Laboratorní technika/Laboratorní vybavení

Tato kapitola je věnována stručnému přehledu běžného laboratorního vybavení.

Kádinky

Válcové nádoby s rovným dnem, které mají na stěně rysky udávající přibližný objem. V horní části mají zpravidla zobáček pro snadné přelívání kapalin.

Vyrábějí se v mnoha provedeních a objemech od 5 cm³ do 10 dm³. Rozdělujeme je na kádinky vysoké a nízké podle poměru jejich výšky a průměru. Nejčastěji se vyrábějí ze skla, pro manipulaci s agresivními látkami se používají kádinky z polyethylenu nebo teflonu. Slouží jako reakční nádoby nebo ke krátkodobému uchovávání chemických látek.

Využívají se pro provádění jednodušších chemických reakcí, transport kapalin a suspenzí a při některých laboratorních operacích, např. dekantaci a filtraci.

Kádinky

Baňky

Erlenmayerova baňka

Kuželová baňka dle Erlenmayera je druh varného skla s rovným rozšířeným dnem. Existují baňky s úzkým nebo rozšířeným hrdlem, které mohou být i se zábrusem. Vyrábí se v objemech od 25 do 5000 dm³. Slouží například k uchovávání různých roztoků, které mají být ochlazeny tekoucí vodou.

Titrační baňka

Baňka s plochým dnem a širokým hrdlem, používá se při titracích.

Varná baňka

Baňka z varného skla s kulatým tělem a válcovým hrdlem. Dno může být buď kulaté, nebo ploché. Hrdlo baňky bývá často opatřeno zábrusem (destilační baňka). Jsou vhodné pro delší zahřívání kapalin.

Odsávací baňka

Skleněná baňka s olivkou pro připojení vakua. Využívá se při podtlakové filtraci s Büchnerovou nálevkou.

Erlenmayerova baňka
Titrační baňka
Varné baňky s kulatým dnem
Odsávací baňka

Nálevky

Nálevky jsou kuželové nádobky s kratší nebo delší úzkou trubicí, která je na konci zkosená. Používají se při filtraci roztoků nebo k nalévání kapalin do nádob s úzkým hrdlem. Stěny nálevek bývají pod úhlem 60°. Horní průměr může být 35 až 300 mm.

Filtrační a rychlofiltrační nálevka

Filtrační nálevka je hladká s širším stonkem. Naproti tomu rychlofiltrační nálevka má v kónické části drážky pro zrychlení filtrace a tenký stonek.

Büchnerova nálevka

Keramická nálevka s perforovaným dnem. Ve spojení s odsávací baňkou a těsněním slouží k podtlakové filtraci.

Nálevka pro filtraci za zvýšené teploty

Nálevka s dvojitým pláštěm, vnější plášť je zpravidla plechový a umožňuje zahřívání kapaliny ve vnitřním objemu.

Násypky

Plastové nebo skleněné nálevky s širokým stonkem, jsou určené pro přesypávání práškových látek.

Aparatura s filtrační nálevkou
Rychlofiltrační nálevka
Odsávací baňka, těsnění a Büchnerova nálevka, součásti aparatury pro filtraci za sníženého tlaku
Aparatura pro filtraci za zvýšené teploty
Plastová násypka

Odměrné sklo

Objemy kapalin měříme pomocí odměrných nádob, mezi něž patří odměrné válce, pipety, byrety a odměrné baňky. Obecně platí, že objem (V) je fyzikální veličina závislá na teplotě. Proto je nutné, abychom objem měřili při konstantní teplotě.

Na každé odměrné nádobě je uvedena kalibrační teplota, která je zpravidla 20 °C. Rozlišuje se také kalibrace na dolití (značeno IN, D – dolití, E – einguss, případně C – contains) nebo na vylití (EX, V – vylití, A – ausguss či D – delivers). Při vylití z nádoby, která je určena na dolití získáme menší množství kapaliny, než je udáno, jelikož trochu kapaliny ulpívá na jejích stěnách. Avšak z nádob kalibrovaných na vylití (pipety, byrety) dostaneme při vylití přesný objem kapaliny, který je na nádobě udán. Při správném měření objemu, musíme dbát na správné odečítání povrchu kapalin, protože kapalina v závislosti na svém povrchovém napětí smáčí stěny nádoby a tvoří tzv. meniskus. Spodní část menisku (konvexní meniskus) u látek nebarevných a látek, které smáčejí stěny nádoby, musí být na rysce. Naopak u látek barevných a látek, které nesmáčejí stěny nádoby, musí horní meniskus (konkávní meniskus) ležet na rysce.

Odměrné válce

Otevřené válcové nádoby se širokým podstavcem, sloužící k rychlému, orientačnímu odměřování objemů. Jsou kalibrovány přesněji než kádinky, ale méně přesně než odměrné baňky. Velkou roli v přesnosti hraje i správná velikost odměrného válce pro právě měřený objem. Vyrábí se ze skla a pro agresivnější látky z polyethylenu. Jsou kalibrovány na vylití a jsou opatřené zobákovitou výlevkou a stupnicí určující objem kapaliny. Mohou být i uzavíratelné skleněnou zábrusovou zátkou. Vyrábí se v objemech od 5 cm³ do 2 dm³.

Odměrný válec
Odměrný válec

Pipety

Dalším typickým sklem kalibrovaným na vylití jsou pipety. Jsou určené k odměřování objemů od mikrolitru (kapilární pipety) až po 200 cm³. Podle způsobu vyznačení objemu rozeznáváme pipety dělené a nedělené (jednoduché).

Nedělené pipety jsou ve střední části většinou válcovitě rozšířené a jsou určené na odměření přesné hodnoty objemu. Proto mají pouze jednu rysku umístěnou v úzkém hrdle nad rozšířenou částí (rezervoárem). Někdy mají i druhou rysku, která se nachází těsně před výpustní částí pipety. Tyto dvě rysky pak vymezují odměřovaný objem.

Dělené pipety jsou úzké, či širší trubice se stupnicí na boku podobně jako u odměrných válců. Z toho důvodu slouží na rozdíl od nedělené k odměřování různých velikostí objemů. Jsou číslované shora od nuly až po daný objem u výtokového otvoru. Pipety kalibrované pouze na jeden objem (nedělené) jsou přesnější.

K pipetování používáme pouze pomůcky k tomu určené, jako jsou balónky, pipetory a při větších objemech přívod vakua. Při vyprázdňování pipety zůstane ještě zbytek kapaliny ve špičce, ten se však nesnažíme vyprázdnit z pipety, protože s tímto objemem se při kalibraci pipety počítá.

Nedělené pipety
Dělené pipety

Byrety

Dalším zástupcem skla kalibrovaného na vylití jsou byrety. Tyto skleněné trubice šířky 5–10 mm, různé délky se vyrábí buď rovné nebo dole zahnuté a uzavřené teflonovým či skleněným kohoutkem, nebo gumovou hadičkou s tlačkou, či kuličkou vsunutou do gumové hadičky. Tělo je opatřeno přesnou stupnicí číslovanou shora dolů. Objem byret bývá obyčejně 25 a 50 cm³ s dělením po 0,1 cm³. Při odměřování pomocí byrety ji vždy naplníme 1 až 2 cm nad nulu stupnice a poté kohoutkem odpustíme kapalinu, aby její meniskus sahal přesně po rysku s hodnotou 0. Také musíme dbát na to, aby v byretě nebyly žádné vzduchové bubliny.

50 ml byreta
Automatická byreta

Odměrné baňky

K odměrným nádobám dále patří odměrné baňky. Jsou to nádoby hruškovitého tvaru s rovným dnem a dlouhým, úzkým hrdlem, na kterém je kolem celého obvodu ryska označující přesný objem. Hrdlo může být zakončeno zábrusem. Vyrábí se v objemech od 5 do 2000 cm³. Jsou zásadně kalibrovány na dolití a slouží k přípravě odměrných roztoků o přesné molární koncentraci nebo pro přesné ředění roztoků. Odměrná baňka na obrázku měří 100 ml±0,1 ml, což znamená relativní chybu 0,1 %.

Odměrná baňka
Odměrné baňky

Chladiče

Chladiče se využívají k chlazení par při destilaci a reakcích, zpravidla jsou chlazeny protékající vodou, tyto chladiče jsou dvouplášťové. Lze využít i chlazení vzduchem, v tom případě jsou chladiče jednoplášťové. Voda se do chladiče pouští tak, aby proudila proti gravitaci, to zajistí dokonalé zaplnění chladiče vodou. Existuje mnoho typů chladičů, které se liší tvarem chladící trubice a možnostmi využití.

Pro destilaci se využívají sestupné chladiče (destilační mosty), v horní části do nich vstupují páry, které jsou ochlazeny a kondenzují na destilát. Destilát vlivem gravitace stéká do spodní části chladiče, kde je zpravidla připevněna skleněná baňka nebo jiná nádoba na jímání destilátu.

Destilační most
Destilační aparatura

Často potřebujeme zahřívat reakční směs na co nejvyšší teplotu, ta je dána teplotou varu použitého rozpouštědla. Tato operace se nazývá reflux a využívají se při ní zpětné chladiče. Horké páry do nich vstupují ve spodní části, kondenzují a stékají zpět do reakční směsi. Nevýhodou tohoto uspořádání je to, že se horké páry potkávají se studenou vodou, která do chladiče vstupuje také ve spodní části. To může způsobit velké tepelné namáhání chladiče, ale v laboratorním měřítku to zpravidla nevadí.

Nejjednodušší zpětný chladič je Liebigův, dalšími běžnými typy jsou kuličkový, spirálový a Dimrothův. Typy chladičů se liší tvarem trubice, kterou proudí páry (příp. trubice, kterou proudí chladící voda) a tím i velikostí povrchu, kde dochází ke kondenzaci a tedy účinností chlazení.

Liebigovy chladiče
Kuličkový chladič
Spirálový chladič
Dimrothův chladič

Kovové předměty

Kovové materiály jsou mechanicky a tepelně odolné, toho se využívá hlavně při konstrukci pomůcek pro zahřívání a žíhání.

Stojany a trojnožky

Stojany slouží k upevňování chemického vybavení a konstrukci aparatur. Skládají se z těžké, kovové desky (příp. trojnožky) a ocelové tyče, na kterou se upínají svorky.

Trojnožky jsou tvořeny kruhovou deskou na třech nohách, slouží k zahřívání reakčních směsí a roztoků kahanem. Zahřívané předměty se na trojnožku umisťují na ocelové síťce nebo žíhacím trianglu.

Svorky a držáky

Svorky slouží k uchycení držáků baněk, příp. filtračních a žíhacích kruhů ke stojanu. Křížové svorky jsou tvořeny dvěma navzájem kolmými zářezy, které jsou opatřeny šrouby pro uchycení držáku.

Držáky (klemy) jsou určeny pro uchycení baněk, zkumavek a dalšího skleněného vybavení ke stojanu. Vyrábí se v několika velikostech, nejmenší se využívají pro uchycení zkumavek.

Žíhací a filtrační kruhy, síťky

Žíhací kruhy jsou celokovové a umožňují zahřívání baněk, kádinek a žíhacích kelímků kahanem. Baňky a kádinky se na kruhy umisťují na ocelové síťky, žíhací kelímky pak na triangl.

Filtrační kruhy slouží k uchycení filtračních nálevek, jsou opatřeny plastovým obložením, aby nedocházelo k poškození skla.

Laboratorní kleště

Ocelové kleště se používají pro manipulaci s horkými baňkami a kádinkami. K zahřívání zkumavek se zpravidla využívají menší, dřevěné kleště.

Stojan
Trojnožka
Zahřívání roztoku na trojnožce se síťkou
Držáky různých velikostí
Síťka na zahřívání
Žíhací triangl
Žíhací kruhy
Filtrační kruhy
Ocelové kleště s žíhacím kelímkem