La cristalería de laboratorio es una variedad de equipos utilizados en el trabajo científico , tradicionalmente hechos de vidrio . El vidrio puede soplarse, doblarse, cortarse, moldearse o formarse en muchos tamaños y formas. Se utiliza comúnmente en laboratorios de química , biología y análisis . Muchos laboratorios tienen programas de capacitación para demostrar cómo se utiliza la cristalería y para alertar a los usuarios primerizos sobre los riesgos de seguridad que implica el uso de la cristalería.
La historia de la cristalería se remonta a los fenicios , que fusionaban obsidiana en fogatas para fabricar la primera cristalería. La cristalería evolucionó a medida que otras civilizaciones antiguas, como los sirios, los egipcios y los romanos, refinaban el arte de la fabricación del vidrio. A María la Judía , una alquimista de Alejandría durante el siglo I d. C., se le atribuye la creación de algunos de los primeros objetos de cristal para productos químicos, como el kerotakis , que se utilizaba para recoger los humos de un material calentado. [1] A pesar de estas creaciones, la cristalería para usos químicos todavía estaba limitada durante esta época debido a la baja estabilidad térmica necesaria para la experimentación y, por lo tanto, se fabricaba principalmente con materiales de cobre o cerámica . [1]
Era moderna temprana
La cristalería mejoró una vez más durante el siglo XIV-XVI, con la habilidad y el conocimiento de los fabricantes de vidrio de Venecia . Durante este tiempo, los venecianos recopilaron conocimientos sobre la fabricación de vidrio de Oriente con información procedente de Siria y el Imperio bizantino . [1] Junto con el conocimiento sobre la fabricación de vidrio, los fabricantes de vidrio de Venecia también recibieron materias primas de mayor calidad de Oriente, como cenizas vegetales importadas que contenían un mayor contenido de soda en comparación con las cenizas vegetales de otras áreas. [1] Esta combinación de mejores materias primas e información de Oriente condujo a la producción de vidrio más claro y con mayor durabilidad térmica y química, lo que llevó al cambio hacia el uso de cristalería en los laboratorios. [1]
Era moderna
Muchos vasos que se produjeron en masa en la década de 1830 se volverían rápidamente confusos y sucios debido al vidrio de baja calidad que se usaba. [2]
Durante el siglo XIX, más químicos comenzaron a reconocer la importancia de la cristalería debido a su transparencia y la capacidad de controlar las condiciones de los experimentos. [3] Jöns Jacob Berzelius , quien inventó el tubo de ensayo , y Michael Faraday contribuyeron al auge del soplado de vidrio químico. Faraday publicó Chemical Manipulation en 1827, que detallaba el proceso para crear muchos tipos de vidrio de tubo pequeño y algunas técnicas experimentales para la química de tubos. [3] [4] Berzelius escribió un libro de texto similar titulado Chemical Operations and Apparatus que proporcionaba una variedad de técnicas de soplado de vidrio químico. [3] El auge de este soplado de vidrio químico amplió la disponibilidad de la experimentación química y condujo a un cambio hacia el uso dominante de vidrio en los laboratorios. Con la aparición de vidrio en los laboratorios, surgió la necesidad de organización y estándares. La Sociedad Prusiana para el Avance de la Industria fue una de las primeras organizaciones que apoyó la mejora colaborativa de la calidad del vidrio utilizado. [5]
Tras el desarrollo del vidrio de borosilicato por Otto Schott a finales del siglo XIX, la mayor parte de la cristalería de laboratorio se fabricó en Alemania hasta el comienzo de la Primera Guerra Mundial . [6] Antes de la Primera Guerra Mundial, los productores de vidrio de los Estados Unidos tenían dificultades para competir con los fabricantes alemanes de cristalería de laboratorio porque la cristalería de laboratorio se clasificaba como material educativo y no estaba sujeta a un impuesto de importación. Durante la Primera Guerra Mundial, se cortó el suministro de cristalería de laboratorio a los Estados Unidos. [6]
En 1915, Corning Glassworks desarrolló su propio vidrio de borosilicato, que se comercializó bajo el nombre de Pyrex . Esto fue una bendición para el esfuerzo bélico en los Estados Unidos. [6] Aunque muchos laboratorios volvieron a las importaciones después de que terminó la guerra, la investigación para mejorar la cristalería floreció. La cristalería se volvió más resistente al choque térmico y al mismo tiempo mantuvo su inercia química . [7]
Durante la década de 1920 comenzaron los esfuerzos para estandarizar las dimensiones de la cristalería de laboratorio, en particular para las juntas de vidrio esmerilado , y en esa época comenzaron a producirse algunas estandarizaciones específicas de los fabricantes. Alrededor de 1930, comenzaron a desarrollarse estándares comerciales, lo que permitió la compatibilidad de juntas entre diferentes fabricantes por primera vez, junto con otras características. [8] [9] Esto condujo rápidamente al alto grado de estandarización y modularidad que se observa en la cristalería moderna.
Selección de cristalería de laboratorio
La cristalería de laboratorio suele ser seleccionada por una persona a cargo de un análisis de laboratorio en particular para satisfacer las necesidades de una tarea determinada. La tarea puede requerir una pieza de cristalería hecha con un tipo específico de vidrio. La tarea puede realizarse fácilmente utilizando cristalería de bajo costo producida en masa , o puede requerir una pieza especializada creada por un soplador de vidrio . La tarea puede requerir controlar el flujo de fluido . La tarea puede tener requisitos distintivos de garantía de calidad.
Tipo de vidrio
Frascos de vidrio marrón con algunos artículos de vidrio de laboratorio transparentes en el fondo.
La cristalería de laboratorio puede estar hecha de varios tipos de vidrio , cada uno con diferentes capacidades y utilizado para diferentes propósitos. El vidrio de borosilicato es un tipo de vidrio transparente que está compuesto de óxido de boro y sílice, su característica principal es un bajo coeficiente de expansión térmica que lo hace más resistente al choque térmico que la mayoría de los otros vidrios. [10] El vidrio de cuarzo puede soportar temperaturas muy altas y es transparente en ciertas partes del espectro electromagnético . El vidrio marrón oscuro o ámbar (actínico) puede bloquear la radiación ultravioleta e infrarroja . El vidrio de pared gruesa puede soportar aplicaciones presurizadas. El vidrio fritado es un vidrio finamente poroso a través del cual puede pasar gas o líquido. La cristalería revestida está especialmente tratada para reducir la aparición de roturas o fallas. La cristalería silanizada (siliconizada) está especialmente tratada para evitar que las muestras orgánicas se adhieran al vidrio. [11]
Soplado de vidrio científico
El soplado de vidrio científico, que se practica en algunos laboratorios más grandes, es un campo especializado del soplado de vidrio. El soplado de vidrio científico implica controlar con precisión la forma y la dimensión del vidrio, reparar artículos de vidrio costosos o difíciles de reemplazar y fusionar varias piezas de vidrio. Muchas piezas están disponibles fusionadas a un trozo de tubo de vidrio para crear piezas de vidrio de laboratorio altamente especializadas.
Control del flujo de fluidos
Cuando se utilizan objetos de vidrio, a menudo es necesario controlar el flujo de fluido. Por lo general, se detiene con un tapón . El fluido puede transportarse entre piezas de vidrio conectadas. Los tipos de componentes de interconexión incluyen tubos de vidrio , conectores en T, conectores en Y y adaptadores de vidrio. Para una conexión hermética se utiliza una junta de vidrio esmerilado (posiblemente reforzada con un método de sujeción como clips Keck ). Otra forma de conectar objetos de vidrio es con una espiga de manguera y un tubo flexible . El flujo de fluido se puede cambiar de forma selectiva utilizando una válvula , de las cuales una llave de paso es un tipo común fusionada al objeto de vidrio. Se pueden utilizar válvulas hechas completamente de vidrio para restringir los flujos de fluido . El fluido, o cualquier material que fluya, se puede dirigir hacia una abertura estrecha utilizando un embudo .
Control del flujo de fluidos con cristalería específica
Una válvula de retención totalmente de vidrio.
Un Erlenmeyer y un matraz de filtración. Nótese el brazo lateral con púas del matraz de filtración.
Un adaptador de vidrio con una espiga de manguera a la izquierda y un conector de vidrio esmerilado a la derecha.
Un tapón de junta cónica con anillo de sellado de PTFE . Observe la transparencia óptica del anillo de sellado estrecho presionado por la junta de vidrio a la derecha.
Una válvula de tapón con orificio en T roscada que se utiliza como brazo lateral en un matraz Schlenk .
Una llave de paso de vidrio de orificio recto común unida con un retenedor de tapón de plástico en el brazo lateral de un matraz Schlenk .
Seguro de calidad
Metrología
El material de vidrio de laboratorio se puede utilizar para realizar mediciones volumétricas de alta precisión. En el caso de mediciones de alta precisión, como las que se realizan en un laboratorio de pruebas, el grado metrológico del material de vidrio cobra importancia. El grado metrológico se puede determinar tanto por el intervalo de confianza en torno al valor nominal de las marcas de medición como por la trazabilidad de la calibración con un estándar NIST. Periódicamente puede ser necesario comprobar la calibración del material de vidrio de laboratorio. [12]
Sílice disuelta
El material de vidrio de laboratorio está compuesto de sílice, que se considera insoluble en la mayoría de las sustancias, con algunas excepciones como el ácido fluorhídrico o los hidróxidos alcalinos fuertes . Aunque es insoluble, una cantidad mínima de sílice se disolverá en agua neutra, lo que puede afectar a las mediciones de alta precisión y bajo umbral de sílice en agua. [13]
Limpieza
Limpieza de cristalería de laboratorio en lavavajillas
La limpieza de la cristalería de laboratorio es una necesidad frecuente y puede realizarse utilizando múltiples métodos dependiendo de la naturaleza de la contaminación y los requisitos de pureza de su uso. La cristalería se puede remojar en una solución de detergente para eliminar la grasa y aflojar la mayoría de las contaminaciones, estas contaminaciones luego se frotan con un cepillo o estropajo para eliminar las partículas que no se pueden enjuagar. La cristalería resistente puede soportar la sonicación como una alternativa al fregado. Los disolventes se utilizan para eliminar los residuos orgánicos que el jabón no puede eliminar, y los residuos inorgánicos que no se disuelven en agua a menudo se pueden disolver con un ácido diluido. Cuando se termina la limpieza, es una práctica común enjuagar la cristalería varias veces, a menudo finalmente con agua desionizada , antes de suspenderla boca abajo en rejillas de secado. [14] Se pueden utilizar lavavajillas especializados para automatizar estos métodos de limpieza.
Los residuos resistentes pueden requerir métodos de limpieza más potentes. Los baños de base se utilizan comúnmente para los residuos orgánicos, aunque las fuertes condiciones alcalinas disuelven lentamente el propio vidrio, y el ácido clorhídrico concentrado es común para eliminar los residuos inorgánicos. [15] Existen métodos aún más severos, como el peróxido ácido ( solución de piraña ), el agua regia y el ácido crómico , pero estos se consideran un último recurso debido a los peligros de su uso, y su uso por parte de los estudiantes está restringido en muchas instituciones. [14]
Para ciertos experimentos sensibles, el material de vidrio puede requerir procedimientos especializados y agua ultrapura o solventes para disolver trazas de contaminaciones específicas que se sabe que interfieren con un experimento. [16]
Ejemplos
Hay muchos tipos diferentes de artículos de vidrio de laboratorio:
Algunos ejemplos de recipientes de vidrio incluyen:
Los matraces son recipientes de vidrio de cuello estrecho, generalmente cónicos o esféricos, que se utilizan en el laboratorio para contener reactivos o muestras. Algunos ejemplos de matraces son el matraz Erlenmeyer , el matraz Florence y el matraz Schlenk .
Los frascos de reactivos son recipientes con aberturas estrechas que se utilizan generalmente para almacenar reactivos o muestras. Los frascos pequeños se denominan viales .
Los frascos son recipientes cilíndricos con aberturas amplias que pueden sellarse. Los frascos de campana se utilizan para contener el vacío.
Los químicos utilizan tubos de ensayo para contener, mezclar o calentar pequeñas cantidades de productos químicos sólidos o líquidos, especialmente para experimentos y ensayos cualitativos .
Los desecadores de construcción de vidrio se utilizan para secar materiales o mantenerlos secos.
La placa de Petri es un plato plano lleno de una gelatina nutritiva que permite que los microorganismos crezcan rápidamente y recibe su nombre de su inventor Julius Petri en la década de 1880.
Las buretas son similares a los cilindros graduados pero tienen una válvula en el extremo que se utiliza para dispersar cantidades precisas de reactivos líquidos, a menudo para titulaciones. [17]
Las pipetas de vidrio se utilizan para transferir cantidades precisas de líquidos.
Los ebullómetros de vidrio se utilizan para medir con precisión el punto de ebullición de los líquidos. [18]
Otros ejemplos de cristalería incluyen:
Las varillas agitadoras son varillas de vidrio que se utilizan para mezclar productos químicos.
Los condensadores se utilizan para condensar vapores enfriándolos y convirtiéndolos en líquidos. [19]
Las retortas de vidrio se utilizan para la destilación por calentamiento, tienen un bulbo con un pico largo y curvado. [20]
Las pistolas de secado se utilizan para liberar las muestras de restos de agua u otras impurezas volátiles. [21]
Referencias
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Enlaces externos
Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Cristalería de laboratorio .
Ciencia bajo vidrio en el Smithsonian
Cristalería para laboratorio de química en About.com Archivado el 7 de febrero de 2013 en Wayback Machine
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Un tapón de junta cónica con anillo de sellado de PTFE . Observe la transparencia óptica del anillo de sellado estrecho presionado por la junta de vidrio a la derecha.
