Лаборатория #2 Лабораторни нагреватели
Целта на работата:да се запознаят с основните видове лабораторни нагревателни устройства.
Реактиви и материали:денатуриран алкохол, дестилирана вода.
Оборудване:горелки (алкохол, газ Teklu и Bunsen), вани (пясък, масло, вода), нагревател за мантия, нагревател за епруветка, електрическа печка със затворена намотка, фурна, муфелна пещ.
Мерки за безопасност:Спазвайте правилата за работа с нагреватели и предпазните мерки при работа с открит пламък.
В лабораторията се използват различни нагревателни устройства: спиртни и газови горелки, електрически печки, вани, муфелни пещи и др.
Алкохолните горелкиобикновено са изработени от стъкло с шлайфана капачка (фиг. 1). В тях се налива денатуриран алкохол и се снабдява с фитил от неусукани нишки. Алкохолните горелки не произвеждат много горещ пламък. След приключване на работата горелката се затваря с капачка, за да не се изпарява алкохолът.
Газови горелки.Най-често използваните газови горелки са Bunsen и Teklu.
D
Горелката Tekluс регулиращ диск (фиг. 2, b) е по-модерно устройство, тъй като може по-точно да регулира не само достъпа на въздух, но и газовия поток.
Потокът на газ се регулира с помощта на винт3. Въздухът навлиза в горната тръба1през пролуката междус конусовидно разширена основа на тръбата и диск2, монтиран на винтова резба. Чрез завъртане на диска можете да промените ширината на слота и по този начин да регулирате въздушния поток в горелката. Най-голямо количество топлина се отделя при пълното изгаряне на газа, когато се образува несветещ пламък. При липса на въздух газът за запалване не изгаря напълно и се отделя въглерод, чиито горещи частици предизвикват светене на пламъка. Когато въздухът бъде прекъснат от горелката, пламъкът става димен.
В несветещ пламък (фиг. 3) могат да се разграничат три зони на конуса: вътрешнатаa, където въздухът се смесва с газ и където няма горене; среднаb, където изгарянето на газа не се извършва напълно (поради наличието на продукти от разпадане на съставните части на природния газ, тази част от пламъка има възстановителен характер); външендо, където се получава пълно изгаряне на газа (тази част от пламъка има окислителни свойства поради известен излишък на кислород във въздуха). Приблизителните температури на различни места в газовия пламък са показани на фиг. 3.
Необходимо е газовата горелка да се запали само 1 - 2 s след пускане на газ и с малък достъп на въздух. След това трябва да регулирате подаването на въздух, така че пламъкът да не свети. Ако пуснете газ в горелката с пълен достъп до въздуха и донесете запалена клечка към горелката едновременно с пускането на газ, тогава понякога се наблюдава така нареченото връщане на пламъка: газът се запалва директно в отвора 2 (фиг. 3, а), докато обикновено трябва да гори, когато напуска горния край на тръбата 1, а не вътре в нея.
По време на работа може да възникне и пламък. Обикновено, когато се чуе пробив, се чува характерно пукане, пламъкът става тесен, тръбата на горелката става много гореща и се появяванеприятна миризма на продукти от непълно изгаряне на газ за осветление. „Изтичащият“ пламък трябва незабавно да се изгаси чрез завъртане на газовия вентил и да се запали отново при затворен вентилатор 1-2 секунди след пускането на газа. Ако пробивът не се открие веднага и тръбата на горелката е станала много гореща, трябва да изчакате, докато се охлади, и едва след това да запалите отново газа.
За да се получи широк и плосък пламък, на газовата горелка се поставя специална дюза тип "лястовича опашка".
В лабораторната практика понякога се изисква по-висока температура от тази, дадена от спиртни или газови горелки. В този случай се използват горелки за запояване. Поялната горелка се различава от конвенционалната газова горелка по това, че в долната си част има две тръби с кранове, едната от които е снабдена с въздух, другата с газ. При запалване на горелката газовият клапан на тръбата се отваря и газът се запалва, след което постепенно се подава въздух. Чрез регулиране на потока газ и въздух се получава пламък с необходимия размер и температура.
Запомнете, че природният газ е отровен - не позволявайте на газа да изтече!
Газовите кранове трябва да са плътно затворени, когато горелката не се използва. Някои компоненти на природния газ имат миризма, така че изтичането на газ може да бъде открито и третирано.
Бани. За продължително нагряване в температурния диапазон 100-300 ° C се използват вани: вода, пясък и др. Водната баня е метален съд, затворен с няколко концентрични плоски пръстена с различен диаметър, насложени един върху друг (фиг. 4). При използване на ваната тя се напълва с вода до 2/3 от обема си, поставя се на триножник и водата се загрява до кипване. В този случай трябва да се уверите, че водата не извира напълно. За да станете по-високитемператури вместо вода в съда се налива масло или концентриран разтвор на сол (натриев хлорид, калциев хлорид и др.). Пясъчната баня, също често използвана в лабораторията за бавно и постепенно нагряване, е метална купа или тиган, напълнен със сух, чист пясък, който е бил калциниран, за да се отстранят органичните примеси от него. Пясъчната баня се нагрява по същия начин като водната баня, с пламък на газова горелка. Използват се и водни и пясъчни бани с електрическо нагряване (фиг. 4b).
Пещи.За получаване на температура от 600-1000 ° C се използва електрическа пещ - муфелна пещ (фиг. 5). Муфелната пещ се състои от правоъгълна рамка, отворена от едната страна, изработена от огнеупорна глина или друг огнеупорен материал. Рамката е външно обвита с високоустойчив нагревателен проводник и е изолирана с азбест. Рамката е затворена в метален корпус с врата също от огнеупорен материал. С помощта на специално устройство за регулиране пещта може да се нагрява в определени температурни диапазони. Свържете муфелната пещ към осветителната мрежа. Преди да направите това, проверете дали мрежовото напрежение отговаря на напрежението, посочено на захранващите клеми на фурната.
Електрически печки.В лаборатории, където няма газ или в случаите, когато е необходимо отопление и не могат да се използват горелки (например при дестилация на запалими летливи течности), се използват електрически печки. Електрическите печки се предлагат в различни размери, с отворена или затворена спирала (фиг. 6). Плочките със затворена спирала са удобни и безопасни при работа със запалими и летливи вещества. Те имат пластина отгоре на спиралата - метална, азбестова или талковашамот. Последните две са по-устойчиви на действието на химикали.
Плочките с отворена спираласе използват в случаите, когато няма опасност от попадане на нагрято вещество върху спиралата. Те са удобни с това, че ако спиралата изгори, тя може лесно да бъде заменена.
мантийните нагревателисе използват за нагряване на стъклени съдове с обло дъно (фиг. 7). Те са по-високи от обикновените плочки и имат конусовидна вдлъбнатина. Нагревателната намотка на мантийните нагреватели е разположена по дължината на керамичния конус и е почти изцяло вдлъбната в него.
За да контролирате температурата в електрически нагреватели, те могат да бъдат включени чрез реостат.
Контролни въпроси и задачи:предложения набор от лабораторни нагревателни уреди (фиг. 1-7) за скициране и определяне на предназначението в лабораторната практика.
Избройте основните изисквания за безопасност при работа с нагревателни уреди.
На какви групи могат да бъдат разделени нагревателните уреди, използвани в лабораторията?
Опишете дизайна на газовите горелки Bunsen и Teklu. Какви са техните прилики и разлики?
Какви зони се различават в несветещ пламък? Посочете какви процеси протичат в тези зони?
Формулирайте правилата за включване на газови горелки.
Какво е ретроспекция? Каква е причината? Какво трябва да се направи в този случай?
В химическата лаборатория често се изисква непрекъснато нагряване. Какви устройства се използват за това?
Посочете основното предназначение на сушилния шкаф и муфелната пещ.
Каква операция се нарича калциниране? С каква цел се извършва в химическа лаборатория?
Защо операцията по сушене и калциниране на веществасе извършва при определена температура и не се допускат отклонения от посочените температурни стойности?