Vad är bänkkemi?
Bänkkemi är den typ som utförs på det mest traditionella sättet - forskaren blandar och hanterar kemikalier direkt utan att använda någon av de högteknologiska apparater eller teoretiska metoder som kan vara förknippade med de mest avancerade aspekterna av disciplinen. I huvudsak innebär det experiment och demonstrationer som kan göras med några kemikalier; några provrör, kolvar och bägare; och en Bunsen-brännare. Den stereotypa bilden av en forskare i en vit lablack som häller kemikalier från ett provrör till ett annat är ett perfekt exempel på bänkkemi. "Våtkemi" används ibland som en synonym för denna aktivitet; emellertid är det en branschtermer med en mycket mer flexibel definition och kan också hänvisa till användning av högteknologisk utrustning som vanligtvis inte finns på en laboratoriebänk.
Tekniker
Termen "bänkkemi" täcker många olika vetenskapliga tekniker som används i ett laboratorium. En allmän tumregel är att om det är en metod som lätt kan praktiseras på en arbetsbänk utan att en dator gör de flesta beräkningar och analyser, så är det en bänkkemiteknik. Analytiska metoder inkluderar titrering, gravimetrisk analys, flamtest och borax-pärlstest. Prover av element eller föreningar kan också framställas vid arbetsbänken. Experimentering, eller helt enkelt blanda saker för att se vad som händer, är ofta en bänkaktivitet, och många viktiga upptäckter görs fortfarande på detta sätt.
Analytiska metoder
Mycket av kemi handlar om analys: undersöka ett provmaterial för att bestämma vilka element eller föreningar det innehåller. Även om det finns instrument, såsom spektrometrar, som kan användas för att utföra detaljerade analyser, finns det också en mängd olika enkla bänkprover som kan göras helt enkelt genom att blanda ett eller två ämnen, eller värma något i en Bunsen-låga. Dessa procedurer kan vara gammaldags, men de kräver inte dyr utrustning och kan lära eleverna mycket om kemi. Tidigare har de lett till viktiga genombrott, som upptäckten av nya element.
Titrering - ibland kallad volumetrisk analys - är en metod som används för att fastställa koncentrationen av en upplöst förening. Till exempel, om en kemist vill veta hur mycket saltsyra som finns i en lösning i vatten, kan hon lägga till en alkalisk lösning, såsom natriumhydroxid, med känd koncentration tills den resulterande lösningen är neutral. Det är sedan möjligt att beräkna koncentrationen av saltsyran från den använda volymen natriumhydroxidlösning.
Gravimetrisk analys förlitar sig på massa snarare än på volym och involverar vägning av föreningen eller elementet av intresse efter att ha isolerats från ett prov. För att ta reda på hur mycket metall som finns i en malm kan en kemist först lösa upp malmen i en syra och sedan lägga till en bas som reagerar med metallen för att bilda en förening som inte är löslig. Detta kommer ut ur lösningen som ett fint pulver känt som en fällning, som sedan kan filtreras och vägas. Det är då möjligt genom att känna till metallvikterna hos metallen och de andra elementen i den utfällda föreningen att bestämma hur mycket metall som fanns i malmen.
Ett lågtest baseras på de färger som produceras när vissa metaller kraftigt värms upp i en Bunsen-låga. Till exempel ger barium grönt, strontium, rött och cesium, blått. Testet utförs normalt med en platinatråd med en liten slinga i slutet, som används för att plocka upp en liten mängd av provet och för att införa det i lågan.
Ett annat sätt att upptäcka metaller är borax-pärlstestet. Återigen med hjälp av en platinatrådslinga smälts en liten mängd borax (natriumtetraborat) i en Bunsen-låga och används sedan för att plocka upp en liten mängd av provet. Denna blandning smälts sedan i lågan igen för att bilda en liten, rund pärla. Metaller som finns i provet kommer att producera pärlor i olika färger. Färgen beror också på den del av flamman där pärlan värms upp och pärlan kan ändra färg när den svalnar. Från de producerade färgerna är det ofta möjligt att identifiera vilken metall som finns.
Förbereda prover av kemikalier
Bänkmetoder kan också användas för att bereda eller rena prover av speciella kemikalier. Destillation är en vanlig teknik. En blandning av vätskor med olika kokpunkter - till exempel vatten och etanol - kan separeras genom att placera den i en kolv ansluten till en kondensor, eller i en retort, och värma den till en temperatur över kokpunkten för en, men nedan den andra kokpunkten. Vätskan med den lägre kokpunkten förångas och kan kondenseras och samlas upp.
Utfällning är en annan metod som kan användas för att bereda en kemikalie som är olöslig i vatten. Ett rent prov av kalciumkarbonat (CaCO 3 ) kan till exempel framställas genom att blanda en lösning av en löslig kalciumförening - såsom kalciumklorid (CaCl2) - med en lösning av ett lösligt karbonat - såsom natriumkarbonat (NaCl). 2 CO 3 ), i en bägare. Kalciumkarbonatet bildar en fällning i botten av bägaren. Den andra reaktionsprodukten, natriumklorid (NaCl), som är löslig, kunde erhållas genom indunstning av den återstående vätskan. Denna metod kan användas för att framställa många olika föreningar.
Bänken
Bänkkemi får sitt namn från den traditionella laboratoriebänken. De finns i både industriella och akademiska laboratorier, och nästan alla som lär sig naturvetenskapen kommer att arbeta vid någon av dessa bänkar vid någon tidpunkt. De är vanligtvis fläck-, värme- och korrosionsbeständiga så att kemiska spill och bottenförsök inte orsakar betydande skador och kan vara utrustade med gasuttag till vilka en Bunsen-brännare kan fästas. Vissa arbetsbänkar omges också av ventilationssystem som kallas rökskåp för att skydda användarna från giftiga gaser som kan frigöras vid vissa kemiska reaktioner.