Cristalería de laboratorio

Tres calzoncillos, un frasco Erlenmeyer, un cilindro graduado y un frasco volumétrico

Vidrio de laboratorio se refiere a una variedad de equipos utilizados en el trabajo científico y tradicionalmente hechos de vidrio. El vidrio se puede soplar, doblar, cortar, moldear y formar en muchos tamaños y formas y, por lo tanto, es común en los laboratorios de química, biología y análisis. Muchos laboratorios tienen programas de capacitación para demostrar cómo se usa la cristalería y para alertar a los usuarios primerizos sobre los riesgos de seguridad que implica el uso de la cristalería.

Historia

A finales del siglo XVII en la pintura de Cornelis de Man (Museo Nacional de Varsovia).

Era antigua

La historia de la cristalería se remonta a los fenicios, quienes fusionaron obsidiana en fogatas para crear la primera cristalería. La cristalería evolucionó a medida que otras civilizaciones antiguas, como los sirios, los egipcios y los romanos, refinaron el arte de la fabricación de vidrio. A María la judía, una alquimista de Alejandría durante el siglo I d. C., se le atribuye la creación de algunos de los primeros artículos de vidrio para productos químicos, como los kerotakis, que se usaban para recolectar humos de un material calentado.. A pesar de estas creaciones, la cristalería para usos químicos todavía estaba limitada durante este tiempo debido a la baja estabilidad térmica necesaria para la experimentación y, por lo tanto, se fabricaba principalmente con materiales de cobre o cerámica.

Edad moderna temprana

La cristalería mejoró una vez más durante los siglos XIV-XVI, con la habilidad y el conocimiento de los vidrieros de Venecia. Durante este tiempo, los venecianos recopilaron conocimientos sobre la fabricación de vidrio de Oriente con información proveniente de Siria y el Imperio Bizantino. Junto con el conocimiento sobre la fabricación de vidrio, los vidrieros de Venecia también recibieron materias primas de mayor calidad del este, como cenizas de plantas importadas que contenían un mayor contenido de soda en comparación con las cenizas de plantas de otras áreas. Esta combinación de mejores materias primas e información de Oriente condujo a la producción de una mayor durabilidad térmica y química más clara y que condujo al cambio hacia el uso de cristalería en los laboratorios.

Era moderna

Muchos vasos que se producían a granel en la década de 1830 se volvían poco transparentes y se ensuciaban rápidamente debido a la baja calidad del vidrio que se usaba. Durante el siglo XIX, más químicos comenzaron a reconocer la importancia de la cristalería debido a su transparencia y la capacidad de controlar las condiciones de los experimentos. Jöns Jacob Berzelius, quien inventó el tubo de ensayo, y Michael Faraday contribuyeron al auge del soplado químico de vidrio. Faraday publicó Manipulación química en 1827, que detalla el proceso para crear muchos tipos de pequeños tubos de vidrio y algunas técnicas experimentales para la química de tubos. Berzelius escribió un libro de texto similar titulado Operaciones químicas y aparatos que proporcionaba una variedad de técnicas químicas de soplado de vidrio. El auge de este soplado químico de vidrio amplió la disponibilidad de la experimentación química y condujo a un cambio hacia el uso dominante de la cristalería en los laboratorios. Con la aparición de la cristalería en los laboratorios, surgió la necesidad de organización y estándares. La Sociedad Prusiana para el Avance de la Industria fue una de las primeras organizaciones en apoyar la mejora colaborativa de la calidad del vidrio utilizado.

La mayor parte del material de vidrio de laboratorio se fabricaba en Alemania hasta el comienzo de la Primera Guerra Mundial. Antes de la Primera Guerra Mundial, los productores de vidrio de los Estados Unidos tenían dificultades para competir con los fabricantes alemanes de material de vidrio de laboratorio porque el material de vidrio de laboratorio se clasificaba como material educativo y no estaba sujeto a un impuesto de importación. Durante la Primera Guerra Mundial, se cortó el suministro de material de vidrio de laboratorio a los Estados Unidos.

En 1915, Corning Glassworks desarrolló vidrio de borosilicato, presentado con el nombre de Pyrex, y fue una bendición para el esfuerzo bélico en los Estados Unidos. Aunque después de la guerra, muchos laboratorios volvieron a las importaciones, floreció la investigación para mejorar la cristalería. La cristalería se volvió más inmune al choque térmico mientras mantenía la inercia química. Otras tecnologías importantes que afectaron el desarrollo de la cristalería de laboratorio incluyeron el desarrollo de politetrafluoroetileno, un material resistente a la corrosión, y una caída en el precio hasta el punto de que, en algunos casos, la cristalería de laboratorio es más económica de desechar que de reutilizar.

Selección de material de vidrio de laboratorio

El material de vidrio de laboratorio generalmente lo selecciona una persona a cargo de un análisis de laboratorio particular para satisfacer las necesidades de una tarea determinada. La tarea puede requerir una pieza de cristalería hecha con un tipo específico de vidrio. La tarea se puede realizar fácilmente utilizando cristalería de bajo costo producida en masa, o puede requerir una pieza especializada creada por un soplador de vidrio. La tarea puede requerir controlar el flujo de fluido. La tarea puede tener requisitos distintivos de aseguramiento de la calidad.

Tipo de vidrio

Jarras de vidrio marrón con un poco de cristal de laboratorio claro en el fondo

El material de vidrio de laboratorio puede estar hecho de varios tipos de vidrio, cada uno con diferentes capacidades y utilizado para diferentes propósitos. El vidrio de borosilicato es un tipo de vidrio transparente que se compone de óxido de boro y sílice, su característica principal es un bajo coeficiente de expansión térmica que lo hace más resistente al choque térmico que la mayoría de los demás vidrios. El vidrio de cuarzo puede soportar temperaturas muy altas y es transparente en ciertas partes del espectro electromagnético. El vidrio marrón oscuro o ámbar (actínico) puede bloquear la radiación ultravioleta e infrarroja. El vidrio de pared gruesa puede soportar aplicaciones presurizadas. El vidrio fritado es un vidrio finamente poroso a través del cual pueden pasar gases o líquidos. La cristalería recubierta se trata especialmente para reducir la posibilidad de roturas o fallas. El material de vidrio silanizado (siliconizado) se trata especialmente para evitar que las muestras orgánicas se adhieran al vidrio.

Soplado de vidrio científico

El soplado de vidrio científico, que se practica en algunos laboratorios más grandes, es un campo especializado del soplado de vidrio. El soplado de vidrio científico implica controlar con precisión la forma y la dimensión del vidrio, reparar cristalería costosa o difícil de reemplazar y fusionar varias piezas de vidrio. Muchas partes están disponibles fusionadas a una longitud de tubo de vidrio para crear piezas de vidrio de laboratorio altamente especializadas.

Control del flujo de fluido

Cuando se utiliza material de vidrio, a menudo es necesario controlar el flujo de líquido. Comúnmente se detiene con un tapón. El fluido puede ser transportado entre piezas de cristalería conectadas. Los tipos de componentes de interconexión incluyen tubos de vidrio, conectores en T, conectores en Y y adaptadores de vidrio. Para una conexión a prueba de fugas, se utiliza una junta de vidrio esmerilado (posiblemente reforzada con un método de sujeción, como clips Keck). Otra forma de conectar la cristalería es con una lengüeta para manguera y un tubo flexible. El flujo de fluido se puede cambiar selectivamente usando una válvula, de la cual una llave de paso es un tipo común fusionado con la cristalería. Se pueden usar válvulas hechas completamente de vidrio para restringir los flujos de fluidos. El fluido, o cualquier material que fluya, se puede dirigir hacia una abertura estrecha usando un embudo.

Garantía de calidad

Metrología

El material de vidrio de laboratorio se puede utilizar para mediciones volumétricas de alta precisión. Con mediciones de alta precisión, como las realizadas en un laboratorio de pruebas, el grado metrológico de la cristalería se vuelve importante. El grado metrológico se puede determinar tanto por el intervalo de confianza alrededor del valor nominal de las marcas de medición como por la trazabilidad de la calibración a un estándar NIST. Periódicamente puede ser necesario comprobar la calibración del material de vidrio del laboratorio.

Sílice disuelta

El material de vidrio de laboratorio está compuesto de sílice. La sílice se considera insoluble en la mayoría de las sustancias, con algunas excepciones, como el ácido fluorhídrico. Aunque es insoluble, se disolverá una pequeña cantidad de sílice, lo que puede afectar las mediciones de sílice en agua de alta precisión y bajo umbral.

Limpieza

Accesorios de laboratorio en lavavajillas

La limpieza del material de vidrio del laboratorio a veces es necesaria y se puede realizar mediante varios métodos. La cristalería se puede remojar en una solución de detergente para eliminar la grasa y aflojar la mayoría de las contaminaciones. Luego, estas contaminaciones se frotan con un cepillo o un estropajo para eliminar las partículas que no se pueden enjuagar. La cristalería resistente puede resistir la sonicación como alternativa al fregado. Para ciertos experimentos sensibles, la cristalería se puede empapar en solventes, como agua regia o ácidos suaves, para disolver pequeñas cantidades de contaminaciones específicas que se sabe que interfieren con un experimento. Cuando finaliza la limpieza, es una práctica común enjuagar tres veces la cristalería antes de suspenderla boca abajo en rejillas de secado.

Ejemplos

Hay muchos tipos diferentes de artículos de cristalería de laboratorio:

Los ejemplos de recipientes de cristalería incluyen:

• Los calzoncillos son recipientes cilíndricos simples utilizados para contener reactivos o muestras.
• Las cáscaras son recipientes de vidrio angosto, típicamente cónicos o esféricos, utilizados en un laboratorio para contener reactivos o muestras. Ejemplos de frascos incluyen el frasco Erlenmeyer, el frasco de Florencia y el frasco Schlenk.
• Las botellas resistentes son contenedores con aberturas estrechas generalmente utilizados para almacenar reactivos o muestras. Se llaman frascos pequeños.
• Jars son contenedores cilíndricos con aberturas anchas que pueden ser selladas. Los frascos de campana se utilizan para contener vacíos.
• Los quimios utilizan tubos de prueba para contener, mezclar o calentar pequeñas cantidades de productos químicos sólidos o líquidos, especialmente para experimentos cualitativos y ensayos
• Desiccadores de construcción de vidrio se utilizan para secar materiales o mantener el material seco.
• Los platos de evaporación de vidrio, como las gafas de reloj, se utilizan principalmente como una superficie evaporadora (aunque se pueden utilizar para cubrir un vaso).
• El plato Petri es un plato plano lleno de una gelatina nutritiva que permite que los microorganismos crezcan rápidamente, su nombre de su inventor Julius Petri en los años 1880.
• Las diapositivas del microscopio son tiras delgadas utilizadas para mantener los elementos bajo un microscopio.

Ejemplos de cristalería utilizada para las mediciones incluyen:

• Los cilindros graduados son contenedores cilíndricos finos y altos utilizados para mediciones volumétricas.
• Los frascos volumétricos son para medir un volumen específico de líquido.
• Burettes son similares a los cilindros graduados pero tienen una válvula al final utilizada para dispersar cantidades precisas de reactivos líquidos a menudo para titraciones.
• Las pipetas de vidrio se utilizan para transferir cantidades precisas de líquidos.
• Los ebulliómetros de vidrio se utilizan para medir con precisión el punto de ebullición de líquidos.

Otros ejemplos de cristalería incluyen:

• Las varillas de estiramiento son varillas de vidrio utilizadas para mezclar productos químicos.
• Los condensadores se utilizan para condensar vapores enfriándolos y convirtiéndolos en líquidos.
• Las retículas de vidrio se utilizan para la destilación por calefacción, tienen una bombilla con un brote curvado largo.
• Las pistolas de secado se utilizan para liberar muestras de rastros de agua u otras impurezas.