第二节 玻璃仪器及其他用具
玻璃仪器是分析测试常用的仪器。它透明性好,化学性质稳定,耐酸碱,热稳定性好,有良好的绝缘性。玻璃的化学成分主要是SiO2、CaO、Na2O、K2O。含有较高B2O3的玻璃属于特硬或硬质玻璃,称为高硼硅酸盐玻璃,具有较高的热稳定性,耐酸,可制作加热用玻璃仪器,如烧杯、烧瓶等;含有较低B2O3并加入一定量ZnO的玻璃称为软质玻璃,这种玻璃透明性好,可制作量器、滴定管等。HF、浓碱,特别是热浓碱对玻璃有腐蚀作用,所以不能用玻璃器皿长期盛装HF和浓碱溶液。
一、常用玻璃仪器
化学分析实验室使用的玻璃仪器种类繁多。表2-1列出了一些常用玻璃仪器。
表2-1 常用玻璃仪器
二、常用其他用具
1.玛瑙研钵
玛瑙是一种天然石英,具有很高的硬度,性质稳定,与大多数化学试剂不反应,用它制作的研钵称为玛瑙研钵。玛瑙研钵价格昂贵,使用时要小心,避免破损。用后应使用稀HCl处理,再用水冲洗,自然晾干。不能烘干或用红外灯加热,否则会炸裂。
2.瓷制器皿
瓷制器皿耐高温,化学稳定性高,灼烧失重小,价格便宜。瓷制器皿不能用碱熔法分解试样,它易被NaOH、Na2CO3和KOH所分解。表2-2列出常用瓷制器皿。
表2-2 常用瓷制器皿
3.石英制品
石英玻璃由天然石英加工而成,分为半透明石英和透明石英制品。石英玻璃的优点是熔点高(>1700℃),能承受温度的剧烈变化,即使将红热的石英制品投入水中也不会破损;缺点是耐强碱能力差,也能被HF腐蚀。
常用的石英制品有石英管、石英舟、石英坩埚、石英烧杯、石英比色皿等。
4.金属器皿
(1)铂坩埚
铂的熔点为1773.5℃,与大多数试剂不起作用,耐熔融碱金属碳酸盐及HF的腐蚀。使用铂坩埚应遵守下述规则:
①铂较软,应轻拿轻放,避免与尖锐物体碰撞;
②在煤气灯上加热应在氧化焰上加热,避免在还原性火焰上加热生成易脆的PtC;
③红热铂不能放在水中,以免产生裂纹;
④高温红热的铂和其他金属接触易生成合金,必须用坩埚钳夹取;
⑤不能用铂坩埚溶解成分不明的试样,以免损坏。
(2)银坩埚
银的熔点为960℃,不宜用煤气灯加热,只能在电炉或高温炉中加热,不受碱腐蚀,易受酸浸蚀。适宜在≤600℃用碱熔法分解试样;但不能分解含硫试样。Al、Zn、Sn、Pb、Hg等金属能使熔融试样时的银坩埚变脆。
(3)镍坩埚
镍的熔点为1455℃,强碱和镍几乎不反应,可用于KOH、NaOH、Na2O2法熔融分解试样。镍溶于酸,不能用酸浸出试样。
5.塑料制品
塑料是一种高分子材料,其优点是耐酸碱性好,吸附性能小。缺点是耐热性和强度差。
常用的塑料制品有烧杯、试剂瓶、洗瓶、漏斗等。
三、常用量器
量器指能准确量取液体体积的玻璃仪器。有滴定管、容量瓶、移液管、量筒和量杯等。
1.滴定管
滴定管是准确测量放出液体体积的玻璃仪器。滴定管按其用途可分为酸式滴定管和无塞滴定管两种。酸式滴定管下端有活塞来控制滴液,主要用于盛装中性、酸性和氧化性标准溶液,不能盛放碱液,因磨口玻璃活塞会被碱类溶液腐蚀,放置久了会粘连住。无塞滴定管下端用一段软胶管连接管身和管尖端,管内有直径略大于软胶管内径的玻璃球。A级滴头不得更换,B级滴头可以更换,主要用于盛装碱性标准溶液,但不能盛装AgNO3、KMnO4、I2等氧化剂标准溶液,因为软胶管易被氧化而变脆。近年来又制成了聚四氟乙烯酸碱两用滴定管,其旋塞是用聚四氟乙烯材料做成的,耐腐蚀、不用涂油、密封性好。
滴定管按其体积可分为常量滴定管、半微量和微量滴定管。常量滴定管体积为25mL、50mL、100mL三种,分度值为0.1mL,用于常量组分分析;半微量滴定管体积为10mL,分度值0.05mL;微量滴定管体积有1mL、2mL、5mL三种,分度值为0.01mL,后二者常用于半微量和微量分析。
滴定管按其结构可分为普通滴定管和自动滴定管。普通滴定管用来装在空气中稳定的标准溶液,而自动滴定管常用来装在空气中不稳定的标准溶液如费休试剂。
滴定管按其颜色可分为无色和棕色两种,棕色滴定管用来装见光易分解的标准溶液,如I2、KMnO4、AgNO3等标准溶液。滴定管如图2-11所示,规格见表2-3。
图2-11 滴定管
表2-3 滴定管规格
2.移液管
移液管是用于吸取一定量准确体积的量器。它分为无刻度和有刻度两类,如图2-12所示。无刻度移液管[见图2-12(a)]中间部分为膨大形,上部标有环形标线,下部为尖端放出液体。无刻度移液管为完全流出式,即溶液全部放出。有刻度移液管[见图2-12(b)和图2-12(c)]整个管子粗细均匀,标有刻度。有刻度移液管分为完全流出式、吹出式和不完全流出式,常用的是前两种。
图2-12 移液管
3.容量瓶
容量瓶体积准确,在分析测定中用于精确计量溶液体积,配制一定体积的标准溶液,如图2-13所示。容量瓶颈部刻有环形标线,瓶体有20℃字样,说明该容量瓶在20℃时的标称容量。规格有5mL、10mL、25mL、50mL、100mL、250mL、500mL、1000mL、2000mL等。容量瓶为非标准磨口,必须和原磨口塞配用。容量瓶只适宜配制溶液,不适宜长期存放溶液。
图2-13 容量瓶
4.量筒和量杯
量筒和量杯如图2-14所示,常用于配制非标准滴定溶液时量取体积。规格有5mL、10mL、25mL、50mL、100mL、250mL等。量筒和量杯在使用时不能加热和骤冷,也不能在量筒和量杯中配制溶液。
图2-14 量筒和量杯