Лабораторные электронагревательные приборы
1. Устройство и краткая характеристика лабораторных электронагревательных приборов.
2. Правила работы с лабораторными электронагревательными приборами
3. Демонстрация умений, навыков работы с лабораторными электронагревательными приборами.
Устройство и краткая характеристика лабораторных электронагревательных приборов.
Шнур любого электронагревательного прибора должен иметь хорошую изоляцию и исправную вилку. Напряжение сети должно соответствовать указанному на приборе.
Электроплитки бывают с закрытой и открытой спиралью. Открытую спираль легко сменить при порче, но она неудобна тем, что на ней нельзя нагревать легковоспламеняющиеся вещества. Плитки с закрытой спиралью проще чистить, на них можно нагревать любые вещества и при разливе жидкости не происходит замыкание тока. Спираль у таких плиток закрыта керамикой или стальной крышкой. Они дают более равномерное нагревание. Плитки с керамикой нередко используют как песочные бани, насыпав на них песок. Электроплитки со стальными крышками часто снабжаются реостатами, позволяющими с помощью двух выключателей регулировать нагревание.
Сушильный шкаф имеет камеру с дырчатыми полками. Стенки шкафа металлические, двойные, снаружи облицованы асбестом. Между стенками, а также в дне шкафа вмонтированаэлектроспираль. Температура в шкафу достигает 200°С. Регулируют температуру автоматически терморегулятором с сигнальной лампой или последовательно присоединённым реостатом, а контролируют по термометру, вставленному в специальное отверстие в потолке шкафа.
В вакуум-шкафу сушка происходит быстрее. Такой шкаф чаще имеет вид горизонтального цилиндра, который при помощи трубки соединяется с вакуум-насосом. В нём можно сушить вещества при более низкой температуре, чем в обычном сушильном шкафу. За разрежением в таком шкафу следят по вакуумметру, а за температурой - по термометру.
Муфельная печь представляет собой керамический резервуар (муфель) различной формы, часто в виде горизонтально расположенного полуцилиндра с полукруглым сводом, пол (дно) печи - плоский. Снаружи муфель обмотан проволокой и помещён в металлический корпус, выложенный изнутри теплоизоляционным материалом.
Муфель имеет керамическую дверцу с окошечком для наблюдения. Открытая дверца служит наружным продолжением пола муфеля. Обычно на неё ставят вынутые из муфеля тигли для остывания. Муфель рассчитан на температуру 800-1000-1200°С. Муфельная печь снабжена автоматическим терморегулятором.
Тигельная печь похожа на муфельную, но имеет меньшие размеры, так как используется только для сушки материала в тиглях. Загрузка тигельной печи производится сверху.
Часто приходится нагревать вещества до невысоких температур, но длительно. Это удобнее всего производить на различных банях.
Водяная баня имеет вид медной или алюминиевой кастрюли, установленной на электрической плитке, с которой её можно легко снять. Наводяной бане можно получить температуру не выше 100°С. Сверху баня закрывается рядом съёмных колец разного диаметра, с помощью которых регулируется отверстие бани по величине помещаемого сосуда. Сбоку имеется водомерное стекло с воронкой, по которому следят за уровнем воды, через воронку доливают воду в баню при необходимости. За температурой воды наблюдают по термометру, хранящемуся отдельно. Его периодически опускают в баню для измерения температуры.
При нагревании в бане пробирок рекомендуется поставить в неё круглый штатив из пластмассы, диаметр которого соответствует диаметру бани. В нём пробирки будут стоять устойчиво. Баню заполняют водой наполовину или на 2/3. Посуда (за исключением пробирок) должна входить в баню на 1 см.
Воздушная баня служит для нагревания веществ с помощью горячего воздуха. По устройству она напоминает водяную баню, но не имеет дна и водомерного стекла. Воздушная баня установлена на электрической плитке.
Песочная баня допускает более сильное нагревание, чем первые два вида бань. Она представляет собой электрическую плитку с бортом, спиралью, закрытой керамикой, на которую насыпают песок. Песок должен быть чистым, просеянным и прокаленным. Нагреваемый сосуд не должен касаться дна бани.
Масляная баня устроена так же, как и воздушная, только заполняется минеральным маслом. В зависимости от сорта масла в ней допускается температура от 180 до 270°С. При более высокой температуре масло может вспыхнуть. Загоревшееся масло гасят, закрывая баню листом асбеста, который всегда должен быть под рукой. Если в бане нагревается прибор, который нельзя быстро вынуть, заготовленный лист асбеста можно разрезать на две половины, вырезать их по форме прибора и закрыть баню, надвигая листы асбеста с двух сторон. Нагревание при этом следует прекратить. Работу с масляной баней проводят под тягой. Ни в коем случае нельзя допускать попадания воды в масло.
Описанные приборы служат для нагревания веществ в различной посуде, поэтому важно знать, какую посуду, как и в чём можно нагревать.
Стеклянную посуду с плоским дном (круглые плоскодонные колбы, конические колбы Эрленмейера, химические стаканы и пр.) нельзя нагревать на открытом пламени или электрической плитке с открытой спиралью. В этом случае нужно обязательно применять асбестированную сетку, укладываемую на кольцо штатива или треножник. Асбестированный круг сетки должен по размеру соответствовать размеру для нагреваемой посуды, чтобы тепло равномерно распространялось по плоскому дну и посуда не трескалась.
Круглодонную посуду (пробирки, круглодонные колбы, реторты) можно греть на открытом пламени, не боясь их растрескивания. Такую посуду необходимо укреплять либо в держателе, либо в лапке штатива, поэтому нагревать её на электрической плитке менее удобно, чем в пламени горелки или на банях.
Прежде чем производить интенсивный нагрев на открытом пламени, нужно обязательно прогреть все части нагреваемого сосуда. Для этого следует либо перемещать сосуд в пламени, чтобы нагревались разные его части, либо перемещать горелку.
Поскольку в любом случае не исключена возможность растрескивания сосуда, не следует держать руки под сосудом при перемещении горелки. Газовую горелку нужно слегка наклонить, а спиртовую поставить на сетку и осторожно передвигать, держа сетку за угол.
Фарфоровую посуду (выпарительные чашки, стаканы, тигли) можно нагревать на открытом пламени или банях, а также в тигельных и муфельных печах. Реже применяют электрические плитки (для стакана). В тигельных и муфельных печах обычно нагревают тигли. Для нагревания фарфоровой чашки её ставят либо на кольцо штатива соответствующего диаметра, либо на керамический треугольник. Кроме муфельных печей, тигли нагревают только на керамических треугольниках.
Некоторую посуду ни в коем случае нельзя нагревать, например склянки Тищенко и Вульфа, кристаллизаторы, чашки Петри и другую толстостенную стеклянную посуду. Нельзя также нагревать мерную посуду (она после нагревания теряет точность) и неградуированные цилиндры. Нельзя нагревать и фарфоровые ступки.
Термостат прибор, предназначенный для постоянногоподдерживания определённой температуры. Чаще температура в термостате устанавливается на значении температуры тела человека, т.е. 37°С. В термостате выращивают на питательных средах культуры бактерий, с его помощью осуществляют ряд серологических и биохимических реакций.
Термостаты обогреваются электричеством или газом, но принцип их устройства одинаков. Термостат представляет собой камеру с двойными деревянными стенками (стенки могут быть пластмассовые или металлические). В толще наружной стенки прокладывают слой теплоизолирующего материала, плохо проводящего тепло (пробку, асбест, войлок). Между стенками термостата в зависимости от конструкции либо наливают воду, либо по трубкам циркулирует нагретый воздух, либо имеются спирали, по которым проходит электрический ток. Постоянство температуры в термостате и установка нового термостата на заданную температуру проводятся при помощи терморегулятора. Терморегулятор имеет наружный рычажок, передвигающийся вдоль делений шкалы. Установку проверяют по показателям контрольного термометра.