چه چیزی برای دوام و ایمنی مواد آزمایشگاهی شیمی بهترین هستند؟

بادوام ترین و ایمن ترین مواد برای تجهیزات آزمایشگاه شیمی عبارتند از شیشه بوروسیلیکات 3.3 برای ظروف شیشه ای، پلاستیک های مهندسی PP/PTFE برای ظروف مقاوم در برابر خوردگی، و فولاد ضد زنگ یا برنج برای گیره ها، پایه ها و لوازم جانبی مش. مواد ابزار در درجه اول دارای شیشه بوروسیلیکات بالا و پلاستیک های مهندسی مقاوم در برابر خوردگی هستند که قادر به مقاومت در محدوده دمایی از -20 درجه سانتیگراد تا 500 درجه سانتیگراد و محیط های خورنده اسید-باز معمولی هستند که هم ایمنی عملیاتی و هم قابلیت اطمینان داده ها را تضمین می کند. مدارس و برنامه‌های حرفه‌ای که بر روی این سه خانواده مواد استاندارد می‌شوند شاهد شکستگی کمتر، هزینه‌های جایگزینی کمتر و عملکرد روزانه ایمن‌تر هستند.

چرا شیشه بوروسیلیکات منجر به ظروف شیشه ای شیمیایی می شود؟

لیوان ها، فلاسک ها، لوله های آزمایش و بورت ها ستون فقرات هر آزمایشگاه آموزشی شیمی هستند و انتخاب مواد در اینجا بیش از هر دسته دیگری اهمیت دارد. ظروف شیشه ای تولید شده از شیشه بوروسیلیکات 3.3 دارای ضریب انبساط حرارتی پایین 3.3 برابر ده تا ششم منفی در درجه سانتیگراد هستند که مقاومت در برابر شوک حرارتی عالی را نشان می دهند. این نرخ انبساط پایین همان چیزی است که فلاسک را در لحظه حرکت از یک صفحه داغ به یک نیمکت سرد از ترک خوردن باز می دارد.

شیشه‌های معمولی سودا-آهک در زیر گرما تقریباً سه برابر سریع‌تر منبسط می‌شوند، به همین دلیل است که در نهایت در اثر استفاده مکرر مشعل Bunsen کدر می‌شود، ضعیف می‌شود و می‌شکند. در مقابل، ظروف شیشه‌ای بوروسیلیکات شیمیایی درجه‌بندی می‌شوند که گرمایش پایدار را به خوبی بالاتر از 500 درجه سانتیگراد تحمل می‌کنند و در برابر حملات اسیدها و بازهای مورد استفاده در برنامه‌های درسی مدرسه مقاومت می‌کنند، بنابراین یک مجموعه از فنجان‌ها می‌توانند به‌جای یک ترم یک ترم، یک دهه کلاس را ارائه دهند.

پلاستیک های مقاوم در برابر خوردگی برای حمل و نقل روزانه ایمن تر

نه هر تکه ای از تجهیزات آموزشی شیمی نیاز به زنده ماندن از شعله باز دارد. بطری‌های شستشو، ظروف نمونه و بسیاری از تجهیزات اندازه‌گیری آموزشی به دلیل سبک‌تر بودن، نشکن بودن و جایگزینی ارزان‌تر توسط پلاستیک‌های مهندسی بهتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. پلی پروپیلن در برابر اکثر اسیدهای رقیق و حلال‌های آلی مورد استفاده در آزمایش‌های دبیرستان مقاومت می‌کند، در حالی که PTFE برای شیرهای نگهدارنده و صندلی‌های دریچه‌ها که سرعت واکنش نزدیک به صفر با معرف‌ها ضروری است، محفوظ است.

مبادله سقف حرارتی است: پلاستیک ها قبل از ترک خوردن شیشه به خوبی نرم می شوند، بنابراین هر مرحله گرمایش همچنان به شیشه یا فلز نیاز دارد. یک مجموعه ابزار آموزشی شیمی که به خوبی طراحی شده است، هر دو خانواده را به طور عمدی مخلوط می کند تا اینکه یک ماده را در سراسر صفحه پیش فرض قرار دهد.

اجزای فلزی: فولاد ضد زنگ و برنج برای سخت افزار پشتیبانی

گیره‌ها، انبرها، پایه‌ها و مش‌های سیمی معمولاً وقتی مدارس درباره دوام بحث می‌کنند نادیده گرفته می‌شوند، اما بیشتر از ظروف شیشه‌ای شکست می‌خورند، زیرا دائماً با آنها کار می‌شود. گیره های لوله آزمایش فولاد ضد زنگ و انبرهای بوته در برابر خوردگی ناشی از ریخته شدن معرف ها و اتوکلاو مکرر مقاومت می کنند، در حالی که مش برنجی، اغلب با پوشش نیکل یا کروم، گرما را به طور یکنواخت در زیر لیوان بدون تاب برداشتن توزیع می کند.

یک آزمایشگاه آموزشی شیمی کاربردی به این سخت افزار به اندازه مناسب برای استفاده در کلاس به جای مقیاس صنعتی نیاز دارد. یک مجموعه کلاسی استاندارد معمولاً شامل حداقل 20 بشر، 30 لوله آزمایش، 10 فلاسک ارلن و یک کیت تیتراسیون کامل به ازای هر 8 تا 10 دانش آموز است و هر یک از این موارد به مجموعه ای منطبق از گیره ها و پایه های فولادی ضد زنگ برای استفاده ایمن بستگی دارد.

سخت افزار آزمایشگاهی بادوام که برای استفاده در کلاس درس ساخته شده است

نمونه‌ای از گیره‌ها، انبرها و لوازم جانبی مش که با ظروف شیشه‌ای شیمیایی در آزمایشگاه استاندارد آموزش شیمی جفت می‌شوند. هر مورد زیر از فلز مقاوم در برابر خوردگی برای جابجایی مکرر روزانه ساخته شده است.

انبر گیره بوته

گیره و نگهدارنده

گیره لوله آزمایش فلزی

گیره و نگهدارنده

فولاد ضد زنگ screw clamp

گیره های ایمنی

گاز سیمی مقاوم در برابر حرارت

لوازم گرمایشی

مش پشتی برنجی

لوازم گرمایشی

چگونه انتخاب مواد بر ویژگی های ایمنی آزمایشگاه تأثیر می گذارد

انتخاب مواد تنها مربوط به طول عمر نیست، بلکه مستقیماً تعیین می‌کند که چگونه می‌توان یک آزمایش را روزانه به طور ایمن اجرا کرد. یک سیستم ابزار جامع آموزش شیمی شامل پنج دسته اصلی است: ظروف شیشه‌ای، دستگاه‌های اندازه‌گیری، تجهیزات گرمایشی، مخازن واکنش، و تجهیزات حفاظت ایمنی، و هنگامی که این ابزارها با سنسورهای دیجیتال جفت شوند، می‌توانند دقت اندازه‌گیری را تا 0.1 درصد به دست آورند.

• شیشه بوروسیلیکات در مواجهه با معرف‌های کلاس درس، ترکیبات مضری را آزاد نمی‌کند، بر خلاف شیشه‌های درجه پایین‌تر که می‌توانند تحت تماس مکرر اسید، حکاکی و شسته شوند.
• سخت افزار فولاد ضد زنگ در برابر زنگ زدگی مقاوم است که در غیر این صورت به یک محلول پوسته پوسته می شود یا قدرت چسبندگی گیره را در طول زمان تضعیف می کند.
• پلاستیک های مقاوم در برابر خوردگی خطر آسیب ناشی از خرد شدن را در مقایسه با شیشه های جایگزین غیر بوروسیلیکات در هنگام افتادن کاهش می دهند.
• حسگرهای دیجیتال تعبیه شده در ابزارهای آموزشی شیمی مدرن، مانند pH متر و پروب های دما، دقت اندازه گیری مثبت یا منفی 0.01 pH و مثبت یا منفی 0.1 درجه سانتیگراد را ارائه می دهند و خطاهای خواندن دستی را کاهش می دهند که می تواند منجر به اختلاط معرف ناایمن شود.

تطبیق مواد با سطح برنامه درسی و بودجه

هر کلاسی به مواد صنعتی نیاز ندارد. مدارس متوسطه که آزمایش‌های اولیه شیمی معدنی و آلی را انجام می‌دهند، می‌توانند به ظروف شیشه‌ای بوروسیلیکات استاندارد و پایه‌های فولادی رنگ‌شده تکیه کنند. آزمایشگاه‌های حرفه‌ای و دانشگاهی که آنالیز تیتراسیون، آنالیز وزن‌سنجی یا آنالیز رنگ‌سنجی را انجام می‌دهند از همان پایه بوروسیلیکات همراه با دستگاه‌های اندازه‌گیری با دقت بالاتر بهره می‌برند، زیرا دقت ابزار در این سطح به تجهیزات درجه صنعتی نزدیک می‌شود و به دانش‌آموزان کمک می‌کند تا عادت‌های عملیاتی استاندارد شده را توسعه دهند.

عادات تعمیر و نگهداری که عمر تجهیزات را افزایش می دهد

حتی بهترین مواد بدون مراقبت های معمول زود از بین می روند. ظروف شیشه ای را باید با یک لوله آزمایش یا برس مخصوص فلاسک به جای پدهای ساینده تمیز کرد، زیرا خراش روی سطوح بوروسیلیکات به نقاط تنشی تبدیل می شوند که در آن ترک ها تحت گرما شروع می شوند. گیره ها و پایه های فلزی باید پس از تمیز کردن به طور کامل خشک شوند تا از ایجاد زنگ زدگی در زیر پوشش جلوگیری شود، و لوازم جانبی توری باید به طور دوره ای از نظر تاب برداشتن بررسی شوند، زیرا توری منحرف شده دیگر گرما را به طور یکنواخت در سطح پایه بشر پخش نمی کند.

مدارسی که یک بسته کامل ابزار آموزشی شیمی و ابزار و تجهیزات آزمایشگاهی را از یک تامین‌کننده آموزشی تخصصی خریداری می‌کنند، معمولاً اسناد مربوط به فواصل تمیز کردن و دمای ذخیره‌سازی ایمن را دریافت می‌کنند، که ادعاهای گارانتی را معتبر نگه می‌دارد و تجهیزات را برای مدت طولانی‌تری مطابق با تلورانس‌های درجه‌بندی شده سازنده کار می‌کند.