Wybitnych chemików i chemiczek w historii nie brakowało, ale tylko nieliczni uwiecznili swoje nazwiska w nazwach aparatury laboratoryjnej. Tydzień temu pisałem o prostych naczyniach czy też sprzętach laboratoryjnych, a dzisiaj chciałbym temat kontynuować.
Od czasów badań do mojej pracy doktorskiej regularnie korzystam z aparatu Soxhleta, który służy do ekstrakcji (głównie ciał stałych) za pomocą gorących rozpuszczalników. Idea aparatu jest następująca – w dolnej kolbie podgrzewany jest rozpuszczalnik, który paruje i boczną rurką kierowany jest do chłodnicy, gdzie pary są skraplane. Wpadają one wówczas do położonej poniżej komory, gdzie jest ekstrahowany materiał. Kiedy poziom rozpuszczalnika osiągnie wylot rurki przelewowej (swego rodzaju syfonu), rozpuszczalnik z wyekstrahowaną substancją spływa do dolnej kolby, gdzie rozpuszczalnik znów odparowuje i po skropleniu może wyekstrahować nową porcję pożądanej substancji.
[Tomasz Dolinowski, CC0, via Wikimedia Commons]
Podobnym aparatem jest aparat Derynga, nazwany od nazwiska dwudziestowiecznego polskiego chemika i wykorzystywany do ekstrakcji olejków eterycznych. Wśród sprzętów służących do rozdziału mieszanin warto wspomnieć aparat Deana-Starka, który pozwala na rozdział mieszanin azeotropowych, a więc takich mieszanin cieczy, których skład cieczy i par mają ten sam skład i przez to nie da się rozdzielić w wyniku zwykłej destylacji.
[Joanna Kośmider, Public domain, via Wikimedia Commons]
Wielu osobom znany jest zapewne aparat Kippa. Pozwala on otrzymywać w dość kontrolowany sposób gazy, które mogą powstać w wyniku reakcji ciał stałych z cieczami – np. wodoru w reakcji kwasu chlorowodorowego z magnezem albo acetylenu w reakcji wody z węglikiem wapnia. Aparat Kippa składa się z trzech naczyń umieszczonych jedno nad drugim. Do najwyższego wlewamy ciekły reagent, który poprzez centralnie umieszczoną rurkę przepływa do najniższego naczynia. W środkowym naczyniu wsypywane są granulki lub wiórki stałego reagenta. Kiedy poziom płynu w dolnym naczyniu osiągnie poziom naczynia środkowego i stały substrat, rozpoczyna się reakcja i powstaje pożądany gaz, który można odbierać poprzez rurkę z kranikiem wychodzącą z górnej części środkowego naczynia. Cała pomysłowość aparatu wynika z tego, że kiedy zakręcimy kranik, to zbierający się gaz spowoduje wzrost ciśnienia i obniżenie poziomu cieczy w dolnym naczyniu i jej wypchnięcie do najwyższego naczynia. Tym samym reakcja zostaje przerwana i dopiero, kiedy znów otworzymy kranik i wraz ze spadkiem ciśnienia gazu wzrośnie poziom cieczy. Taki można powiedzieć arcyprosty automat do wytwarzania gazu.
[Henward, Public domain, Wikimedia Commons]
Elektrochemicy często korzystają z aparatu Hofmanna, złożony z trzech pionowych cylindrów połączonych w dolnej części poziomą rurką. Boczne cylindry mają w dolnej części elektrody a w górnej zaworki. Kiedy napełnimy aparat wodą i podłączymy elektrody do źródła prądu to rozpocznie się elektroliza a powstałe gazy – wodór i tlen zbierają się w górnej części cylindrów i razie potrzeby możemy je pobierać odkręcając zaworki. Oczywiście prowadząc elektrolizę innych cieczy możemy uzyskać inne gazy.
[IIVQ, via Wikimedia Commons]
Przejdźmy teraz do palników. Najbardziej znany jest oczywiście palnik Bunsena (jego twórca był niezwykle ciekawa postacią – polecam poszukać anegdotek z jego życia). Dzięki możliwości regulacji stosunku przepływu gazu palnego (np. metanu) i powietrza (zawierającego niezbędny do spalania tlen) można regulować temperaturę spalania, co jest niezwykle użyteczne w wielu analizach chemicznych. Wariantem palnika Bunsena jest palnik Mékera o poszerzonej górnej części, która jest zaopatrzona w żaroodporną siateczkę, co pozwala zwiększyć powierzchnię płomienia. Jeszcze innym wariantem jest palnik Teclu.
[Adam Rędzikowski, via Wikimedia Commons]
Wymienione aparaty oczywiście nie wyczerpują listy aparatów „z nazwiskiem w nazwie”. Do pomiaru lepkości cieczy wykorzystuje się lepkościomierze (wiskozymetry) Englera, Höpplera lub Ostwalda. Gęstość cieczy mierzymy areometrami Ballinga, Baumégo, Gay-Lussaca, Oechsle albo Trallesa. Do wyznaczania temperatury topnienia lub wrzenia służy aparat (w sumie naczynie) Thielego. A z kolei ciekły azot przechowujemy w naczyniu Dewara. Zresztą, ta lista będzie zapewne wciąż rosła. Kto wie? Może to właśnie ktoś z Was da nazwę nowemu chemicznemu aparatowi, który za kilkanaście-kilkadziesiąt lat znajdziemy w każdym chemicznym laboratorium? W każdym razie każdemu tego życzę 😉
Wojciech Smułek
31.08.2022