Лабораторный штатив для чего нужны муфты
МЕТАЛЛИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
В лабораториях широко применяют разнообразное металлическое оборудование, преимущественно стальное.
Штатив представляет собой стальной стержень, укрепленный на тяжелой стальной подставке, чаще всего имеющей форму четырехугольника. Обычно стержень укрепляют почти у самого края меньшей стороны подставки.
Рис. 146. Железный штатив с набором: 1-лапки малые; 3, 4 — лапки большие; 5, 6, 7 — кольца; 8 — вилка; 9- муфты для лапок и колец.
Бывают также штативы, у которых стальной стержень укреплен не у края, а посредине подставки. В этом случае подставка имеет удлиненную форму.
Штативы служат для закрепления на них всякого рода приборов. Обычно штативы продаются с набором держателей (лапок), колец и муфт различной величины (рис. 146). Иногда держатели для бюреток бывают отлиты вместе с муфтой; лапки и муфты продаются также отдельно. Лапки бывают самых разнооб-. разных форм и величин; они служат для закрепления бюреток, холодильников, делительных воронок, колб и т. д.
Внутренняя часть губ лапок обычно покрыта пробкой, чтобы при зажимании не раздавить стекла; если же пробковая прослойка отсутствует, на губы лапки необхо> димо натянуть куски резиновой трубки.
Рис. 147. Универсальный штатив.Рис. 148. Монтажный штатив
Кольца служат для помещения на нужной высоте колб, стаканов и других приборов.
Для многих целей может оказаться удобным универсальный штатив (рис. 147). Его прикрепляют к сгене, как показано на рис. 147. Вертикальный стержень имеет длину 45 см, а плечи, расположенные перпендикулярно к нему, — 35 см. При помощи муфт к плечам можно присоединять в различных направлениях металлические стержни или трубки, лапки, кольца и пр. и располагать монтируемые установки наиболее целесообразно. Такие штативы удобны в лабораториях органической химии, в которых проводят синтезы различных веществ.
Для монтирования стационарных или легко разбирающихся стеклянных аппаратов и приборов очень удобен штатив, изображенный на рис. 148.
Треноги (рис. 149) бывают разной величины и высоты. Они служат в качестве подставок для водяных и других бань, а также при нагревании больших сосудов и т. п.
Зажимы. Имеется очень большое коли-чество конструкций зажимов, применяемых в лабораторной практике. Принципиально онн могут быть двух типов: винтовые или пружинные. В лабораториях чаще всего применяют винтовые зажимы Гофмана и пружинные Мора (рис. 150). Зажимы Гофмана хорошо применять в тех случаях, когда требуется значительная герметичность и нет надобности часто их открывать. Когда же зажимом приходится пользоваться часто (например, на бюретках, на бутылях с дистиллированной водой), удобнее пользоваться зажимом Мора.
Рис. 149. Металлическая тренога.
Зажимы Мора имеют некоторые недостатки, в частности они не дают возможности достичь равномерного зажимания. Значительно удобнее зажим (рис. 151), предложенный Боринцем. Этот зажим прост в обращении и не имеет недостатков, присущих зажиму Мора.
Прецизионный зажим (рис. 152) относится к винтовым зажимам. Он имеет преимущество перед другими зажимами в том, что смонтирован па устойчивом металлическом цоколе и допускает очень точную регулировку пружинящим рычагом. Завинчивая или отвин чивая гайку, можно фиксировать нужное положение.
Рис. 151. Рабочий эскиз для изготовления зажима конструкции Боринца: а — металлическая полоса с сечением 3,5 X 1,7 мм; б —та же полоса с согнутыми лапками; о —схема изготовления зажимз; г —зажим в рабочем положении; д — вид зажима сбоку.
Ухватики (рис. 153). Вместо тигельных щипцов часто удобнее пользоваться ухватиками, размеры которых подгоняют к размерам тиглей, применяемых в лаборатории. Ухватики могут быть изготовлены из нержавеющей стали или из никеля. Для больших стальных тиглей ухватики можно делать из латунной или бронзовой проволоки, лучше никелированной или хромированной.
Тигельные щипцы (рис. 154) служат для захватывания крышек тиглей. Обычно их изготовляют из железа и никелируют. Тигельные щипцы нужно класть на стол так, чтобы изогнутые концы их были обращены вверх, как показано на рис. 154.
Рис. 152. Прецизионный зажим.
Пинцеты (рис. 155) служат для взятия небольших предметов. Например, пинцетами следует пользоваться при работе с металлическим натрием, при работе с разновесом, чтобы не касаться его руками (см. гл. 5 «Весы и взвешивание»), и во многих других случаях.
Тигли металлические (рис. 156) бывают медные, чугунные, стальные, из чистого никеля, из чистого серебра, платиновые и из сплавов платины, из чистого золота. Все они применяются при разного рода химических анализах, исследовательских работах и пр. Металлические
Рис. 153. Ухватик. Рис. 154. Тигельные типцы.
Рис. 155. Пинцеты. Рис. 156. Тигли: а — металлический; б — платиновый.
тигли (рис. 156, с) требуют тщательного ухода. Их следует чистить после каждого использования. Особо осторожного обращения требуют платиновые тигли (рис. 156,6). Они бывают различного размера и всегда имеют в комплекте платиновую же крышку. Принятые в СССР размеры платиновых тиглей приведены в табл. 4. В платиновых тиглях нельзя сплавлять едкие щелочи, перекись натрия, окиси и гидроокиси бария и лития, азот-но- и азотистокислые соли и соли синильной кислоты. Нельзя прокаливать вещества, содержащие окислы железа, соли тяжелых металлов, таких, как сернокислый свинец, перекись свинца, окись олова, висмута, сурьмы и др.
Всякое изделие из платины перед употреблением для аналитических целей следует вначале хорошо прокалить и затем обработать 6 н. раствором HCl до исчезновения желтизны (следы железа)
Размеры платиновых тиглей, принятые в СССР
Поверхность изделия должна быть серебристой, и не окрашенной. Остатки в платиновых тиглях после сплавления легко растворить в смесях Na2CO4 и Na2B407.
Платиновую посуду нельзя прокаливать в соприкосновении с какими бы то ни было металлами, кроме платины. Для вынимания раскаленных платиновых тиглей из муфельной печи или после прокаливания их на газовой горелке применяют специальные тигельные шипиы с платиновым наконечником, чтобы избежать соприкосновения платины с другим металлом.
Рис. 157. Деревянная болванка для выпрямления тиглей и чашек
Вмятины на платиновом тигле исправляют при помощи специальных буковых или дубовых болванок (рис. 157), имеющих соответствующую форму. Платиновый тигель «надевают на такую болванку и выпрямляют вмятины осторожными ударами деревянным молотком, обтянутым замшей. Следует иметь в виду, что платиновые изделия являются фондируемым материалом й находятся на строгом учете как драгоценный металл. Поэтому обращаться с платиной надо особенно осторожно. За потерю платиновой посуды виновные несут строгую ответственность. Из других металлических тиглей часто применяют стальные. Их обычно продают в комплекте с крышкой. Стальные тигли очень удобны, когда требуется сплавление с щелочами и перекисью натрия. Эти вещества не действуют так сильно на сталь, как на другие металлы. Поэтому сплавление таких веществ в стальных тиглях безопасно. Правда, впоследствии, при растворении сплавов в кислотах, получающийся раствор загрязняется железом.
Размеры стальных тиглей приведены ниже:
Для сплавления с перекисью натрия в настоящее время рекомендованы тигли из циркония. Они оказались пригодными при анализе минералов, руд и сплавов.
Чашки металлические (рис. 158). Для выпаривания многих растворов применяют чашки из платины, золота и других металлов. Обращение с ними то же, что и с тиглями. Они бывают различного диаметра и емкости.
Держатели для пробирок (рис. 159) бывают металлические (рис. 159, а) и деревянные (рис. 159,6). Держателями пользуются при нагревании пробирок. На рис. 160 показаны держатели для фарфоровых чашек и стаканов.
Ступки металлические, встречающиеся в некоторых лабораториях, в большинстве случаев бывают медными или латунными. Чугунные встречаются реже, так как они менее прочны. В металлических ступках можно измельчать только те вещества, которые не действуют на металл ступки. В остальном обращение с ними такое же, как с фарфоровыми, с той, однако, разницей, что в металлической ступке можно смело разбивать куски даже сильными ударами пестика. Так как при этом не исключена возможность выброса кусочков размельчаемого вещества, то в начале работы ступку закрывают тканью.
За лабораторными металлическими предметами следует постоянно следить и предохранять их от ржавления. Поэтому, например, штативы, муфты, лапки следует иногда, хотя бы раз в год, покрывать специальным негорючим черным лаком. Такие предметы как треноги, зажимы, тигельные щипцы, пинцеты, металлические тигли, которые нельзя лакировать, следует очищать от ржавчины.Чистить можно наждачной бумагой разных номеров (в зависимости от назначения предмета) или песком.
Рис. 158. Чашка металлическая (платиновая)
Рис. 159. Держатели для пробирок
Рис. 160. Держатели для фарфоровых чашек и стаканов.
Штатив Бунзена
Штатив Бунзена — универсальное приспособление 
для фиксации в нужном положении колб, пробирок, пипеток, верхнеприводных мешалок, термодатчиков и других лабораторных приборов и емкостей. Его можно встретить практически в любой лаборатории: школьной, научно-исследовательской, производственной.
Особенности конструкции
Штатив Бунзена сборно/разборный, состоит из трех основных частей:
• массивной платформы;
• высокого стержня;
• фиксирующих элементов.
Платформа может быть прямоугольной, квадратной, овальной. Ее основное назначение — быть центром массы установки, собранной на вертикальном стержне. Поэтому платформа всегда тяжелая, часто ее изготавливают из чугуна или нержавеющей стали. Для защиты от воздействия случайно пролитых реактивов ее окрашивают, наносят устойчивое к коррозии покрытие.
В платформе обязательно есть отверстие с резьбой (иногда два отверстия, одно в центре, одно с краю) — в него ввинчивают вертикальный стержень, диаметр которого, чаще всего, варьируется от 0,8 до 1,5 см. Высота стержня (штанги, стойки) может быть разной; самые популярные размеры от 70 см до 1 м. Стержни обычно изготавливают из нержавеющей стали, выдерживающей высокие механические нагрузки.
К фиксирующим элементам относят муфты, лапки, зажимы и т.п. Они фиксируются на штанге и предназначены для установки лабораторного оборудования в нужном исследователю положении. Фиксирующие механизмы могут быть разными, но все они могут свободно перемещаться по стержню вверх-вниз, поворачиваться на 360 градусов вокруг его оси, надежно закрепляться в нужном положении.
Описание основных фиксирующих элементов
Выпускается просто огромное количество разных фиксирующих элементов, благодаря чему потребитель может укомплектовать штатив с учетом своих задач. Многие зажимы универсальны, подходят к любым штативам и совместимы с разными лапками и кольцами. Выпускаются и узкоспециализированные лапки, предназначенные для конкретного прибора, например, для фиксации бюреток. Чаще всего фиксирующие элементы изготавливаются из нержавеющей стали. Этот материал отличается долговечностью, прочностью, устойчивостью к коррозии под действием агрессивных химикатов, термостойкостью. Пластиковые детали тоже используются — например, покрытия лапок для захвата пробирок, зажимы для пипеток — эти детали не требуют высокой прочности, но не должны царапать стекло.
Муфта — это зажимный механизм, который фиксирует на стойке лапки и кольца. В муфте два отверстия, одно для стойки, второе для горизонтального стержня лапки. В качестве фиксирующих механизмов обычно используются специальные винты. Перемещая муфту по штанге, вращая ее вокруг, поворачивая и передвигая лапку в муфте можно добиться установки сосуда или прибора на нужной высоте и под нужным наклоном.
Лапки предназначены для установки разных сосудов 
и лабораторных приборов, например, колб, пробирок, холодильников, трубок. На штанге штатива они крепятся с помощью муфт.
Кольца применяются в качестве поддерживающего элемента, для установки воронок, плоскодонных сосудов, например колб Эрленмейера, стаканов, спиртовок.
Прокладки применяются для защиты стеклянных сосудов от взаимодействия с металлическими поверхностями лапок. Прокладки изготавливают из резины, кожи, пробки.
Цель: изучить основные виды химической посуды, лабораторного оборудования и правил работы с ними.
Знакомство с лабораторным штативом. Устройство лабораторного штатива.
Объясните, почему подставка штатива изготавливается массивоной?
Для увеличения устойчивости.
Задание 1. Знакомство с устройсвом штатива.
Снимите с установленного на столе штатива лапку и кольцо. Для этого ослабьте винст крепления муфты со стержнем и, поднимая муфту с лапкой или кольцом вверх, снимите ее со стержня штатива. Освободите лапку и кольцо от муфты: поверните против часовой стрелки винт, удерживающий лапку и кольцо, и выньте их из муфты. Наденьте муфту на стержень штатива так, чтобы винт, закрепляющий ее, был слева от стержня, а стержни лапки или кольца укреплялись бы таким образом, чтобы их поддерживал не только винт, но и муфта
Почему стержни лапок и колец располагаются сверху муфты?
Чтобы они не упали, если будут плохо закреплены.
Задание 2. Пользование штативом.
1. Почему закрепленная в лапке пробирка должна сравнительно свободно поворачиваться?
Чтобы при нагревании стекло не лопнуло.
2. Заполните таблицу 3.
Химическая посуда.
| НАЗВАНИЕ | РИСУНОК | МАТЕРИАЛ | НАЗНАЧЕНИЕ |
| мерный цилиндр |  | стекло | для отмеривания определеного объема жидкости |
| реторта |  | стекло | для перегонки жидкостей |
| круглодонная колба |  | стекло | проведение реакция, перегонка жидкостей |
| плоскодонная колба |  | стекло | для проведения химических реакций без нагревания |
| коническая колба |  | стекло | для жидкостей |
| пробирка |  | стекло | для проведения реакций с небольшим количеством реактивов |
| химический стакан |  | стекло | для жидкостей |
| конусная воронка |  | стекло | для переливания жидкостей |
| чашка |  | фарфор | для выпаривания растворов, измельчения твердых веществ |
3. Как вы думаете, почему для изготовления химической посуды наиболее часто используется стекло?
Так как стекло прочное, химически стойкое, инертное. С ним не взаимодействует большинство химических веществ.
4. Назовите лабораторное оборудование.
Практическая работа № 1
Приёмы обращения с лабораторным оборудованием
Правила техники безопасности при работе в химической лаборатории
1. Проводите опыты лишь с теми веществами, которые указаны учителем. Не берите для опыта больше вещества, чем это необходимо.
2. Строго соблюдайте указанные учителем меры предосторожности, иначе может произойти несчастный случай.
3. Не пробуйте вещества на вкус.
4. Твёрдые вещества берите из баночек только сухой ложкой или сухой пробиркой. Наливайте жидкость и насыпайте твёрдые вещества в пробирку осторожно. Предварительно проверьте, не разбито ли у пробирки дно и не имеет ли она трещин.
5. При выяснении запаха веществ не подносите сосуд близко к лицу, ибо вдыхание паров и газов может вызвать раздражение дыхательных путей. Для ознакомления с запахом нужно ладонью руки сделать движение от отверстия сосуда к носу (рис. 115).
Рис. 115.
Ознакомление с запахом вещества
6. Нагревая пробирку с жидкостью, держите её так, чтобы открытый конец её был направлен в сторону и от себя, и от соседей. Производите опыты только над столом.
7. В случае ожога, пореза или попадания едкой и горячей жидкости на кожу или одежду немедленно обращайтесь к учителю или лаборанту.
8. Не приступайте к выполнению опыта, не зная, что и как нужно делать.
9. Не загромождайте своё рабочее место предметами, которые не потребуются для выполнения опыта. Работайте спокойно, без суетливости, не мешая соседям.
10. Производите опыты только в чистой посуде. Закончив работу, вымойте посуду. Банки и склянки закрывайте теми же пробками или крышками, какими они были закрыты. Пробки открываемых склянок ставьте на стол только тем концом, который не входит в горлышко склянки.
11. Обращайтесь бережно с посудой, веществами и лабораторными принадлежностями.
12. Закончив работу, приведите рабочее место в порядок.
Лабораторное оборудование
В процессе выполнения практических работ в химической лаборатории используют лабораторный штатив и нагревательные приборы. Предварительно ознакомьтесь с их устройством и основными приёмами обращения с ними.
1. Устройство лабораторного штатива. Штатив (рис. 116) служит для укрепления частей химических установок при выполнении опытов. Он состоит из массивной чугунной подставки (2), в которую ввинчен стержень (2). Массивная подставка придаёт штативу устойчивость. На стержне при помощи муфт (3) укрепляют лапку (4) и кольцо (5).
Рис. 116.
Лабораторный штатив
Муфты с укреплёнными в них лапкой и кольцами можно перемещать вдоль стержня и закреплять в нужном положении. Для этого при помощи винта необходимо ослабить крепление муфты к стержню и, поставив её на необходимую высоту, закрепить.
2. Использование лабораторного штатива. Снимите с установленного на столе штатива лапку и кольцо следующим образом. Ослабьте винт крепления муфты со стержнем и, поднимая муфту с лапкой или кольцом вверх, снимите её со стержня штатива. Затем освободите лапку и кольцо от муфты. Для этого поверните против часовой стрелки винт, удерживающий лапку и кольцо, и выньте их из муфты. Рассмотрите устройство муфты.
Наденьте муфту на стержень штатива так, чтобы винт, закрепляющий её, был справа от стержня штатива, а стержни лапки или кольца укреплялись бы таким образом, чтобы их поддерживал не только винт, но и муфта (см. рис. 116). При таком креплении кольца и лапки они никогда не выпадут из муфты.
Закрепите в одну муфту кольцо, а в другую — лапку. Укрепите в лапке пробирку в вертикальном положении, отверстием вверх. Пробирка укреплена правильно, если её можно повернуть в лапке без больших усилий. Слишком крепко зажатая пробирка может лопнуть, особенно при нагревании. Пробирку, как правило, зажимают около отверстия. Эту же пробирку поверните в горизонтальное положение, чтобы винт лапки был сверху.
На одно кольцо штатива положите сетку, на неё поставьте стакан. На втором кольце установите фарфоровую чашку без сетки.
3. Приёмы работы со спиртовкой (газовой горелкой). Спиртовка (рис. 117) состоит из сосуда (резервуара) (1), в который налит спирт, фитиля (2), укреплённого в металлической трубке с диском (3), и колпачка (7). Снимите колпачок со спиртовки и поставьте его на стол. Проверьте, плотно ли диск прилегает к отверстию сосуда, оно должно быть закрыто полностью, иначе может вспыхнуть спирт в сосуде.
Зажгите спиртовку горящей спичкой. Нельзя зажигать её от другой горящей спиртовки! Это может вызвать пожар. Погасите спиртовку, накрыв пламя колпачком.
4. Строение пламени. Зажгите ещё раз спиртовку и рассмотрите, какое строение имеет пламя. Пламя (см. рис. 117) имеет три зоны. Тёмная зона (4) находится в нижней части пламени, она самая холодная. За ней самая яркая часть пламени (5). Температура здесь выше, чем в тёмной зоне, но наиболее высокая температура — в зоне 6. Эта зона находится в верхней трети пламени спиртовки.
Чтобы убедиться в том, что различные зоны пламени имеют разную температуру, можно поставить следующий опыт. Поместим лучинку (спичку) в пламя спиртовки так, чтобы она проходила через зону 4. Через некоторое время мы увидим, что там, где лучина пересекла зоны 5 и 6, она обуглилась сильнее. Следовательно, пламя в этих зонах горячее.
Наблюдение показывает, что для быстрейшего нагревания нужно использовать самую горячую часть пламени (в). В неё и помещают нагреваемый предмет.
5. Посуда. Большинство опытов проводят в стеклянной посуде: пробирках, химических стаканах, колбах (рис. 118). Во время опыта в них приходится перемешивать содержимое. В пробирке, как правило, смешивают малые количества веществ (не более 2 мл). Высота столбика жидкости при смешивании растворов в пробирке не должна превышать 2 см.
Рис. 118. Образцы химической посуды: а — пробирка; б — химический стакан; в — колба
Запрещается встряхивать пробирку, закрывая отверстие пальцем. Во-первых, попадание любых количеств химических реактивов на кожу опасно; во-вторых, при этом в пробирку могут попасть загрязнения, и опыт не получится.
Перемешивание растворов в пробирке производят быстрыми энергичными движениями (постукиваниями), как показано на рисунке 119. В колбе содержимое перемешивают круговыми движениями, а в стакане — стеклянной палочкой, надев на её конец отрезок резиновой трубки, чтобы не повредить стенку стакана.
Рис. 119.
Перемешивание растворов в пробирке
Для переливания жидкостей из широкогорлой посуды в сосуд с узким горлом применяют воронки (рис. 120). Их используют и для фильтрования. В этом случае в воронку вкладывают бумажный фильтр (кружок фильтровальной бумаги), который вырезают по размеру воронки.
Рис. 120.
Химическая воронка
Сначала фильтровальную бумагу надо сложить и обрезать, как показано на рисунке 121, а затем вложить в воронку и смочить водой, чтобы она плотнее прилегала к стенкам воронки и чтобы сухой фильтр не впитал фильтруемую жидкость (если её мало, то можно вовсе не получить фильтрата).
Рис. 121.
Последовательность изготовления бумажного фильтра
При фильтровании жидкость наливают на фильтр по палочке тонкой струёй, направляя её на стенку воронки, а не на непрочный центр фильтра, чтобы его не разорвать. Через фильтр проходит прозрачный фильтрат, а на фильтре задерживается осадок. Для последующей работы может понадобиться и то, и другое.
Для выпаривания используют фарфоровые чашки (рис. 122).
Рис. 122.
Фарфоровая чашка для выпаривания
Выпаривание применяют, когда нужно выделить растворённое вещество из раствора. В фарфоровую чашку наливают раствор так, чтобы он занимал не более 1/3 объёма чашки. Устанавливают чашку на кольце штатива и нагревают на открытом пламени при постоянном помешивании, чтобы выпаривание шло равномерно.
Рис. 123.
Прибор для получения газов
Для получения газов используют простейший прибор, который состоит из колбы или пробирки и плотно входящих в них пробок с газоотводными трубками (рис. 123), или аппарат Кирюшкина (рис. 124).
Рис. 124.
Аппарат Кирюшкина
Прибор, собранный для получения газов, всегда вначале проверяют на герметичность (рис. 125). Для этого кончик газоотводной трубки опускают в стакан с водой, а колбу или пробирку плотно обхватывают ладонью.
Рис. 125.
Проверка на герметичность прибора для получения газов
От тёплой ладони воздух в сосуде для получения газа расширяется, и, если прибор собран герметично, из газоотводной трубки выходят пузырьки воздуха.