Теоретичні відомості

З метою безпеки при нагріванні слід дотримуватися таких пра­вил:

• не нагрівати неперемішані розчини;

• при нагріванні розчинів у хімічну склянку слід опустити скляну паличку і час від часу перемішувати вміст, щоб запобігти нерівномірному нагріванню;

• легкозаймисті рідини нагрівати тільки на банях

Нагрівання

Для багатьох операцій, що проводяться в хімічних лабораторі­ях, необхідне нагрівання. Одні процеси відбуваються при повільно­му і рівномірному нагріванні, інші - при швидкому й сильному. Для нагрівання використовують спиртівки, газові горілки та закри­ті електронагрівальні прилади.

Прийоми поводження зі спиртівкою

1. Ознайомлення з будовою спиртівки. Із спиртівки знімають ковпачок і кладуть його на стіл. Піднімають трохи диск з трубкою і ґнотом, не виймаючи його з резервуара. Стежать, щоб диск із труб­кою щільно прикривав отвір резервуара спиртівки, аби не міг спа­лахнути спирт у самому резервуарі.

2. Підготовка спиртівки до запалювання. Спиртівку заправля­ють у такій послідовності. В резервуар через лійку наливають де­натурований спирт (не менше ніж V, і не більше ніж ²/₃ об'єму спир­тівки). У трубку вставляють гніт з нескручених бавовняних ниток (але не з вати або марлі). Гніт повинен входити не дуже щільно, але й не випадати з трубки, має бути однакової товщини по всій довжині і вільно діставати дна спиртівки. Кінець ґнота обрізують ножиця­ми. Перед запалюванням гніт змочують спиртом; спиртівку закри­вають ковпачком, щоб не випаровувався спирт з ґнота, інакше її важко буде запалити.

3. Запалювання і гасіння спиртівки. Перш ніж запалити спир­тівку, треба перевірити, чи є в ній спирт та чи хороший гніт.

Щоб уникнути пожежі, спирт можна тільки наливати в пога­шену спиртівку. У спиртівку, що горить, наливати спирт катего­рично забороняється.

Перед запалюванням спиртівки треба зняти ковпачок, розпра­вити гніт так, щоб одержати полум'я потрібного розміру, і піднес­ти до ґнота запалений сірник або скіпку. Не можна запалювати одну спиртівку від іншої, бо при цьому може розлитися спирт і виник­нути пожежа.

Щоб збільшити полум'я, треба погасити спиртівку і, тримаю­чи диск лівою рукою, висунути правою з трубки гніт угору на 1- 1,5 см і розправити його.

Якщо під час роботи на гніт потрапить вода, який-небудь роз­чин або порошок і полум'я зменшиться, треба погасити спиртівку, витягнути трохи гніт і обрізати його. Якщо гніт при цьому укоро­титься настільки, що не діставатиме до дна спиртівки, треба взяти новий гніт.

Якщо полум'я спиртівки зменшується, а кінець ґнота починає тліти, то це означає, що спирт по ньому не піднімається. Треба по­гасити спиртівку, долити спирту через лійку або послабити стис­нення ґнота в трубці.

Зі спиртівкою треба поводитись завжди обережно, щоб не пере­кинути її і не розбити. Якщо спирт, що горить, розіллється по сто­лу, то треба відразу ж закрити його рушником, засипати піском чи залити водою.

Щоб погасити спиртівку, треба закрити її ковпачком, піднося­чи його збоку. Ніколи не слід дмухати на запалену спиртівку, щоб її загасити. Це також може спричинити пожежу.

Після закінчення роботи спиртівку треба закрити ковпачком, щоб спирт не випаровувався, а в ґноті не скупчувалася вода, що є в спирті. Якщо в ґноті збереться вода, то спиртівка горітиме погано, тоді треба вставити в трубку новий гніт.

Прийоми поводження з газовим пальником

1. Ознайомимося з будовою газових пальників Бунзена та Тек­лю. Вигвинтіть трубку пальника Теклю із чавунної підставки і роз­гляньте кожну її частину (мал. 5). Підставка є не тільки опорою для пальника, через неї вводиться і газ. Для цього з боку підставки є відвідна трубка (7), на яку натягують гумовий шланг, з'єднаний з газовим краном. З протилежного боку є гвинт з круглою ручкою (2), за допомогою якого регулюють надходження газу в пальник. Якщо цей гвинт закрутити до краю, тоді газ надходити не буде; відкриваючи гвинт, можна досягти більшої чи меншої подачі газу.

Усередині газового пальника є сталева трубка. Нижня її части­на вузька, з гвинтовою нарізкою, що дає змогу вкручувати її в підставку. На нижню частину трубки нагвинчений диск. Трубка пальника (4) посередині розширена. Знизу вона закрита пластин­кою з отворами, через які в неї надходить повітря. Розширену час­тину трубки називають змішувачем (3). У широкій частині трубки повітря змішується з газом, що надходить знизу. Надходження повітря в пальник регулюється поворотом диска (6). Якщо цей диск закручений і щільно закриває отвір змішувача, повітря в пальник не надходить, згоряння газу буде неповним, температура полум'я при цьому знижується, воно стає світлим ("холодним") і кіптявим. Відкручуючи диск, дають доступ повітрю, і полум'я стає несвітлим ("гарячим").

Пальник Бунзена (мал. 6) відрізняється від пальника Теклю тим, що в нижній частині трубки (3) і в муфті (2) розміщені два отвори (один навпроти одного) для надходження повітря. Подачу повітря в пальник і тим самим температуру полум'я регулюють поворотом муфти з отворами. Чим повніше ці отвори збігаються з отворами трубки, тим більший доступ повітря і вища температура полум'я.

Пальник Теклю більш досконалий прилад, оскільки в ньому можна точніше регулювати не тільки доступ повітря, а й подачу газу.

Мал. 5. Газовий пальник Теклю: 1 - підставка; 2 - гвинт, що регу­лює надходження газу; 3 - змішу­вач; 4 - трубка пальника; 5 - труб­ка для подачі газу в пальник; 6 - диск, що регулює подачу повітря; 7 - відвідна трубка

Мал. 6. Газовий пальник Бунзена: 1 - підставка; 2 - муфта, що регулює надходження повітря; 3 - трубка з наскрізним отвором зни­зу для зміщування газу з повітря; 4 - відвідна трубка

2. Підготуйте пальник до запалювання, виконавши такі опе­рації:

а) насадіть один кінець гумового шланга на ріжок газового кра­на, а другий - на відвідну трубку підставки пальника;

б) поверніть гвинт, що регулює подачу газу, на один-два оберти проти годинникової стрілки (кількість обертів залежить від тиску газу в газовій мережі);

в) закрийте подачу повітря. Для цього підніміть диск пальника Теклю до краю або закрийте отвір подачі повітря поворотом муфти пальника Бунзена. Якщо запалювати пальник при відкритому ре­гуляторі повітря (при великому надлишку повітря), то газ може загорітися всередині трубки (біля вхідного отвору), станеться про­скакування полум'я. При цьому з'являється характерний звук.

Зовнішнє полум'я витягується, стає вузьким і набуває зеленого кольору (якщо трубка пальника мідна). Трубка пальника дуже роз­жарюється, з'являється характерний неприємний запах продуктів неповного згоряння світильного газу. У цьому разі треба негайно закрити газовий кран. Коли пальник охолоне, слід закрити регу­лятор подачі повітря і запалити пальник знову.

3. Запаліть і погасіть пальник, виконавши такі операції:

а) запаліть сірник, піднесіть його до вихідного отвору пальни­ка збоку і повільно відкрийте газовий кран. Якщо запалений сірник піднести зверху, то сильний струмінь суміші газу й повітря може погасити полум'я;

б) відкрийте регулятор повітря. Для цього опустіть диск паль­ника Теклю вниз або поверніть муфту пальника Бунзена так, щоб подача повітря була достатньою для повного згоряння газу, але не досить великою, щоб газ горів без шуму і кіптяви. Намагайтеся, щоб полум'я стало голубуватим, несвітним;

в) відрегулюйте газовим краном або гвинтом пальника висоту полум'я (вона повинна бути близько 8-10 см);

г) вимкніть газовий пальник, закривши кран газової мережі.

Коли працюєте з полум'ям, пам'ятайте: пара і гази вогне­небезпечні: з повітрям вони утворюють вибухову суміш, тому необхідно дотримуватися правил техніки безпеки

Намалюйте схему будови полум'я, на якій зазначте зони з високою і найвищою температурою. Зробіть висновок про практичне значення знання будови полум'я і тем­ператури його частин.

Електронагрівальні прилади

До електронагрівальних приладів належать електроплитка, сушильна шафа, муфельна піч, тигельна піч, водяна баня, повітря­на баня, піскова баня, олійна баня, термостат.

Вмикати електроприлад слід тільки в ту електричну мережу, на напругу якої розрахований прилад.

Електричні водяні бані застосовують для нагрівання до темпе­ратури 100°С. Вони забезпечують рівномірне нагрівання і не дово­дять до місцевого перегрівання (мал. 8).

Мал. 7. Водяна баня Мал. 8. Сушильна шафа

Повітряна баня призначена для нагрівання за допомогою га­рячого повітря. За будовою вона подібна до водяної бані, але в неї немає дна і водомірного скла.

Електричні піскові бані застосовують для повільного рівномір­ного нагрівання до температури 100-400 °С.

Олійні бані побудовані так само, як водяні, але заповнені міне­ральною олією.

Для нагрівання до вищих температур (1000-1500°С) викорис­товують електричні печі: муфельні, трубчасті, тигельні.

Електричні муфельні печі слугують для прожарювання осаду в тиглях. Нагрівальні елементи в них виготовлені, як правило, з ніхромової дротини. Температура в цих печах може досягати від 800-1200°С.

У муфельних печах прожарюють речовини за підвищених тем­ператур. У печі не можна розливати реактиви. Розжарені тиглі виймають з муфельної печі довгими тигельними щипцями.

Тигельні печі подібні до муфельних, але менших розмірів, оскіль­ки вони розраховані на сушіння матеріалу в тиглях.

Електричні сушильні шафи призначені для висушування посу­ду, осадів. Температура в них змінюється в проміжках 20-300° С. Шафи оснащені спеціальним автоматичним регулятором (мал. 8).

Термостат - прилад, призначений для постійного підтриман­ня певної температури (мал. 9). Найчастіше термостат встанов­люють на температуру людсько­го тіла, тобто на 37°С. У термо­статі вирощують на живильних середовищах культури бактерій, здійснюють серологічні та біохі­мічні реакції.

Термостати обігріваються електрикою або газом, але прин­цип їх будови однаковий. Термо­стат являє собою камеру з под­війними дерев'яними, металеви­ми або пластмасовими стінками. У товщу зовнішньої стінки вкла­дають шар теплоізоляційного матеріалу: азбест, повсть, корок. Між стінками термостата (залежно від конструкції) наливають воду або трубками циркулює нагріте повітря, або є металеві спіралі, по яких проходить струм.

Дверцята термостата роблять подвійними. Зовнішні дверцята Масивні, оббиті зсередини теплоізоляційним матеріалом. Другі дверцята - із скла, вставленого в металеву рамку. Обоє дверцят зачиняють для підтримання постійної температури. Всередині тер­мостата розміщені полички з металевої сітки, на які ставлять шта­тиви з пробірками тощо. Полички роблять несуцільними, щоб усе­редині термостата вільно переміщувалося нагріте повітря і тепло поширювалося рівномірно по усій камері.