La cristalería en el laboratorio tiene diferentes formas y tamaños, y se utiliza para una serie de propósitos. ¿No distingues tu matraz de fondo redondo de tu frasco Florence, o tus pipetas de tus buretas? Este gráfico le ayudará. A continuación también hay un pequeño detalle sobre el uso de cada uno.
Cristalería básica
Estos elementos deberían ser familiares para cualquiera que haya estado en una lección práctica de química en la escuela. Los tubos de ensayo son la imagen arquetípica de la química, mientras que los vasos de precipitados también hacen frecuentes apariciones en las prácticas escolares. Los tubos de ebullición no se diferencian mucho de los tubos de ensayo en cuanto a su aspecto, pero se utilizan cuando es necesario calentarlos: suelen estar hechos de un vidrio más grueso y son ligeramente más grandes y anchos.
Frascos
De todos los matraces utilizados en química, el más emblemático es el matraz cónico (Erlenmeyer). Llamado así por el químico alemán Emil Erlenmeyer, que creó el matraz en 1860, está diseñado para que su contenido pueda agitarse fácilmente sin derramarse. Esto también los hace útiles para hervir líquidos, y además sus cuellos pueden soportar embudos de filtración.
Los matraces volumétricos se utilizan principalmente en la preparación de soluciones estándar. Para crear una solución de una concentración específica, necesitamos conocer el volumen de la solución; el cuello estrecho del matraz volumétrico tendrá una fina graduación para mostrar dónde se alcanza un volumen específico.
Los matraces de fondo redondo y los matraces de Florencia tienen un aspecto muy similar, pero hay una ligera diferencia entre ambos. Ambos tienen fondos redondos, diseñados para repartir el calor de forma uniforme cuando se calientan. Los químicos los utilizan con frecuencia para las reacciones y en los evaporadores rotativos. Mientras que los matraces de fondo redondo suelen tener una junta de vidrio esmerilado en el cuello, para permitir la conexión con otros aparatos, los matraces de Florencia, supuestamente llamados así por Florencia en Italia, suelen tener simplemente un labio. También pueden tener un fondo plano para que sean independientes, o un fondo redondeado, y tienen cuellos más largos.
El matraz Kjeldahl tiene un cuello aún más largo, y fue desarrollado para su uso en el método Kjeldahl, que se utiliza para determinar el contenido de nitrógeno en una sustancia.
Los matraces con forma de pera suelen ser matraces más bien pequeños, utilizados para destilaciones a pequeña escala. Su forma permite recuperar más material que los matraces de fondo redondo.
Los matraces de retorta, de aspecto bastante extraño, se utilizan en destilaciones, aunque su uso fue principalmente anterior a la aparición de los condensadores. Hoy en día, son muy poco utilizados.
El matraz de Schlenk y el matraz de Straus son otros dos que se parecen bastante. Los matraces de Schlenk se utilizan habitualmente en la química sensible al aire, ya que el brazo lateral permite bombear un gas inerte, como el nitrógeno, al interior del recipiente. El matraz Straus, en cambio, se utiliza para almacenar disolventes secos. En realidad, el cuello principal se llena hasta la mitad y se conecta a un cuello más pequeño con tapón; este cuello principal puede conectarse a otros aparatos y permite extraer el disolvente cuando el tapón se retira ligeramente o se retira por completo.
Por último, el matraz de Claisen, diseñado por el químico Ludwig Claisen, está pensado para la destilación al vacío; la destilación al vacío produce cantidades problemáticas de burbujas cuando se hierven las soluciones. El matraz de Claisen incluye un tubo capilar que introduce pequeñas burbujas en el líquido, facilitando la ferocidad de la ebullición, mientras que la parte ramificada del matraz alberga un termómetro. Hoy en día, el matraz de Claisen se utiliza con menos frecuencia.
Filtración, Análisis & Separación
Para la filtración se pueden utilizar diferentes aparatos. El más obvio es el embudo de filtración, en el que se puede colocar papel de filtro y verter una mezcla a través de él. El embudo de cardo más pequeño no se utiliza para filtrar en absoluto, sino para añadir líquidos a los aparatos.
El matraz de Buchner puede utilizarse junto con un embudo de Buchner en la filtración al vacío, y es un proceso mucho más rápido que la filtración por gravedad utilizada con los embudos de filtro normales. Se puede colocar un tubo de vacío en el brazo lateral del matraz, que succiona rápidamente el disolvente, dejando cualquier sólido en el embudo Buchner.
Para separar soluciones o líquidos de diferentes densidades, se pueden utilizar embudos de separación. Los líquidos de menor densidad flotarán en la parte superior, y luego las mezclas pueden extraerse por separado. El embudo de goteo, de aspecto similar, se utiliza para añadir líquidos o soluciones a una reacción.
Otro método de separación de mezclas de compuestos es la cromatografía en columna, que puede llevarse a cabo utilizando una columna de cromatografía. La mezcla se hace pasar a través de una columna de dióxido de silicio u óxido de aluminio, y los diferentes componentes de la mezcla tardan diferentes cantidades de tiempo en pasar por la columna.
Por último, el tubo de Thiele es un aparato utilizado para determinar el punto de fusión de un compuesto sólido. Contiene y calienta un baño de aceite, en el que se puede colocar una muestra junto con un termómetro. El calentamiento permite determinar el punto de fusión. El diseño del matraz permite que el aceite circule, asegurando un calentamiento uniforme.
Condensadores
En los laboratorios se pueden utilizar diferentes condensadores como componentes importantes de los aparatos de destilación. El condensador más comúnmente visto en las escuelas es el condensador Liebig, que tiene un tubo interior a través del cual fluye el vapor, rodeado por una «camisa» a través de la cual pasa el agua fría y condensa el vapor. El condensador Graham es similar a éste, pero tiene un camino en espiral por el que fluye el vapor y se condensa. Por su parte, el condensador Friedrichs invierte la disposición, ya que tiene un serpentín en espiral por el que fluye el refrigerante y el vapor lo rodea. También existen otras variedades de condensadores, aunque no se muestran aquí.
Otra pieza de cristalería que entra dentro de esta categoría es la columna de fraccionamiento. Ésta ayuda a separar una mezcla durante la destilación, ya que los vapores se acumulan y destilan en las pequeñas «bandejas» de vidrio que ascienden por la columna. Sólo los gases más volátiles ascenderán hasta la parte superior de la columna para ser destilados.
Aparatos de medición
Para medir con precisión los volúmenes se utilizan varias piezas de vidrio para química; la más obvia es la probeta graduada, o cilindro de medición, que puede venir en una variedad de tamaños.
Para medir los volúmenes de las soluciones con mayor precisión, se puede utilizar una pipeta volumétrica. Estas vienen en una variedad de tamaños, cada uno de los cuales mide un volumen fijo de solución. También se pueden utilizar pipetas graduadas, que permiten medir varios volúmenes pequeños. Para medir los volúmenes durante las valoraciones (la adición de una solución a otra para determinar una concentración desconocida) se utilizan buretas. Se trata de tubos largos y estrechos, con marcas de volumen incrementales, que permiten dejar caer volúmenes precisos de soluciones en otra solución.
Para medir el volumen de gas producido en una reacción, se puede utilizar una jeringa de gas. Este aparato se puede acoplar a la parte superior de un matraz mediante un trozo de tubo, y el gas producido empuja el émbolo de la jeringa, permitiendo medir el volumen de gas.
La única pieza de cristalería que no hemos mencionado es el extractor Soxhlet. Se utiliza para extraer sustancias químicas de una muestra sólida en un líquido. Puedes verlo en acción en este vídeo que detalla la extracción de cafeína del café.
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