Reconocimientos de materiales

Materiales, Instrumentos y Equipos de Laboratorio:

I.Objetivos:

1.1 Reconocer, describir, comprender la estructura de materiales empleados en la fabricación de los materiales, instrumentos y equipos de más uso en los trabajos de laboratorio.

1.2 Identificar por el nombre, clasificación y señalar los usos y funciones de cada uno de ellos.

II.FUNDAMENTO TEORICO:

2.1 Métodos del trabajo de laboratorio

Los experimentos realizados durante el desarrollo de una “práctica de laboratorio”, haciendo uso de los materiales, instrumentos y equipos de laboratorio, constituyen una oportunidad única de familiarizarse con la observación personal, o grupal de una gran parte de los hechos y leyes que rigen el desarrollo de las ciencias químicas. Es así como los científicos partieron de estos hechos u observaciones desarrollaron todos los principios y fundamentos teóricos que se conocen hasta hoy en el campo de la química, y este método de trabajo constituye en sí el “METODO CIENTIFICO” , y el cual tiene las siguientes fases o etapas :

Observación de un fenómeno. Clasificación de los hechos concernientes al fenómeno. Establecimiento de una hipótesis para explicarlo. Prueba de la hipótesis. Modificación, aceptación o exclusión de la hipótesis.

Por consiguiente éste será el método que se pondrá en práctica constante. En el transcurso del desarrollo de las practicas deberá hacerse uso del ingenio y sentido común, lo mismo que del razonamiento lógico e imaginativo. Todos los conceptos antes mencionados, hacen que los trabajos de laboratorio deben realizarse con mucha concentración, serenidad y teniendo conocimiento previo sobre lo que se está realizando.

2.2 MATERIALES, INSTRUMENTOS Y EQUIPOS:

CLASIFICACIÓN.- Para clasificar la gran variedad de materiales, instrumentos y equipos, se eligen dos criterios generales para su mejor estudio, y son los siguientes.

1) Por la clase de materiales empleado en su fabricación.2) Por su uso específico.

2.2.1 POR LA CLASE DE MATERIALES EMPLEADO EN SU FABRICACIÓN.

A) MATERIAL DE MADERA:

Su empleo no es muy variado, debido a su fácil destrucción cuando está en contacto con agentes químicos corrosivos. Ejm. Gradillas para tubos, soportes para embudos.

B) MATERIALES DE VIDRIO:

B.1 Las que pueden ser puestas en contacto directo con la fuente de calor.

Ejm. Matraces, vasos de precipitación, balones, tubos de ensayo, etc.

B.2 Los que no pueden ser puestos en contacto directo con una fuente de calor. Ejm. Buretas, probetas, fiolas, etc.

El vidrio es el material más importante en la fabricación de materiales de laboratorio, por su resistencia a los agentes químicos, como ácidos, álcalis sales, etc.; además es empleado por su transparencia lo que permite observar fácilmente todos los fenómenos que ocurren al realizar un ensayo.

El vidrio es una mezcla de silicatos que se encuentran en la naturaleza, como minerales de cuarzo, feldespato, arcillas, etc., el vidrio “PIREX”, formado por SiO₂ , Na₂O , CaO ,

K₂O , B₂O₃ Y Al₂O₃ , es el de mayor utilidad.

C) MATERIALES DE ARCILLA:

Se emplea en la fabricación de materiales que sean resistentes a elevadas temperaturas. Ej. Crisoles, capsulas, etc.

D) MATERIALES DE ACERO:

Es un material de alta resistencia física y viene a ser una mezcla de hierro, cromo, níquel, bronce, latón, carbón, etc.

EJ. Soporte universal, pinzas, etc.

E) MATERIAL PLÁSTICO:

Es muy poco empleado en relación a los otros materiales, porque son atacados fácilmente por sustancias corrosivas. EJ. Pisetas.

2.2.2 POR SU USO ESPECÍFICO DE LOS MATERIALES, INSTRUMENTOS Y EQUIPOS.

A.1 MATERILES PARA MEDICION:

1. Metro2. Probeta graduadas3. Buretas4. Pipetas:

a) Volumétricasb) Con émbolo o enrasec) Graduadas y de aspiración

5. Picnómetro6. Cuenta gotas7. Vasos de precipitación 8. Matraces de Erlenmeyer9. Papeles indicadores

A.2 INSTRUMENTOS PARA MEDICIÓN:

1. Balanza:a. De dos platillosb. Analítica

2. Densímetro o aerómetro 3. Barómetro4. Manómetro5. Potenciómetro6. Cronómetro o reloj7. Termómetros

B.1 MATERIALES DE SEPARACIÓN:

1. Embudos:i. Simple de vástago corto y largoii. D e Buchneriii. De separación o decantación ( peras de separación)

2. Matraces de filtración3. Papel filtro4. Tamices metálicos

B.2 EQUIPOS DE SEPARACIÓN:

1. De absorción:

a) Columnas de absorciónb) Tubos desecadores

2. De secado 3. Centrifugas 4. Decantadores 5. De extracción 6. De destilación, refrigerantes.

C.MATERIALES PARA MEZCLAS, COMBINACION Y REACCIÓN:

1) Tubos de prueba2) Vasos de precipitación3) Matraz de Erlenmeyer4) Balones:

a. Con fondo planob. Con fondo esférico

5) Crisoles6) Cápsulas de evaporación 7) Fiolas o matraces aforados8) Lunas de reloj9) Cristalizadores10) Retortas

D. MATERIALES PARA CALENTAMEIENTO:

1. Mecheros de Bunsen y el alcohol.2. Horno eléctricos3. Mufla eléctrica4. Planchas eléctricas.

E. MATERIALES PARA SOPORTE O SOSTEN:

1. Soporte universal2. Pinzas:

a. Para crisolb. Para vasos de precipitaciónc. Para tubos de pruebad. Para Buretas

3. Trípode4. Gradillas para tubos de prueba5. Nueces6. Rejilla: Metálicas , Con asbesto7. Triangulo de porcelana 8. Anillo de extensión

F. MATERIALES DE CONSERVACION:

Frascos para reactivos:

1. Frascos desecadores2. Campana de vidrio3. Pisetas4. Frascos o goteros

G. MATERIALES PARA REDUCCIÓN DE TAMAÑO, DISGREGACIÓN Y MOLIENDA:

1. Mortero: a. D e acerob. De porcelanac. De vidriod. De ágata

2. Cuchillas3. Tijeras4. Limas

H. MATERIALES PARA USOS DIVERSOS:

Varillas de vidrio (vaguetas) Tubos de vidrio, de goma Mangueras Espátulas Pinzas Escobillas Paños o franelas

Trompa de vacío Tubos de desprendimiento Tubos de descarga Vidrio de reloj Tapones de gomas y corcho Laminas de vidrio Campana de tiro

III. CARACTERISTICAS, FUNCIONES O USOS DE LOS MATERIALES, INSTRUMENTOS Y EQUIPOS.

A.- PARA MEDICIONES

Aquellos destinados para realizar medidas de las diferentes magnitudes, tales como: longitud, masa, volumen, presión, temperatura, tiempo, tensión eléctrica, resistencia, intensidad de corriente eléctrica, conductancia eléctrica, etc.

A.1MATERIALES:

1. PROBETAS GRADUADAS.-

Son recipientes cilíndricos graduados de vidrio grueso, con pico y base para poderlos parar, algunos son de plásticos o polietileno.

Se emplea para medir volúmenes de líquidos cuando no se necesita mucha exactitud, ya que es la superficie libre del liquido es mucho mayor que la de los matraces aforados, es igual volumen, la exactitud es mucho menor.

2. BURETAS:

Son tubos largos, cilíndricos y graduados, cuyo extremo inferior termina en una llave de vidrio, o bien lleva un tubo corto de goma que termina con un pico de vidrio; este último (tubo de goma) se cierra con una pinza. La llave sirve para controlar el flujo del líquido con que se les llena. Su empleo es en operaciones en que se necesita medir volúmenes con gran exactitud, como son los análisis volumétricos cuantitativos. Los más comunes son de 10, 25, 50 y 100 ml. De capacidad y tienen graduaciones en 0.1 ml y 0.05 ml. antes de ser usadas, las buretas deben enjuagarse con el líquido a medirse.

3. PIPETAS:

Son construidas de vidrio, destinados a medir líquidos, ya sea en operaciones rutinarias o en aquellos que requieren la mayor exactitud científica.

a) Pipeta con émbolo o enrase: Están provistas con émbolos que sirven para realizar la succión, estos se utilizan cuando se emiten volúmenes de ácido, álcalis y/o soluciones concentradas, en general líquidos corrosivos y tóxicos.

b) Pipetas volumétrica o aforada: Las que tienen una marca y emiten y transfieren un volumen de líquido definido y en ciertas condiciones especificadas. Se construyen para 1, 2, 5, 10, 20, 25 y 50 ml. Antes de usar estas pipetas, se enjuagan con el líquido a medir, después se descargan por succión, hasta 1 o 2 cm. Por encima del enrase y se tapa el extremo superior de la pipeta con la yema seca del dedo índice. La gota que quede en el extremo se saca tocando una superficie de vidrio, como puede ser un vaso de precipitación u otro material.

c) Pipetas Graduadas: Son los que tiene el vástago graduado y se emplean para emitir a voluntad volúmenes diferentes y son útiles para medir volúmenes líquidos, no se emplean para mediciones de precisión. Generalmente se construyen de 2, 5y 10 ml.

4.- Picnómetros: Son pequeños matraces aforados con un tapón de vidrio esmerilado que termina en capilar. Se emplean para determinar el peso específico de diferentes sustancias, que pueden ser sólidos y líquidos. Generalmente se dispone de 10 ml. de capacidad.

5. CUENTA GOTAS: Son tubos de vidrio cortos sesgados donde uno de los extremos se adapta una perilla o bombilla de gomas y en el otro extremo se encuentra estrangulado. Se emplea para la adición de pequeños volúmenes (gotas) de reactivos o sustancias.

6.- VASOS DE PRECIPITACIÓN: Son vasos de vidrio que poseen una escala graduada, que permiten medir líquidos con aproximación. No es recomendable utilizarlos para este fin es algunos casos.

7.-MATRACES DE ERLENMEYER: Son recipientes de vidrio de forma cónica, que disponen de una escala graduada, y permiten aproximar volúmenes de líquidos.

8.-PAPELES INDICADORES: Son papeles sensibles a determinar reactivos, los que indican el grado de acidez o alcalinidad de las distintas soluciones. Entre los más comunes disponemos de papel de tornasol (azul o rojo), y los papeles indicadores

“Universal” que permiten determinar el pH de una solución desde 1 hasta 10. Con una aproximación de 1-2 unidades de pH.

A.2 INSTRUMENTOS PARA MEDICIÓN:

1. BALANZAS:

Son instrumentos diseñados para la determinación de masas de diversas sustancias. Entiéndase por masa una medida de la cantidad de la materia. Mientras que peso es la fuerza gravitacional de atracción que la tierra ejerce sobre los cuerpos. En tanto que, densidad es masa por unidad de volumen. Se disponen de diversos tipos o modelos de balanzas. El tipo más empleado en laboratorio es la balanza analítica, lo que cuantifica de masa de las sustancias manipuladas, con una sensibilidad de 0.1 miligramos, generalmente la carga máxima de este instrumento varía entre 100 y 200 g.

2. DENSIMETROS:

Llamados también aerómetros, son tubos de vidrio cerrados, de forma especial, con un lastre en su parte inferior para mantenerlos verticales y una escala impresa en papel pegado en su parte interior. Estas escalas están graduadas en diferentes unidades como la gravedad o peso específico, grados A.P.I, °Be, hechos para líquidos más o menos pesados que el agua. El densímetro se hace flotar en los líquidos cuya densidad se desea medir y el enrase del menisco de la superficie libre sobre la escala sobre graduada nos dará la densidad respectiva.

3. EL BAROMETRO:

Es un tubo de vidrio graduado en mm. O en cm. , que se emplea un líquido como el mercurio, para medir presiones, determina las presiones atmosféricas o locales.

4. MANOMETROS:

Son aparatos para medir diferencias de presión entre dos puntos de un sistema. El tipo más simple es el de tubo en forma de U, cuyos extremos se conectan a dos puntos entre los cuales se miden a presión. La sustancia que se utiliza dentro del tubo se denomina líquido neumométrico, que generalmente es Hg, habiendo otros como agua, aceites, etc.

5. TERMÓMETROS:

Son instrumentos destinados a medir temperaturas con escalas en grados centígrados (°C) o Fahrenheit (F). El tipo más usual es de laboratorio aquel que tiene graduaciones desde -10°C hasta 150 °C.

B. PARA SEPARACIONES

Aquellos destinados para separación, purificación de los componentes de una sustancia o mezcla.

B.1 MATERIALES PARA SEPARACIÓN:

1. EMBUDOS:a. SIMPLES: Denominados embudos de filtración, existen en distintos ángulos,

diámetros y longitud de vástago, también se tiene embudos llanos y estriados. Con estos embudos se realiza la filtración por gravedad.

b. DE BUCHNER: Generalmente son de porcelana, de diferentes tamaños y con vástagos cortos. Poseen agujeros en la parte céntrica sobre los cuales se coloca un papel filtro, para lograr filtraciones al vacio mediante una trompa de agua o una bomba de vacío.

c. DE SEPARACIÓN: Llamado también “peras de bromo”, son de vidrio y tienen un vástago semejante al de los embudos corrientes pero con llaves. Los embudos de separación sirven esencialmente para agregar un solvente inmiscible y así lograr una extracción de algún compuesto, la separación se realiza abriendo la llave inferior

2. MATRAZ DE FILTRACION AL VACIO: Llamado también KITASATO. Es recipiente de vidrio al igual de forma cónica de los Erlenmeyer con la diferencia

que en la parte del cuello poseen un orificio lateral. Sobre este se usa el embudo Buchner para realizar las filtraciones al vacio conectando la bomba de vacío en la salida lateral del KITASATO.

3. PAPEL DE FILTRO: Es papel de celulosa pura sin cargas y sometido a procesos especiales según al uso a que se les destine, así por ejemplo: los hay con cenizas tardas para efectuar el análisis cuantitativo, resistentes ácidos, álcalis, grasas, etc.Se emplea ya cortado en círculos y cuyo diámetro debe escogerse de tal modo que una vez doblado y colocado en el embudo, el borde superior de este quede más o menos a un cm. por encima del papel. Si se trata de filtrar al vacio el diámetro será exacto al interior del Buchner, por ningún motivo deberá quedar doblado dentro del embudo.

B.2EQUIPOS PARA SEPARACIONES:

1. EQUIPO DE SECADO: Se puede utilizar las estufas eléctricas o muflas donde se puede regular la temperatura.

2. CENTRIFUGAS: Trabajan a altas velocidades para separar un compuesto de menor densidad y que se ha formado dos capas o más durante la centrifugación.

3. DECANTADORES: Entre ellos se encuentran las “peras” o pueden ser simples recipientes.

4. EXTRACTORAS: El más conocido es el equipo de extracción SOKHLET que se utiliza para extraer los compuestos solubles a un solvente adecuado y así recuperar un compuesto útil.

5. EQUIPO DE DESTILACION: El equipo consta de un balón, un tubo absorbente y un refrigerante o condensador. El condensador construido de vidrio condensa los vapores que se desprende del balón por medio de una contracorriente de agua fría.

C. MATERIALES PARA MEZCLA, COMBINACIÓN Y REACCION:

1. TUBOS DE PRUEBA: Generalmente de vidrio PIREX se emplea para pruebas con pequeñas cantidades de reactivos, siendo su mejor característica la resistencia a los cambios bruscos de temperatura.

2. VASOS DE PRECIPITACION: Son de vidrio con poco pico con lo cual facilita verter los líquidos. Son resistentes al fuego pudiéndose efectuar calentamientos y evaporaciones a presiones atmosféricas.

3. MATRAZ ERLENMEYER: Conocidos también como vasos o frascos cónicos. Su uso más común e para las titulaciones, debido a la facilidad que ofrecen para agitar la solución sin peligro de derrame, también para filtraciones, evaporaciones y ocasionalmente para reacciones.

4. BALONES: Son recipientes de cuerpo esférico y con cuello; en ellos se realizan las diferentes reacciones químicas. Las más comunes son los de fondo plano llamado también matraces de Florencia, con fondo redondo, son de modelo clásico ideales para reacciones con calentamiento y finalmente los balones de destilación.

5. CRISOLES: Son recipientes de forma invertida, con tapa y de diferentes materiales tales como porcelana, platino, níquel, hierro y material refractario. Se usan para calentamiento a elevadas temperaturas como en calcinación fusión y disgregación.

6. CAPSULAS: Son casquetes esférico de diversos materiales. Pueden exponerse al fuego directo y sirven para concentrar y evaporar. Se disponen en cápsulas con pico y sin pico.

7. FIOLAS O MATRAZ AFORADO: Son recipientes de vidrio de cuellos muy largo en el cual tiene una marca que indica un volumen exacto a una determinada temperatura, generalmente a 20°C. El uso más común es el análisis cuantitativo y en la preparación de la solución. Existen en tamaños de 25, 50, 100, 250, 500 y 1000 ml.

8. LUNAS DE RELOJ: Son discos cóncavos de vidrio de diferentes diámetro. Se usan para tapar los vasos de precipitación y evitar salpicaduras, para evaporar pequeñas cantidades de ciertos líquidos, pruebas de acidez, etc.

9. CRITALIZADORES: Son recipientes de vidrio de poca altura y base ancha, algunos con tapa, se emplean para formar cristales por evaporación de soluciones saturadas.

D. MATERIALES DE CALENTAMIENTO:

Son los predispuestos para producir calor, siendo éste uno de los agentes importantes para la realización de los cambios y muchas reacciones químicas.

1. MECHERO: Aparatos destinados a quemar combustibles y él más común es el mechero de BUNSEN. El mechero de Bunsen consta de un tubo metálico que se hace girar sobre un anillo, con igual número de agujeros que este, que sirve para controlar la entrada de aire necesaria para la combustión de gas. La temperatura máxima se logra regulando la entrada del aire, de manera que sea algo mayor que la requerida para producir una llama no luminosa; pero un exceso de aire produce una llama ruidosa y de características no convenientes. La entrada de gas se regula mediante un tornillo colocado en la base del mechero y la admisión del aire se regula atornillando o desentornillando el tubo del mechero, con lo que entra mayor o menor cantidad de aire por los agujeros de la base.

2. HORNOS ELECTRICOS-. Se utilizan para las operaciones a temperaturas de fundición o de fusión a realizar conocimiento de algún producto acabado o en el secado de cerámicos.

3. MUFLA ELECTRICA: Es una cámara hecha de material refractario, produce una temperatura máxima de hasta 1200°C. posee un termocupla o termómetro.

4. PLANCHAS ELECTRICAS: Se usan en calentamientos y evaporaciones de soluciones.

5. ESTUFAS ELECTRICAS: Se emplean para secar precipitados o sustancias sólidas a temperaturas bajas. Alcanzando temperaturas de hasta 300°C. y cuentan con un termorregulador.

E.- MATERIALES PARA SOPORTE O SOSTEN:

1. SOPORTE UNIVERSAL: Consiste en una varilla metálica sujeta a una base de hierro o porcelana. En ella se instalan nueces y pinzas para soportar buretas, balones, etc.

2. PINZAS: Existen usos como son: pinzas de crisol, para vasos de precipitación, tubos de prueba, pesas, pinzas de Mohr, de Hofmann, y para buretas

3. TRIPODE: De naturaleza metálica, apoyadas en patas equidistantes soportando un anillo en donde se coloca la malla metálica o con asbesto en operaciones de calentamiento con un mechero de Bunsen.

4. GRADILLAS PARA TUBOS DE PRUEBA: De metal o madera, para soportar los tubos prueba durante el trabajo.

5. NUEZ: De material metálico, también denominados tenaza. Sirven para lograr diferentes conexiones de instrumentos al soporte universal. Pueden ser fijas o giratorias.

6. REJILLAS: Mallas metálicas hechas de fierro estañado, las de mayor uso son de 15х15 cm.

7. TRIANGULO DE PORCELANA: Llamado también triángulo de arcilla está constituido de dos partes, una de metal y otra de porcelana, se usan para sostener a los crisoles puestos en el trípode en un proceso de calentamiento.

8. ANILLOS DE EXTENSIÓN: Llamados también soporte de anillos, es de estructura metálica construido de un anillo soldado por una de sus partes a una varilla delgada del mismo material y algunos poseen nuez. Sirven para sostener objetos con alguna parte esférica como: matraz redondo, embudos, etc.

F. MATERIALES PARA CONSERVACIÓN:

Sirven para el mantenimiento de los reactivos químicos puros, soluciones, muestras, etc. Y evitar que estos sean afectados por agentes contaminantes

1. FRASCOS: Recipientes de vidrio, de plástico, algunos transparentes y otros oscuros acaramelados, que impiden el paso de las radiaciones. Todos los frascos poseen tapón y deben evitarse que éste se contamine.

2. PISETAS: Recipientes que generalmente son de plásticos (polietileno), habiendo algunos de vidrio, contiene agua destilada y se emplean en el lavado de precipitados

G. MATERIALES PARA REDUCCION DE TAMAÑO, DISGREGACION Y MOLIENDA:

Son aquellos destinados a reducir el tamaño de los cuerpos a partículas y algunas veces ser pulverizados, de acuerdo a los trabajos experimentales que lo requieran. En algunos se les da una forma apropiada a la sustancia o cuerpo, antes de ser ensayadas. Estos materiales son de acero, porcelana, vidrio u otros.

1. MORTEROS: Son casquetes semiesféricos de base plana, construido de un material duro y resistente al desgaste, consta de dos partes: el mazo, que se llama mano o pistilo y el mortero propiamente dicho que es la taza donde se opera.

H. MATERIALES PARA USOS DIVERSOS:

1. VARILLAS DE VIDRIO: Llamadas también agitadores y vaguetas. Son varillas sólidas de vidrio de 3, 5, 7, mm.de ancho y de largo conveniente. El largo del agitador está determinado por el tamaño y la forma del recipiente en el que se emplea. Ambos extremos de la varilla deben redondearse en la llama del mechero de Bunsen o de soporte sirven para agitar o transvasar los líquidos. La varilla “policía”, es que tiene un trozo de 3 cm.de tubo de goma en uno de sus extremos, convenientes fijados.

2. ESPATULAS: Son instrumentos de formo plan, alargada de metal y con bordes afilados, provisto de un mango largo de madera, sirve para coger y transportar muestras sólidas reactivos durante la operación de pesada en balanza.

3. TUBOS DE DESPRENDIMIENTO: Son aquellos tubos que se utilizan en el transporte de gas hacia un recipiente en el cual se desea el burbujeo terminales redondeados. Estos tubos son de vidrio de 10mm.de diámetro.

4. CAMPANA DE TIRO: Son construidos de metal u otro material en forma de campana y provista de una chimenea o escape en la parte superior hacia el medio ambiente. Se utilizan para efectuar reaccionar químicas donde existen desprendimiento de tóxicos e irritantes y también para no contaminar el medio ambiente del laboratorio con otros gases (producto de los experimentos)