Co to jest chemia stołowa?

Chemia stołowa jest typem wykonywanym w najbardziej tradycyjny sposób - naukowiec miesza i obchodzi się z chemikaliami bezpośrednio, nie stosując żadnych zaawansowanych technologicznie urządzeń ani podejść teoretycznych, które mogą być związane z najnowocześniejszymi aspektami dyscyplina. Zasadniczo obejmuje to eksperymenty i pokazy, które można wykonać za pomocą kilku chemikaliów; niektóre probówki, kolby i zlewki; i palnik Bunsena. Stereotypowy obraz naukowca w białym fartuchu laboratoryjnym wylewającym chemikalia z jednej probówki do drugiej jest doskonałym przykładem chemii laboratoryjnej. „Mokra chemia” jest czasami używana jako synonim tej działalności; jest to jednak termin branżowy o znacznie bardziej elastycznej definicji i może również odnosić się do korzystania z zaawansowanych technologicznie urządzeń, których na ogół nie można znaleźć na laboratoryjnym stole warsztatowym.

Techniki

Termin „chemia laboratoryjna” obejmuje wiele różnych technik naukowych stosowanych w laboratorium. Ogólna zasada jest taka, że ​​jeśli jest to metoda, którą można łatwo ćwiczyć na stole warsztatowym bez komputera wykonującego większość obliczeń i analiz, to jest to technika chemii warsztatowej. Metody analityczne obejmują miareczkowanie, analizę grawimetryczną, testy płomieniowe i testy kulek boraksowych. Próbki pierwiastków lub związków można również przygotować na stole warsztatowym. Eksperymentowanie lub po prostu mieszanie razem, aby zobaczyć, co się dzieje, jest często ćwiczeniem na ławce i w ten sposób dokonuje się wielu ważnych odkryć.

Metody analityczne

Znaczna część chemii dotyczy analizy: badanie próbki materiału w celu ustalenia, jakie pierwiastki lub związki zawiera. Chociaż istnieją przyrządy, takie jak spektrometry, które mogą być używane do przeprowadzania szczegółowych analiz, istnieje również szeroki wybór prostych testów laboratoryjnych, które można wykonać po prostu przez zmieszanie jednej lub dwóch substancji lub podgrzanie czegoś w płomieniu Bunsena. Procedury te mogą być staromodne, ale nie wymagają drogiego sprzętu i mogą uczyć studentów dużo o chemii. W przeszłości doprowadziły one do ważnych przełomów, takich jak odkrycie nowych elementów.

Miareczkowanie - czasem nazywane analizą wolumetryczną - jest metodą stosowaną do ustalenia stężenia rozpuszczonego związku. Na przykład, jeśli chemik chce wiedzieć, ile kwasu solnego znajduje się w roztworze w wodzie, może dodać roztwór alkaliczny, taki jak wodorotlenek sodu, o znanym stężeniu, aż uzyskany roztwór będzie obojętny. Następnie można obliczyć stężenie kwasu chlorowodorowego na podstawie objętości użytego roztworu wodorotlenku sodu.

Analiza grawimetryczna opiera się raczej na masie niż na objętości i polega na ważeniu związku lub pierwiastka będącego przedmiotem zainteresowania po wyizolowaniu go z próbki. Na przykład, aby ustalić ilość metalu obecnego w rudzie, chemik może najpierw rozpuścić rudę w kwasie, a następnie dodać zasadę, która reaguje z metalem z wytworzeniem nierozpuszczalnego związku. To wyjdzie z roztworu w postaci drobnego proszku zwanego osadem, który następnie można przefiltrować i zważyć. Jest zatem możliwe, znając ciężary atomowe metalu i innych pierwiastków w wytrąconym związku, aby ustalić, ile metalu było obecne w rudzie.

Test płomienia opiera się na kolorach wytwarzanych podczas silnego ogrzewania niektórych metali w płomieniu Bunsena. Na przykład bar da zielony, stront, czerwony i cez, niebieski. Test zwykle przeprowadza się za pomocą drutu platynowego z małą pętlą na końcu, który służy do pobrania niewielkiej ilości próbki i wprowadzenia jej do płomienia.

Innym sposobem wykrywania metali jest test perełek boraksu. Ponownie za pomocą pętli z drutu platynowego niewielką ilość boraksu (tetraboran sodu) stopiono w płomieniu Bunsena, a następnie wykorzystano do pobrania niewielkiej ilości próbki. Tę mieszaninę ponownie topi się w płomieniu, tworząc małą, okrągłą kulkę. Metale obecne w próbce wytworzą koraliki o różnych kolorach. Kolor zależy również od części płomienia, w której koralik jest podgrzewany, a koralik może zmieniać kolor w miarę stygnięcia. Na podstawie uzyskanych kolorów często można stwierdzić, który metal jest obecny.

Przygotowanie próbek substancji chemicznych

Metody laboratoryjne mogą być również stosowane do przygotowania lub oczyszczania próbek określonych chemikaliów. Destylacja jest powszechną techniką. Mieszaninę cieczy o różnych temperaturach wrzenia - na przykład wody i etanolu - można oddzielić, umieszczając ją w kolbie podłączonej do skraplacza lub w retorcie i ogrzewając do temperatury wyższej niż temperatura wrzenia jednej, ale poniżej temperatura wrzenia drugiego. Ciecz o niższej temperaturze wrzenia jest odparowywana i może być kondensowana i zbierana.

Opady to kolejna metoda, którą można zastosować do przygotowania substancji chemicznej nierozpuszczalnej w wodzie. Na przykład czystą próbkę węglanu wapnia (CaCO ₃ ) można przygotować przez zmieszanie roztworu rozpuszczalnego związku wapnia - takiego jak chlorek wapnia (CaCl2) - z roztworem rozpuszczalnego węglanu - takiego jak węglan sodu (Na ₂ CO ₃ ), w zlewce. Węglan wapnia tworzy osad na dnie zlewki. Drugi produkt reakcji, chlorek sodu (NaCl), który jest rozpuszczalny, można otrzymać przez odparowanie pozostałej cieczy. Metodę tę można zastosować do przygotowania wielu różnych związków.

Ławka

Chemia stołowa bierze swoją nazwę od tradycyjnego laboratoryjnego stołu warsztatowego. Można je znaleźć zarówno w laboratoriach przemysłowych, jak i akademickich, i prawie każdy, kto uczy się nauk przyrodniczych, w pewnym momencie będzie pracował na jednej z tych ławek. Zazwyczaj są one odporne na plamy, wysoką temperaturę i korozję, dzięki czemu wycieki chemikaliów i nieudane eksperymenty nie powodują znaczących szkód i mogą być wyposażone w wyloty gazu, do których można podłączyć palnik Bunsena. Niektóre stoły robocze są również otoczone przez systemy wentylacyjne zwane wyciągami kominowymi, aby chronić użytkowników przed toksycznymi gazami, które mogą uwolnić się podczas niektórych reakcji chemicznych.