الأدوات والزجاجيات المستخدمة في مختبر الكيمياء

نقدم لكم من خلال هذا المقال لمحة موجزة عن الأدوات والزجاجيات التي قد تشاهدونها ضمن مختبر الكيمياء سواء في السنوات الأولى من الدراسة أو في المراحل المتقدمة. قد لا يعرض هذا المقال جميع الأدوات اللازمة في الكيمياء، لكنه سوف يقدم لمحة جيدة عن ماهية بعض الأدوات واستعمالها.

1. الميزان الكيميائي (The balance of chemical):

تختلف الموازين الكيمائية حسب الغرض الذي تستخدم من أجله في نوعيتها وحساسيتها. ويجب الإلمام بطريقة إستعمال الميزان والمحافظة على نظافته، ولا توزن فيه مواد ساخنة أو باردة.

وهناك طريقتان للوزن:

1. الوزن المباشر: بأن يصفر الميزان ويوضع عليه إناء الوزن، ثم  تضاف المادة المراد وزنها. والفرق بين الوزن يساوي وزن المادة.
2. الوزن بالفرق: حيث يوزن الإناء وبداخله المادة، ثم تفرغ منه المادة في البيكر ويقاس وزنه. والفرق في الوزن يعبر عن وزن المادة.

2. جهاز المنبذة الكهربائية (الطرد المركزي) (Centrifuge)

عتمد هذه الأجهزة على موازنة أنابيب  الفحص داخل الجهاز. ويحذر من إزالة غطاء الجهاز وهو يعمل خوفا من تطاير الأنابيب ومحتوياتها وتكسرها مما يسبب حدوث إصابة، والتعرف بصورة مضبوطة على توازن الجهاز.

طريقة فحص الماء المقطر مختبريا:

يسـتعمل لذلك محلول نترات الفضة AgNO₃ بتركيـز ( 1.7 % ) وذلك (بوزن 17 غم من  نترات الفضة في 1 لتر من الماء المقطر).

طريقة الفحـص:

يؤخذ (10 مل) من الماء المقطر ويضاف له قطرتان من حامض النتريك و (1مل) من محلول نترات  الفضة ينبغي أن يكون رائقا” تماما” فأذا حدث تعكر أبيض خفيف فيدل على أن جودة الماء متدنية. إن مقياس الحامضية للمــاء المقطـر هي (5 – 5.5 =pH).

لا تستعمل الماء المقطر التجاري الذي يباع لملئ بطاريات السيارات من أجل تحضير المحاليـــل المختبرية كونه يحتوي على حامض الكبريتيك. ويفضل استخدام الماء المقطر المحضر “حديثاً” واذا خزن يجب أن يحفظ في أواني بلاستيكيـة أو زجاجية لمدة لاتزيد عن أسبوع. كون الماء مصدر لنمو البكتريا والفطريات لهذا يجب أن يحفظ بشكل صحيح ويخزن بدرجــة حرارة 80 C° بخزانات وتوزع إلى المختبرات كما يوزع ماء الشرب وعندما يجمـع بكثرة يعاد تقطيره مرة أخرى.

3. الماصة (Pipette):

وهي عبارة عن أنبوب زجاجي به انتفاخ في الوسط. بها علامة توضح الحد الذي تملأ به ليعطي الحجم المطلوب. تملأ بوساطة مطاطية معينة تسمى مالئة الماصة كما مبين بالشكل. وعلى مالئة الماصة ثلاث حروف، (A) وتستخدم لتفريغ الهواء داخل الكرة، (S) لعملية سحب المحلول إلى داخل الماصة وحرف (E) لتفريغ المحلول خارج الماصة.

4. الدورق القياسي Standard flask

ذات أحجام مختلفة، ذات عنق محفور عليـه علامة (^__ ) على هيئة خط دائري يبين الحد الذي يجب أن يصل إليه سطح السائل، كما توجد دلالة كتابية لحجم الإناء. يجب مراعاة قراءة السطح عند أسفل سطح السائل المقعر.

5. السحاحة Purette:

أنبوبة زجاجية مدرجة، يوجد بطرفها الأسفل صنبور زجاجي بمكبس. معدة لتؤخذ منها أحجام مختلفة بالإزاحة التنقيطية ومدرجة إلى سنتمترات مكعبة وكل سنتمتر مكعب مدرج إلى عشر سنتمتر10/1 مكعب.

ويراعى في إستخدامها: تثبت رأسياً في حامل وماسك بإحكام ورفق. تغسل بالسائل المستخدم قبل ملئها. تملأ بوساطة قمع صغير حتى يصل سطح السائل أعلى فوق تدريج الصفر.ثم يرفع القمع ويضبط الصفر. تتم قراءة السحاحة في مستوى العين. عند النهاية تغسل جيداً بالماء.

6. الدورق المخروطي (Conical flask):
ينقل إليه المحلول من الماصة. تسهل تحريكه، ويصنع من الزجاج أو البلاستيك. وتستخدم في تحضير وحفظ وقياس المواد الكيميائية والمحاليل.

7. كأس زجاجي (البيكر ) Beaker:

هو وعاء يصنع غالباً من الزجاج ويستخدم لتحريك وخلط ومزج السوائل في المختبرات الكيميائية. وهذه تصنع بأحجام مختلفة تبدأ من 10مل إلى 1000مل، وفي بعض الأحيان تكون مدرجة.

8. الاسطوانة المدرجة أو  المقياس المدرج Cylinder:

تستخدم لقياس حجوم السوائل بدقة جيدة نسبياً من أجل التطبيقات الكيميائية المختلفة، حيث أنها تعد أكثر دقة من الدوارق المختلفة، لكنها ليست بدقة الماصة.

9. أنبوبة اختبار (Test tube):

هي أداة مختبرية زجاجية ذات فتحة من الأعلى يتم إستخدامها لصب أو نقل أو خلط المحاليل والمواد الكيميائية والسوائل. عادة يستخدم أنبوب الإختبار لدى الكيميائيين. وتتوافر أنابيب الأختبار بأحجام وقياسات مختلفة.

10. المكثف (Condenser):

هو قطعة من الأدوات الزجاجية المختبرية ويستخدم في تبريد البخار أو الموائع الساخنة. يتكون المكثف من أنبوب زجاجي كبير يحتوي على أنبوب زجاجي أصغر من سابقه يمتد على كامل طوله حيث يمر ضمنه المائع الساخن.

تُكيف نهاية الأنبوب الزجاجي الداخلي عادة وفق وصلات زجاجية مصقولة بحيث يسهل تثبيتها مع الأدوات الزجاجية الأخرى. تترك النهاية العليا عادة مفتوحة للضغط الجوي، أو تهوّى بإستخدام صنبور (Bubbler) أو أنبوب تجفيف (Drying tube) لمنع دخول الماء أو الأوكسجين. ويكون الأنبوب الزجاجي الخارجي عادة مزود بفتحتين ناتئتين يمكن وصلهما لتمرير سائل تبريد، و يستعمل ماء الصنبور العادي. وتوجد أنواع مختلفة من المكثفات كما مبينة أدناه:

11. زجاجة ساعة (Watch class):

هي قطعة دائرية، مقعرة قليلأً تستخدم عند الكيميائيين كسطح لتبخير السوائل ولوضع المواد الصلبة فيها لوزن هذه العناصر وتستخدم أيضاً كغلاف للأكواب في المختبرات. وذلك لمنع حبيبات الغبار أو أي مواد أخرى من دخول الكوب. وهذه الزجاجة لا تغلق الكوب الذي تغطيه تماماً فهي تتيح تبادل الغازات بين الكوب والمحيط. عندما تستخدم هذه الزجاجة لتبخير السوائل، تسمح للخبراء بالتمعن والنظر و المراقبة بدقة عمليات الترسيب والتبلور التي تحدث أثناء التبخر. ويمكن أن تضع هذه الزجاجة على سطح له لون غامق لرؤية أوضح. و تدعى زجاجة الساعة بهذا الإسم لأن شكلها مطابق لشكل الزجاج الأمامي للساعات القديمة.

12. ورق الترشيح (Filter paper):

عبارة عن ورق نصف نفوذ يستخدم لفصل المواد الصلبة الدقيقة الموجودة في الطور السائل من خلال عملية الترشيح. توضع ورقة الترشيح غالباً في القمع ، وطريقة طوي ورقة الترشيح يتم بطريقتين هما:

• الطريقة الأعتيادية لثني ورقة الترشيح كما مبين أدناه:

• ثني ورقة الترشيح بطريقة المحزز كما مبين أدناه:

أنواع الأقماع:

أ- الأقماع العادية أو المألوفة (Ordinary Funnels): وهي تلك المستخدمة في عمليات ترشيح الجاذبية ونقل السوائل من وعاء لآخر ومن هذه الأقماع ما هو طويل العنق ومنها أقماع قصيرة العنق.

ب- أقماع الفصل Separator  Funnels: وهذه تكون كروية الشكل أو أسطوانية الشكل وتستخدم في عمليات الإستخلاص بالمذيبات أو عند إضافة سائل أو محلول بالتدريج إلى خليط التفاعل.

ج- أقماع بوخنر Buchner Funnels: وتصنع هذه الأقماع من الصيني وهي مختلفة الأحجام وتستخدم في أغراض الترشيح تحت ضغط منخفض وخاصة عندما تكون المادة الصلبة المراد ترشيحها كافية 2غم أو أكثر.

ويستخدم هذا القمع في جهاز بخنر هو أحد الأدوات المعملية المستخدمة في

الترشيح بالشفط. من المعتاد أن يصنع من البورسلين ولكن متوفر من الزجاج

والبلاستيك. توجد على رأس القمع اسطوانة بها لوحة مثقوبة تفصلها عن القمع، وتوضع ورقة الترشيح المبللة بالمذيب على اللوحة وذلك لتقليل الفاقد، توضع المادة المراد ترشيحها في الاسطوانة وتمر عن طريق ثقب اللوحة إلى الدورق المخروطي عن طريق الشفط. والميزة الرئيسية في إستخدام هذا النوع من الترشيح هي أن عملية الترشيح تكون أسرع (وعادة أكبر في الحجم) من الطرق العادية التي تعتمد على الجاذبية.

د- أقماع هرش Hirsch Funnels:

وتستخدم لنفس الأغراض التي تستخدم فيها أقماع بوخنر ولكن عندما تكون كمية المادة الصلبة المراد ترشيحها قليلة 0.5 غم أو أقل. والفرق الرئيسي بين قمع بخنر وقمع هرش هو أن حجم اللوحة أقل من ذلك بكثير، في حين أن الجدران من الخارج مائلة بزاوية بدلا من الزاوية العامودية.

13. أنابيب التجفيف Drying tubes:

وهذه عبارة عن أنابيب مختلفة الأشكال وهي تملأ عادة بمواد ماصة للرطوبة وتوصل بالجهاز الذي يجري فيه التفاعل وذلك لمنع وصول بخار الماء من الجو المحيط بالجهاز إلى خليط التفاعل.

14. مصباح بنزن (Bunsen Burner):

ويوجد هذا المصباح في جميع المعامل الكيميائية ويعتبر أبسط وأرخص آليات التسخين، ولكن يجب الحرص عند استخدامه فمثلاً يجب عدم استعماله على الإطلاق لتسخين أية سوائل ملتهبة (أي قابلة للاشتعال) مثل الأيثر أو الأيثرالبترولي أو البنزين أو الأيثانول وغيرها. ويمكن استخدام مصباح بنزن في تسخين المحاليل المائية التي تحتوي على مواد غير ملتهبة، أو في تسخين الأوعية التي تحتوي على سوائل ذات نقاط غليان عالية.

ويجب مراعاة عدم تسخين الوعاء بمصباح بنزن مباشرة ولكن يجب وضع شبكة سلك بين اللهب وبين الوعاء وإذا لم تتوفر هذه الشبكة فيجب تسخين الوعاء عن طريق تحريك المصباح أسفله في حركة دائرية بطيئة حتى يكون معدل تسخين الوعاء متساوٍ

على جميع أجزائه، لأنه إذا ترك المصباح أسفل الوعاء بدون شبكة فإن النقطة التي يكون عليها اللهب مركزاً ترتفع درجة حرارتها أكثر من بقية أجزاء الجهاز وبالتالي يحدث أن ينشرخ الزجاج و ينكسر الجهاز. سمي مصباح بنزن بهذا الاسم نسبة إلى الكيميائي الألماني روبرت بنسن الذي ابتكر تصميمه في عام 1854.

15. المجفف (Desiccator):

وهي حاوية مغلقة باحكام تحتوي على عامل تجفيف (Desiccant) مثل كلوريد الكالسيوم. تستخدم لحفظ المواد الحساسة للرطوبة، ويستخدم المجفاف لإزالة آثار الماء من العينات المجففة تقريباً.