La cristalería ha sido durante mucho tiempo un componente central del laboratorio de química.
La popularidad del vidrio se ha mantenido durante mucho tiempo porque es relativamente inerte, muy duradero, fácilmente personalizable y barato.
Debido a estos rasgos deseables, el vidrio se ha utilizado para crear una amplia variedad de aparatos. No estar familiarizado con este equipo puede llevar a la confusión, al mal uso y al desastre. Por lo tanto, es necesario tener un conocimiento sólido de la cristalería para garantizar la seguridad y el éxito en el laboratorio.
Este vídeo explorará muchas de las piezas comunes de cristalería que se encuentran en el laboratorio.
La cristalería de laboratorio se fabrica con diferentes composiciones, cada una de las cuales posee propiedades únicas que son útiles en diferentes condiciones experimentales.
Los equipos fabricados con vidrio de calidad para el consumidor, o «cal sodada», son los menos costosos, y son adecuados para muchas aplicaciones. Sin embargo, los cambios rápidos de temperatura pueden hacer que este vidrio se agriete.
El vidrio de borosilicato, que presenta poca expansión térmica, es preferible en condiciones de estrés térmico. Este vidrio se fabrica mediante la adición de pequeñas cantidades de boro, y se utiliza a menudo en utensilios para hornear, como el Pyrex.
Sin embargo, tanto el vidrio de borosilicato como el estándar contienen impurezas, lo que provoca una reducción de la calidad óptica. Por lo tanto, en situaciones que requieren que el vidrio sea transparente a la luz ultravioleta, se utiliza un vidrio compuesto puramente por silicio y oxígeno. Esto se conoce como sílice fundida o cuarzo fundido.
Ahora que entiende los diferentes tipos de vidrio utilizados en el laboratorio, vamos a ver la cristalería común, así como la parafernalia relacionada.
Empezaremos nuestro estudio con la cristalería utilizada para el análisis cualitativo. Todas las medidas, o graduaciones, en este equipo son aproximadas, y se utilizan mejor para los procedimientos que no requieren altos niveles de precisión. En primer lugar, el vaso de precipitados, una de las piezas más comunes de la cristalería, está disponible en varios tamaños. Los vasos de precipitados se utilizan a menudo para mantener, mezclar y calentar reactivos. La mayoría tiene un pequeño labio para verter líquidos.
Los tubos de ensayo, que son recipientes cilíndricos relativamente pequeños, también se utilizan para almacenar, calentar y mezclar productos químicos. Su diseño permite manipular, almacenar y observar fácilmente múltiples muestras a la vez.
Los vidrios de reloj se utilizan cuando se necesita una gran superficie para un pequeño volumen de líquido. Esto es habitual en los procedimientos de cristalización y evaporación. Los vidrios de reloj también se pueden utilizar como tapas para los vasos de precipitados.
El plato de cristalización es similar al vidrio de reloj, proporcionando una gran superficie para los líquidos. Sin embargo, se utiliza más comúnmente como recipiente para los procesos de baño. Por último, el matraz. Cada tipo de frasco tiene la forma adecuada para su propósito, pero todos están diseñados con cuerpos anchos y cuellos estrechos, lo que permite mezclar el contenido sin derramarlo. Además, se pueden equipar fácilmente con tapones. El matraz Erlenmeyer es el más común. Su fondo plano permite calentarlo directamente y utilizarlo en procedimientos sencillos de ebullición y condensación.
A continuación, repasaremos la cristalería utilizada para medir líquidos con precisión. La probeta graduada se utiliza para medir volúmenes semiprecisos, y entregarlos a otro recipiente. La superficie de la mayoría de los líquidos forma un menisco cóncavo en la cristalería estrecha. El volumen debe leerse en la parte inferior para obtener precisión.
Aunque la probeta graduada es versátil, la cristalería volumétrica se utiliza cuando se requiere un mayor nivel de precisión. La cristalería volumétrica puede ser un orden de magnitud más precisa que la probeta graduada. Cada pieza está marcada con «TD» o «TC». Si el equipo está calibrado para transportar el volumen medido, lleva la marca «TD» de «To deliver». Por el contrario, otras piezas de cristalería volumétrica sólo están calibradas para ser precisas mientras mantienen el volumen medido, y están marcadas con «TC» para «To Contain».
El matraz volumétrico se utiliza para hacer y contener soluciones de volúmenes precisos. Esto se hace disolviendo primero el soluto y añadiendo después disolvente a la graduación para diluir hasta el volumen previsto.
A diferencia de los aparatos que son precisos sólo para contener, la pipeta volumétrica se utiliza para suministrar un volumen específico con un alto grado de precisión. Se utiliza una pera para extraer el líquido, nunca por la boca.
La bureta se utiliza para suministrar volúmenes variables, pero precisos, de líquido, controlados con la llave de paso. Se utiliza a menudo en los experimentos de valoración.
A continuación, nuestro estudio cubrirá la cristalería que tiene usos de procedimiento más específicos.
En primer lugar, el matraz de fondo redondo, o de ebullición, está diseñado para permitir un calentamiento y agitación uniformes, para impulsar las reacciones químicas. Para evitar derrames, nunca debe llenarse hasta más del 50% de su volumen total.
Aunque los embudos tradicionales tienen una forma familiar, puede haber variaciones dependiendo de su uso previsto. Por ejemplo, los embudos utilizados para la filtración por gravedad están provistos de papel de filtro doblado. Los embudos para polvos tienen vástagos más anchos diseñados para dispensar sólidos y líquidos viscosos.
El embudo separador se utiliza en extracciones líquido-líquido para separar líquidos inmiscibles de diferentes densidades. Tiene una forma especializada, con una parte superior ancha para la mezcla, y un fondo estrecho que lleva a una llave de paso para la separación. El matraz y el embudo Büchner se utilizan para la filtración al vacío. El embudo suele ser de cerámica, con agujeros del tamaño de un alfiler en su fondo plano. Se introduce en el matraz con un cuello de goma para proporcionar un cierre hermético. El matraz se asemeja a un Erlenmeyer en su forma, pero tiene un brazo lateral con púas para la manguera de vacío.
En algunos procesos químicos, puede ser necesario sellar, conectar o apoyar la cristalería de laboratorio. El sellado del material de vidrio se realiza normalmente con un tapón. El caucho y el neopreno se utilizan en piezas con cuellos estándar. Pueden fabricarse con agujeros para permitir la inserción de tubos, termómetros o agitadores, sin dejar de proporcionar un sello hermético.
Los tapones de vidrio se utilizan para sellar equipos con accesorios de vidrio esmerilado. Proporcionan un fuerte sellado, pero la posibilidad de que se produzca un agarrotamiento entre vidrios hace necesario el uso de grasa para juntas. La grasa para juntas también debe utilizarse cuando se conectan dos piezas de vidrio entre sí. Sin embargo, debido a que estas uniones no son mecánicamente fuertes, se utilizan abrazaderas de conexión de plástico para evitar que se separen.
Cuando se necesita un soporte estructural adicional, la cristalería se sujeta con abrazaderas en su lugar. Las abrazaderas proporcionan este soporte al conectarse al cuello de una pieza en un extremo, y a un soporte de retorta en el otro. Aunque algunas piezas de cristalería deben estar siempre aseguradas, las abrazaderas también pueden utilizarse para garantizar que los componentes permanezcan en posición vertical durante un procedimiento.
Ahora que hemos examinado muchas de las piezas de cristalería que se encuentran en los laboratorios profesionales, hablaremos de algunos de sus muchos usos.
La observación de reacciones espontáneas que se producen de forma natural puede realizarse en el laboratorio replicando sus condiciones originales. La cristalería es vital para estas investigaciones debido a su naturaleza inerte y duradera.
En el experimento de Miller-Urey, se simuló el entorno de la Tierra primitiva en un matraz de fondo redondo para investigar la síntesis abiótica de compuestos orgánicos. Un gran colector de cristalería entrelazada ayudaba a proporcionar los gases atmosféricos necesarios, que luego se encendían, simulando la iluminación. El producto se sacó con una pipeta del matraz para evitar la contaminación, y se almacenó para su posterior investigación.
Cuando se sintetizan moléculas orgánicas, a menudo es necesario aplicar calor durante largos períodos de tiempo. En este ejemplo, se realizó una reacción de acoplamiento cruzado carbono-carbono utilizando un aparato hecho con tres piezas de cristalería. El aparato -formado por un matraz de fondo redondo, un condensador de reflujo y un burbujeador de aceite- permite hervir la solución indefinidamente, sin perder volumen ni cambiar la presión.
Acabas de ver la introducción de JoVE al Equipo de vidrio común de laboratorio y sus usos. Ahora debería estar familiarizado con el material de vidrio utilizado para aplicaciones cualitativas, de medición y de procedimiento.
¡Gracias por ver!