La cristalería de laboratorio se refiere a una variedad de equipos utilizados en trabajos científicos , y tradicionalmente fabricados en vidrio . El vidrio se puede soplar, doblar, cortar, moldear y moldear en muchos tamaños y formas y, por lo tanto, es común en los laboratorios de química , biología y análisis . Muchos laboratorios tienen programas de capacitación para demostrar cómo se usa la cristalería y alertar a los usuarios nuevos sobre los riesgos de seguridad que implica el uso de cristalería.
La historia de la cristalería se remonta a los fenicios , que fusionaron obsidiana en fogatas para crear la primera cristalería. La cristalería evolucionó a medida que otras civilizaciones antiguas, incluidos los sirios, egipcios y romanos, perfeccionaron el arte de la fabricación de 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 artículos de vidrio para productos químicos, como el kerotakis , que se utilizaba para recoger los vapores de un material calentado. [1] A pesar de estas creaciones, la cristalería para usos químicos todavía era limitada durante este tiempo debido a la baja estabilidad térmica necesaria para la experimentación y, por lo tanto, se fabricaba principalmente con cobre o materiales cerámicos . [1]
Era moderna temprana
La cristalería mejoró una vez más durante los siglos XIV y XVI, con la habilidad y el conocimiento de los vidrieros de Venecia . Durante esta época, los venecianos reunieron conocimientos sobre la fabricación de vidrio de Oriente con información proveniente de Siria y el Imperio Bizantino . [1] Además de los conocimientos sobre la fabricación de vidrio, los vidrieros de Venecia también recibieron materias primas de mayor calidad del Este, como cenizas vegetales importadas, que contenían un mayor contenido de soda en comparación con las cenizas vegetales de otras zonas. [1] Esta combinación de mejores materias primas e información de Oriente condujo a la producción de materiales más claros y de mayor durabilidad térmica y química, lo que condujo al cambio hacia el uso de cristalería en laboratorios. [1]
Era moderna
Muchos vasos que se producían a granel en la década de 1830 rápidamente se volvían oscuros y sucios debido al vidrio de baja calidad que se utilizaba. [2]
Durante el siglo XIX, más químicos comenzaron a reconocer la importancia del material de vidrio debido a su transparencia y la capacidad de controlar las condiciones de los experimentos. [3] Jöns Jacob Berzelius , que 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 tubos de vidrio pequeños y algunas técnicas experimentales para la química de tubos. [3] [4] Berzelius escribió un libro de texto similar titulado Operaciones y aparatos químicos que proporcionaba una variedad de técnicas químicas de soplado de vidrio. [3] El auge de este soplado químico de vidrio amplió la disponibilidad de la experimentación química y condujo a un cambio hacia el uso dominante de cristalería en los laboratorios. Con la aparición de la cristalería en los laboratorios surgió la necesidad de organización y normas. 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 parte de Otto Schott a finales del siglo XIX, la mayor parte del material de vidrio 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 material de vidrio de laboratorio porque el material de vidrio de laboratorio estaba clasificado como material educativo y no estaba sujeto a un impuesto de importación. Durante la Primera Guerra Mundial se cortó el suministro de material de vidrio de laboratorio a Estados Unidos. [6]
En 1915, Corning Glassworks desarrolló su propio vidrio de borosilicato, presentado con el nombre de Pyrex . Esto fue una bendición para el esfuerzo bélico en los Estados Unidos. [6] Aunque muchos laboratorios volvieron a importar después de que terminó la guerra, floreció la investigación sobre mejores cristalería. La cristalería se volvió más resistente al choque térmico manteniendo al mismo tiempo la inercia química . [7]
Selección de cristalería de laboratorio.
El material de vidrio de laboratorio generalmente lo selecciona una persona a cargo de un análisis de laboratorio específico para satisfacer las necesidades de una tarea determinada. La tarea puede requerir una pieza de cristalería fabricada con un tipo de vidrio específico. La tarea se puede realizar 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 cristalería de laboratorio transparente al fondo
La cristalería de laboratorio puede fabricarse con varios tipos de vidrio , cada uno con diferentes capacidades y utilizados 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. [8] El vidrio de cuarzo puede soportar temperaturas muy altas y es transparente en determinadas partes del espectro electromagnético . El vidrio marrón oscuro o ámbar (actínico) puede bloquear la radiación ultravioleta e infrarroja . El vidrio de paredes pesadas puede soportar aplicaciones presurizadas. El vidrio poroso es un vidrio finamente poroso a través del cual puede pasar gas o líquido. La cristalería recubierta recibe un tratamiento especial para reducir la posibilidad de roturas o fallas. La cristalería silanizada (siliconizada) recibe un tratamiento especial para evitar que las muestras orgánicas se adhieran al vidrio. [9]
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 dimensión del vidrio, reparar cristalería costosa o difícil de reemplazar y fusionar varias piezas de vidrio. Muchas piezas están disponibles fusionadas a un tramo de tubo de vidrio para crear piezas de cristalería de laboratorio altamente especializadas.
Controlar el flujo de fluido
Cuando se utiliza cristalería, a menudo es necesario controlar el flujo de líquido. Generalmente se detiene con un tapón . Se puede transportar líquido entre piezas de cristalería conectadas. Los tipos de componentes de interconexión incluyen tubos de vidrio , conectores en T, conectores en Y y adaptadores de vidrio. Para una conexión estanca se utiliza una junta de vidrio esmerilado (posiblemente reforzada con un método de sujeción como, por ejemplo, clips Keck ). Otra forma de conectar la cristalería es con una espiga para manguera y un tubo flexible . El flujo de fluido se puede cambiar selectivamente usando una válvula , de la cual una llave de paso es un tipo común fusionada a la cristalería. Se pueden utilizar válvulas hechas enteramente de vidrio para restringir los flujos de fluido . El líquido o cualquier material que fluya se puede dirigir hacia una abertura estrecha utilizando un embudo .
Controlar el flujo de fluido con cristalería específica.
Una válvula de retención totalmente de vidrio.
Un Erlenmeyer y un matraz filtrante. Observe el arma con púas en el matraz de filtración.
Un adaptador de vidrio con una lengüeta para manguera a la izquierda y un conector de vidrio esmerilado a la derecha.
Un tapón de junta cónico con anillo de sellado de PTFE . Obsérvese la transparencia óptica del estrecho anillo obturador presionado por la junta de vidrio a la derecha.
Una válvula de tapón con rosca en T que se utiliza como brazo lateral en un matraz Schlenk .
Una llave de paso de vidrio de calibre 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 mediciones volumétricas de alta precisión. Con mediciones de alta precisión, como las realizadas en un laboratorio de pruebas, el grado metrológico del material de vidrio adquiere importancia. Luego, el grado metrológico puede determinarse tanto por el intervalo de confianza alrededor del valor nominal de las marcas de medición como por la trazabilidad de la calibración según un estándar NIST. Periódicamente puede ser necesario comprobar la calibración del material de vidrio de laboratorio. [10]
sílice disuelta
La cristalería de laboratorio está compuesta de sílice. La sílice se considera insoluble en la mayoría de las sustancias, con algunas excepciones, como el ácido fluorhídrico . Aunque es insoluble, una pequeña cantidad de sílice se disolverá , lo que puede afectar a las mediciones de alta precisión y bajo umbral de sílice en agua. [11]
Limpieza
Limpieza de cristalería de laboratorio en lavavajillas
A veces es necesario limpiar el material de vidrio de laboratorio y se puede realizar mediante varios métodos. La cristalería se puede remojar en una solución de detergente para eliminar la grasa y aflojar la mayoría de las contaminaciones. A continuación, estas contaminaciones se frotan con un cepillo o un estropajo para eliminar las partículas que no se pueden enjuagar. La cristalería resistente puede resistir la sonicación como alternativa al fregado. Para ciertos experimentos sensibles, el material de vidrio se puede remojar en solventes, como agua regia o ácidos suaves, para disolver trazas de contaminaciones específicas que se sabe que interfieren con un experimento. Cuando finaliza la limpieza, es una práctica común enjuagar tres veces la cristalería antes de suspenderla boca abajo en rejillas de secado. [12]
Ejemplos
Hay muchos tipos diferentes de artículos de cristalería de laboratorio:
Los matraces son recipientes de vidrio de cuello estrecho, generalmente cónicos o esféricos, que se utilizan en un laboratorio para contener reactivos o muestras. Ejemplos de matraces incluyen el matraz Erlenmeyer , el matraz Florence y el matraz Schlenk .
Las botellas de reactivos son recipientes con aberturas estrechas que generalmente se utilizan para almacenar reactivos o muestras. Las botellas pequeñas se llaman viales .
Los frascos son recipientes cilíndricos con amplias aberturas que pueden sellarse. Las campanas de vidrio se utilizan para contener aspiradoras.
Los químicos utilizan los 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 lleva el nombre de su inventor Julius Petri en la década de 1880.
Las buretas son similares a las probetas graduadas, pero tienen una válvula en el extremo que se utiliza para dispersar cantidades precisas de reactivos líquidos, a menudo para valoraciones. [13]
Las pipetas de vidrio se utilizan para transferir cantidades precisas de líquidos.
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. [15]
Las retortas de vidrio se utilizan para la destilación mediante calentamiento y tienen un bulbo con un pico largo y curvo. [dieciséis]
Las pistolas de secado se utilizan para liberar las muestras de restos de agua u otras impurezas. [17]
Referencias
^ abcde Rasmussen, Seth C (16 de diciembre de 2019). "Una breve historia del vidrio de sílice temprano: impacto en la ciencia y la sociedad". Sustancia : 125 – 138 páginas. doi :10.13128/SUSTANCIA-267.
^ Espahangizi, Kijan (2015). "De Topos a Oikos: la estandarización de los envases de vidrio como límites epistémicos en la investigación de laboratorio moderna (1850-1900)" (PDF) . Ciencia en contexto . 28 (3): 397–425. doi :10.1017/S0269889715000137. PMID 26256505. S2CID 45645118.
^ abc Jackson, Catherine M. (1 de marzo de 2015). "Las" maravillosas propiedades del vidrio ": Kaliapparat de Liebig y la práctica de la química en vidrio". Isis . 106 (1): 43–69. doi :10.1086/681036. ISSN 0021-1753. PMID 26027307. S2CID 8478216.
^ "Manipulación química; ser instrucciones para estudiantes de química, sobre los métodos para realizar experimentos de demostración o de investigación, con precisión y éxito / Por Michael Faraday". Colección de bienvenida . Consultado el 25 de marzo de 2022 .
^ Espahangizi, Kijan (10 de agosto de 2015). "De Topos a Oikos: la estandarización de los envases de vidrio como límites epistémicos en la investigación de laboratorio moderna (1850-1900)". Ciencia en contexto . 28 (3): 397–425. doi :10.1017/s0269889715000137. hdl : 20.500.11850/103657 . ISSN 0269-8897. PMID 26256505. S2CID 45645118.
^ abc Jensen, William (2006). "El origen del pyrex". Revista de Educación Química . 83 (5): 692. Código Bib :2006JChEd..83..692J. doi :10.1021/ed083p692.
^ Donnelly, Alan (marzo de 1970). "Historia de la cristalería de laboratorio". Medicina de laboratorio . doi :10.1093/labmed/1.3.28.
^ Parque Soo-Jin, Min-Kang Seo (2011). "Elemento y Procesamiento". Interfaz de ciencia y tecnología . 18 : 431–499. doi :10.1016/B978-0-12-375049-5.00006-2. ISBN9780123750495.
^ Bhargava, Hemendra (1977). "Recuperación mejorada de morfina de tejidos biológicos utilizando cristalería siliconada". Revista de Ciencias Farmacéuticas . 66 (7): 1044-1045. doi : 10.1002/jps.2600660738. PMID 886442.
^ Castanheira, I. (2006). "Aseguramiento de la calidad de material de vidrio volumétrico para la determinación de vitaminas en alimentos". Control de Alimentos . 17 (9): 719–726. doi :10.1016/j.foodcont.2005.04.010.
^ Zhang, Jia-Zhong (1999). "El material de vidrio de laboratorio como contaminante en el análisis de silicatos de muestras de agua natural". Investigación del agua . 33 (12): 2879–2883. doi : 10.1016/s0043-1354(98)00508-9 .
^ Campos, MLAM (2007). "Carbón orgánico disuelto en agua de lluvia: descontaminación de cristalería y conservación de muestras y carbono orgánico volátil". Ambiente Atmosférico . 41 (39): 8924–8931. Código Bib : 2007AtmEn..41.8924C. doi :10.1016/j.atmosenv.2007.08.017.
^ Heney, Paul (26 de agosto de 2020). "¿Qué es una bureta?". Mundo de I+D .
^ "Ebulliómetro". Monash científico .
^ Abdulwahab, Abdulkareem. "Estudio experimental de material condensador en el sistema de aire acondicionado". Ciencia directa .
^ "Replica". Museo Nacional de Historia Americana .
^ Sella, Andrea (28 de septiembre de 2009). "Kit clásico: pistola secadora de Abderhalden". Mundo de la Química .
enlaces externos
Wikimedia Commons tiene medios relacionados con la cristalería de laboratorio .
Ciencia del Smithsonian bajo vidrio
Cristalería de laboratorio de química en About.com Archivado el 7 de febrero de 2013 en Wayback Machine.
.jpg/1280px-Man_Group_portrait_(detail).jpg)
Un tapón de junta cónico con anillo de sellado de PTFE . Obsérvese la transparencia óptica del estrecho anillo obturador presionado por la junta de vidrio a la derecha.
