实验室玻璃器皿(英語:Laboratory glassware)指科学研究中使用的玻璃製(实验室仪器)。玻璃可经吹製、弯曲、切割、模制以形成各种尺寸和形状,因此被广泛用于化學、生物学和分析学实验室。许多实验室会为初学者提供玻璃器皿的使用教学,并提醒其注意可能的。
历史
古代
玻璃器皿的历史可追溯至(腓尼基人),他们在(營火)中将(黑曜石)融合在一起,制成了第一件玻璃器皿。随着古叙利亚、古埃及和古罗马等其他文明对玻璃制造工艺的改进,玻璃器皿日趋发展。公元1世纪,亞歷山卓的炼金术士(玛利亚)首次创造出用于化学的玻璃器皿,她也因此广受赞誉。尽管有此类发明,这一时期可用于化学的玻璃器皿仍然有限,由于实验热稳定性的需要,化学用具主要由铜或(陶瓷)制成。
近世
14至16世纪,威尼斯商人从东方的拜占庭和叙利亚習得制造玻璃的知识,並購得品質更佳的原料(例如(碳酸鈉)含量更高的植物灰),能生產出純淨度、耐热性与化学穩定性都更高的玻璃,促使实验室開始使用玻璃器皿。
现代
许多在1830年代大量生产的玻璃质量低劣,使用时很快变得又糊又脏。通透的玻璃器皿便于控制实验条件,因而19世纪的化学家们开始认识到它们的重要性。发明试管的(约恩斯·贝尔塞柳斯)和(法拉第)都为化学玻璃吹制的兴起做出了贡献。法拉第在1827年发表了《化学操作》一书,详细介绍了制作各类小型玻璃管的过程及相关实验技术。贝尔塞柳斯在其教科书《化学操作与设备》中记录了各种化学玻璃的吹制方法。吹制技术的兴起提升了玻璃在化学实验中的可用性,确立了其在实验室中的主导地位。行业协会和标准也随着实验室玻璃器皿的发展产生和完善,普鲁士工业發展协会是最早支持合作改进所用玻璃质量的组织之一。
第一次世界大战开始前,绝大多数实验室玻璃器皿都在德国制造。美国将实验室玻璃器皿列為教具,不收取进口关税,因此该国的玻璃生产商很难与德国制造商竞争。對進口实验室玻璃器皿的高度依賴,導致美国在第一次世界大战期间面臨供应被切断的困境。1915年,(康寧公司)开发了一款名为“(派热克斯)”的,大大俾利戰時美国的軍工業。战后,许多实验室恢復使用进口的玻璃器皿,但改进玻璃器皿的研究也開始蓬勃发展,例如耐腐蚀材料(聚四氟乙烯)的开发,或是研發出更耐(热冲击),又能保持的玻璃器皿;成本降低也促進了相關技術的發展,如今用過即棄有時還比重复使用玻璃器皿更符合经济效益。
实验室玻璃器皿的选择
实验室玻璃器皿通常由负责管理特定实验室的人依不同的目的(如控制流体方向、達到特定的品質保證等等)选择,有時是以特定类型的玻璃制成的玻璃器皿,有時是低成本、(大量生產)的玻璃器皿,有時則是由玻璃工人的特殊器皿。
玻璃类型
实验室玻璃器皿可由几种类型的玻璃制成,每种玻璃的功能和用途不盡相同。是一种由氧化硼和二氧化硅组成的透明玻璃,其主要特点是热膨胀系数低,使其比大多数其他玻璃更耐热震。(石英玻璃)可以承受高温,且能容許特定波段的(電磁波譜)穿透。深棕色或琥珀色(光化学)玻璃可以阻挡紫外线和(红外线)辐射。厚壁玻璃适用于承受高压环境。是细小的多孔玻璃,允许气体或液体通过。经过特殊处理的镀膜玻璃器皿可以减少破损或故障的发生。玻璃器皿经过特殊处理,防止有机质样品粘在玻璃上。
科学玻璃吹制
科学玻璃吹制(Scientific glass blowing)通常在一些较大的实验室裡进行,是玻璃吹制的一个专门领域。科学玻璃吹制涉及精确控制玻璃的形状和尺寸,修复昂贵的或难以替代的玻璃器皿,以及将各种玻璃部件熔合在一起。许多部件都可以融合在一段上,以创造高度专业化的实验室玻璃器皿。
控制流体流向
在使用玻璃器皿时,常常需要控制流体的运动方向。通常用封闭流体,阻碍其流动;而通过连接玻璃器皿来引导流体输送。、T型连接器、Y型连接器和玻璃集液器都可作为连接组件。另外也可以使用(有时会用到固定夹)来防止流体泄漏。另一种连接玻璃器皿的方法是使用和(柔性管)。流体流动可以通过(閥門)进行选择性切换,其中是常见的一种类型,可以与玻璃器皿熔接在一起。完全由玻璃制成的阀门可以用来限制流体的流动。液体或任何可流动物质都可以用一个引导到一个狭窄的开口。
- 一个全玻璃止回阀。
- 一个锥形瓶和一个侧臂带旋纹的吸滤瓶。
- 一个玻璃集液体器,左侧是软管倒钩,右侧是磨口玻璃塞。
- 一种带有(聚四氟乙烯)密封圈的锥形玻璃塞。密封圈的光学透明度会随玻璃塞受到的压力改变。
- 在(舒伦克瓶)侧臂上带有螺纹的T型孔塞阀。
- 在舒伦克瓶侧臂上,一个直孔玻璃与塑料瓶塞定位器相连。
质量保证
计量等级
在进行高精度体积测量(如测试实验室中所做的测量)时,玻璃器皿的计量等级变得很重要。器皿的计量等级可以通过测量标记名义值周围的(信賴區間)以及校准与NIST标准的可追溯性来确定。有时需要定期检查实验室玻璃器皿的校准情况。
溶解度
制作实验室玻璃器皿的二氧化硅在大多数物质中是(不溶)的,但有少数例外,如(氢氟酸)。此外,少量的硅会在水中(溶劑化),这可能会影响测量的精度和。
清洗
清洗实验室玻璃器皿有各种方法。可以将器皿浸泡在洗涤剂溶液中,去除油脂和大多数污染物;然后使用刷子或擦洗垫清洁这些污染物,以去除不能冲洗的颗粒。一些坚固的玻璃器皿能够承受,因此无需手动擦洗。对于某些敏感的实验,可以将玻璃器皿浸泡在溶剂中,例如(王水)或弱酸,以溶解会干扰实验的特定污染物。清洗完成后,通常会将玻璃器皿冲洗三次,然后挂在架子上之前晾晒。
示例
有许多不同种类的实验室玻璃器皿:
一般的玻璃器皿容器包括:
- (烧杯):简单的圆柱形容器,用于盛放(试剂)或(样品)。
- (烧瓶):窄颈玻璃容器,通常为锥形或球形,在实验室中用于盛放试剂或样品。(錐形瓶)、 (平底烧瓶)和(舒伦克瓶)等均属于烧瓶。
- :开口较窄,通常用于储存试剂或样品。较小的称为(样本瓶)。
- (玻璃罐):圆柱形容器,开口较宽,可密封。可提供真空环境。
- (试管):用以放置、混合或加热少量的固体或液体化学物质,特别适用于实验和分析。
- (干燥器):用于干燥材料或保持材料干燥。
- (蒸發皿):例如(表面皿),主要用作蒸发表面(尽管有时它们可能被用于覆盖烧杯 )。
- (培养皿):一种扁平的器皿,里面装满了营养丰富的(明胶),可以让微生物快速生长。
- (載玻片):用于在显微镜下固定物品的薄条。
用于测量的玻璃器皿包括:
- (量筒):又薄又高的圆柱形容器,用于测量液体体积。
- (容量瓶):用于量取特定体积的流体。
- (滴定管):与量筒类似,但末端有一个阀门,用于分散精确量的液体试剂,通常用于滴定。
- (移液器):用于转移精确数量的液体。
- :用于准确测量液体的沸点。
其他玻璃器皿包括:
- (玻璃棒):用于混合化学品的搅拌棒。
- (冷凝管):将蒸汽冷却成液体来进行(冷凝)。
- (曲颈甑):有一个带长弧形喷口的球体,用于加热蒸馏。
- :用于清除样品中的水或其他杂质的痕迹。
参考资料
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外部链接
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