяется ли масса тела? Ответ обоснуйте.

6. Имеются идеально настроенные чашечные и пружинные весы. Необходимо взвесить один предмет. От чего будет зависеть разница показаний этих весов и в какую сторону (большую или меньшую)?

7. Из четырёх внешне одинаковых деталей одна отличается по массе от трёх остальных, но неизвестно, больше её масса или меньше. Как выявить эту деталь двумя взвешиваниями на чашечных весах без гирь?

8. П родавец для взвешивания товара пользуется чашечными весами и четырьмя гирями общим весом 40 кг. Причем, используя различные комбинации гирь, можно взвесить любой груз, масса которого выражается целым числом килограммов (от 1 до 40 кг). Сколько весит каждая гиря?

9. Мачеха послала Золушку на рынок. Дала ей девять монет: из низ восемь настоящих, а одна фальшивая – она легче, чем настоящая. Как найти ее Золушке за два взвешивания ?

10. С амая древняя из головоломок, относящихся к взвешиванию,— без сомнения, та, которую древний правитель сиракузский Гиерон задал знаменитому математику Архимеду. Предание повествует, что Гиерон поручил мастеру изготовить венец для одной статуи и приказал выдать ему необходимое количество золота и серебра. Когда венец был доставлен, взвешивание показало, что он весит столько же, сколько весили вместе выданные золото и серебро. Однако правителю донесли, что мастер утаил часть золота, заменив его серебром. Гиерон призвал Архимеда и предложил ему определить, сколько золота и сколько серебра заключает изготовленная мастером корона. Архимед решил эту задачу, исходя из того, что чистое золото теряет в воде 20-ю долю своего веса, а серебро— 10-ю долю. Представьте, что мастеру было отпущено 8 кг золота и 2 кг серебра и что когда Архимед взвесил корону под водой, она весила не 10 кг, а всего 9 1/4 кг. Попробуйте определить по этим данным, сколько золота утаил мастер. Венец, предполагается, изготовлен из сплошного металла, без пустот.

Лабораторная работа № 4

---

Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 9808; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!