Material de vidrio (laboratorio)

La cristalería de laboratorio, material de vidrio o vidriería 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

Era antigua

La historia de la cristalería se remonta a los fenicios que fusionaron obsidiana en fogatas para hacer 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 Mary the Jewess, una alquimista en 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.

Era 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 y aparatos químicos 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 importación. impuesto. 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 gran ayuda 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 cristalería de laboratorio

La cristalería de laboratorio generalmente es seleccionada por 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

La cristalería de laboratorio puede estar hecha 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 científico de vidrio

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.Control del flujo de fluidos con material de vidrio específico

• Una válvula de retención totalmente de vidrio.
• Un Erlenmeyer y un matraz de filtración. Tenga en cuenta el arma lateral con púas en el matraz de filtración.
• Un adaptador de vidrio con una espiga para manguera a la izquierda y un conector de vidrio esmerilado a la derecha.
• Un tapón de junta cónica con anillo de sellado de PTFE. Tenga en cuenta la transparencia óptica del anillo de sellado estrecho presionado por la junta de vidrio a la derecha.
• Una válvula de tapón roscada con orificio en T utilizada como brazo lateral en un matraz Schlenk.
• Una llave de paso de vidrio de orificio recto común unida con un retenedor de tapón de plástico en el brazo lateral de un matraz Schlenk.

Seguro de calidad

Metrología

La cristalería 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. Entonces, 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

La cristalería de laboratorio está compuesta 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

La limpieza del material de vidrio del laboratorio a veces es necesaria y se puede realizar utilizando 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:

Ejemplos de recipientes de cristalería incluyen:

• Los vasos de precipitados son recipientes simples de forma cilíndrica que se utilizan para contener reactivos o muestras.
• Los matraces son recipientes de vidrio de cuello angosto, generalmente cónicos o esféricos, que se utilizan en un laboratorio para contener reactivos o muestras. Los matraces de ejemplo incluyen el matraz Erlenmeyer, el matraz Florence y el matraz Schlenk.
• Las botellas son recipientes con aberturas estrechas que generalmente se utilizan para almacenar reactivos o muestras. Las botellas pequeñas se llaman viales.
• Los frascos son recipientes cilíndricos con amplias aberturas que pueden cerrarse herméticamente. Las campanas de cristal se utilizan para contener vacíos.
• Los químicos utilizan los tubos de ensayo para contener, mezclar o calentar pequeñas cantidades de productos químicos sólidos o líquidos, especialmente para experimentos y ensayos cualitativos.
• Los desecadores de construcción de vidrio se utilizan para secar materiales o mantenerlos secos.
• Los platos de evaporación de vidrio, como los vidrios de reloj, se usan principalmente como superficie de evaporación (aunque se pueden usar para cubrir un vaso de precipitados).
• La placa de Petri es un plato plano lleno de una gelatina nutritiva que permite que los microorganismos crezcan rápidamente, debe su nombre a su inventor Julius Petri en la década de 1880.
• Los portaobjetos de microscopio son tiras delgadas que se utilizan para sujetar elementos bajo un microscopio.

Ejemplos de cristalería utilizada para las mediciones incluyen:

• Los cilindros graduados son recipientes cilíndricos delgados y altos que se utilizan para mediciones volumétricas.
• Los matraces volumétricos son para medir un volumen específico de líquido.
• Las buretas son similares a los cilindros graduados, pero tienen una válvula en el extremo que se usa para dispersar cantidades precisas de reactivos líquidos, a menudo para titulaciones.
• Las pipetas de vidrio se utilizan para transferir cantidades precisas de fluidos.
• Los ebulliómetros de vidrio se utilizan para medir con precisión el punto de ebullición de los líquidos.

Otros ejemplos de cristalería incluyen:

• Las varillas de agitación son varillas de vidrio que se utilizan para mezclar productos químicos.
• Los condensadores se utilizan para condensar vapores enfriándolos y convirtiéndolos en líquidos.
• Las retortas de vidrio se utilizan para la destilación por calentamiento, tienen un bulbo con un pico largo y curvo.
• Las pistolas de secado se utilizan para liberar las muestras de restos de agua u otras impurezas.