Struktura

Zahřívání

Zahřívání

Mezi základní laboratorní práce patří zahřívání, protože teplota ovlivňuje rozpouštění, rychlost nebo průběh reakcí. Zahříváním rozumíme cílené zvyšování teploty daného objektu – látky či roztoku. Zahřívání provádíme buď přímo tepelným zdrojem, nebo nepřímo, jestliže mezi zdroj tepla a zahřívanou látku zařadíme prostředí, které teplo přenáší.

Přímé zahřívání

provádíme kahanem, na elektrickém vařiči, infračervenou lampou, v muflové peci.

Plynové kahany jsou jednoduchá zařízení, ve kterých se spaluje směs plynu a vzduchu a vytváří na konci trubice plamen. Podle způsobu, jakým je do kahanu přiváděn vzduch, rozlišujeme tří základní druhy plynových kahanů: Bunsenův, Tecluho, Meckerův.

obrazek

Obr.1: Bunsenův kahan

Kromě plynových kahanů lze v laboratoři použít i lihový kahan (zejména v laboratořích, kde není rozveden plyn a při takových pracích, kdy není potřeba zahřívat na vyšší teploty). Ve spodní části nádobky je líh, do kterého je zasunut knot, který po zapálení hoří málo výhřevným plamenem.

Obr 2: Lihový kahan

Zapalování plynových kahanů:

  • zkontrolujeme, zda je na kahanu uzavřen přívod vzduchu,

  • otevřeme přívod plynu a přiložíme hořící zápalku k ústí kahanu; plyn vzplane svítivým plamenem, který je méně výhřevný (dochází k nedokonalému spalování plynu),

  • poté otáčíme objímkou nebo maticí ve spodní části kahanu a zvyšujeme přívod vzduchu; je-li přívod vzduchu optimální, kahan se rozhoří nesvítivým plamenem, který je výhřevnější, má tří zóny; nejvýhřevnější je plamen ve střední (jasně modré) zóně, kde se dosahuje teploty kolem 1 500°C,

  • při příliš velkém přívodu vzduchu, může plamen zhasnout nebo „skočí“ do trubice kahanu, hoří uvnitř, kahan vydává chrčivý zvuk a přitom se silně zahřívá – v tomto případě je nutné zavřít přívod plynu a po vychladnutí můžeme kahan zapálit znovu.

 Důležitá upozornění:

  • nikdy nenechávejte hořet kahan bez dozoru,

  • v blízkosti otevřeného ohně nepracujte s hořlavými látkami a materiály,

  • ústí zahřívané zkumavky namiřte do volného prostoru pro případ vzkypění a vystříknutí obsahu zkumavky,

  • používejte ochranné pomůcky (ochranné brýle),

  • po skončení práce zkontrolujte, zda je uzavřen přívod plynu.

Elekrické vařiče, resp. topné desky a topná hnízda se využívají v laboratořích stále častěji např. k zahřívání destilačních baněk nebo pro zahřívání hořlavých kapalin, jejichž páry by se mohly od otevřeného plamene vznítit.

Infrazářiče jsou speciálně upravené zdroje infračerveného záření umístěné v kovovém krytu na tyči. Posunováním můžeme oddálit nebo přiblížit infralampu k látce, kterou je třeba vysušit nebo k roztoku, který máme odpařit.

Pro žíhání a tavení se užívají kelímkové pícky nebo muflové pece.

obrazek

Obr. 3: Muflová pec

Nepřímé zahřívání

se provádí pomocí různých typů lázní. Používá se v těchto případech je-li:

  •  nutné dosáhnout rovnoměrného ohřevu látky,
  • přímé zahřívání je nebezpečné (zahříváme hořlavou látku),

  • zahřívaná látka je citlivá na vyšší teplotu.

Vodní lázně jsou nejčastěji používané lázně, nejjednodušším uspořádáním je vhodná nádoba naplněná vodou zahřívaná na vařiči či nad kahanem a do ní vložena druhá nádoba s kapalinou nebo látkou, kterou chceme zahřívat. Vodní lázeň lze použít pouze do 100°C.

Firemně vyráběné vodní lázně mají různou konstrukci.

obrazek

Obr. 4: Vodní lázeň

Lázeň se plní destilovanou nebo demineralizovanou vodou. Při zahřívání musíme sledovat, zda je v lázni dostatek vody. Tyto lázně bývají vybaveny termostatem – po nastavení požadovaného údaje o teplotě, dojde k automatickému vyhřátí lázně na tuto teplotu a jejímu udržování.

Další typy lázní - olejová, písková. Typ lázně volíme podle toho, na jakou teplotu chceme látku zahřívat. Olejovou lázeň s minerálním olejem lze použít do 250°C, pokud bude náplní silikonový olej, lze zahřívat až na teploty kolem 400°C.

 

Měření teploty

Pro měření teploty užíváme v laboratoři nejčastěji teploměry dilatační, které využívají roztažnosti kapalin, popřípadě pevných nebo plynných látek. Nejpoužívanější jsou skleněné teploměry rtuťové (po 10. 4. 2014 je už nelze zakoupit, ale lze je ještě používat), měří teplotu v rozsahu -38,9°C až 650°C. Používají se teploměry plněné jinými kapalnými médii, např. ethanolem pro měření v rozsahu -100°C až 70°C nebo pentanem pro měření v rozsahu -190°C až 20°C aj., (bezbarvé kapaliny se pro lepší viditelnost dobarvují).

Digitální teploměry mohou být odporové, které využívají závislosti odporu vodiče nebo polovodiče na teplotě nebo termoelektrické, které jsou založeny na jevu, kdy změnou teploty spoje dvou různých kovů (např.Pt-Rh) dojde ke změně vzniklého termoelektrického napětí. Dnes lze povrchovou teplotu měřit i bezdotykově pomocí infrateploměrů.

Měření teploty dilatačním kapalinovým teploměrem provádíme tak, že po ponoření teploměru do kapaliny vyčkáme 1 – 2 minuty než se vyrovná teplota kapaliny v teploměru a měřené kapaliny a teprve potom přečteme ze stupnice údaj o teplotě. Při čtení hodnoty nesmí být teploměr mimo kapalinu.

Zdroje

  • ČERŇÁK, Jozef, Marta ČERŇÁKOVÁ, Marta a Ján SEDLÁK. Laboratorní technika I. Praha: AVICENUM, 1982.
  • GALUSZKA, Petr a Lenka LUHOVÁ. Laboratorní technika pro biochemiky. 1. vydání. Olomouc: Univerzita Palackého, 2003. ISBN 80-244-0640-3

Obrázky

 

Obrázek

Content teclu burners

Obr. 5: Tecluho kahan

Obrázek

Content kahan mecker

Obr. 6: Meckerův kahan

Obrázek

Content topna deska

Obr. 7: Topná deska

Odkaz

Hasící přístroje - i pro žáky ZŠ

Prohlédněte si různé typy hasicích přístrojů a přečtěte si detaily jejich využití.

Obrázek

Content topne hnizdo

Obr. 8: Topné hnízdo

Obrázek

Content obr.6   ir lampa

Obr. 9: Laboratorní infralampa

Obrázek

Content olejova lazen

Obr. 10: Olejová lázeň

Obrázek

Content teplomer laboratorni

Obr. 11: Laboratorní teploměr - 200°C až + 30°C

Obrázek

Content teplomer digitalni

Obr. 12: Digitální laboratorní teploměr - 50°C až + 300°C

Odkaz

Práce s plynovým kahanem

Podívejte se na video o práci s plynovým kahanem.

 

Úkol

Zahřívání

Vyzkoušejte si v laboratoři úlohy, využívající různé způsoby zahřívání - zadání najdete v příloze.

Logolink