GidraVydra

Коллеги-химики, подписчики, а также просто любопытствующие - приветствую вас в своей алхимической берлоге!

Как же тяжко мне было писать этот пост, ох тяжко. Дело в том, что Пикабу опять решил, что я слишком ленивая жопа, и около месяца назад обнулил мой черновик с на 90% законченным постом. Бэкапом я, разумеется, не озаботился, так что пришлось писать с нуля. Хорошо хоть картинки сохранил.

Сегодня мы поговорим о посуде, священной для каждого праведного химика-органика. О круглодонных колбах (круглодонках) aka round-bottomed flasks. Если все плоскодонные колбы, несмотря на всю их несхожесть, хотя бы имели плоское дно, то с круглодонками всё не так однозначно, отвечаю. Мы, по крайней мере, я и знакомые мне химики-органики, называем круглодонками все колбы с неплоским дном. Именно в круглодонных колбах происходит самое главное таинство - органический синтез. А также упаривание на роторе, которое, наверное, является самой частой процедурой в органическом синтезе.

Каноничная круглодонная колба aka round bottom flask выглядит вот так:

Круглодонная колба с анализами

Используют такие колбы много и часто. В них ставят реакции, их используют как перегонные кубы и приемники при вакуумных перегонках, из них производят упаривание на роторных испарителях, лиофильных сушках и так далее. Из минусов - вытащить из такой колбы чистый продукт довольно сложно. Твердый продукт трудно полностью высыпать из-за наличия "плеча", а шпатель, чтобы он доставал до боковых стенок, нужно гнуть хитрой зюкой. Маслообразный продукт размазывается по поверхности колбы и собрать его пипеткой без потерь не выйдет. Плюсом идет то, что донышко сферическое и в нем отлично себя чувствуют якоря от магнитных мешалок.

Выполняют такие колбы в объемах от 5 мл и до 10 литров. Если постараться, можно найти и за пределами этого диапазона. Колбу часто греют, поэтому, разумеется, делают их из боросиликата. Делают их сейчас почти всегда со шлифом, обычно с коническим, но для некоторых целей и сферический используют. У разных производителей колбы могут иметь разную длину шейки.

Отечественная круглодонная колба с коническим шлифом стоит от 200р за 25 мл до 4000р за 10 литров. Импортные - от 500р за 5 мл и до 5000р за 2 литра. Брать лучше импортные, ибо качества шлифа у них намного лучше, а это критично при работе с вакуумом. Но последнее время проскакивают и отечественные со сносными шлифами.

Твердые продукты лучше всего доставать из другого вида круглодонок, называемых грушевидными. Аглицких названий у неё несколько: pear shaped flask, evaporation flask, recovery flask:

Грушевидная колба. Конкретно такие идут в комплект к роторам Heidolph.

Вся соль грушевидных колб в том, что у них, при полусферическом дне, ровные "верхние" стенки. А значит, оттуда легко и без вопросов можно высыпать или выскрести шпателем порошок. Ну и растворы из неё тоже удобнее выливать. В целом, это мой любимый тип круглодонок, они не имеют недостатков перед классикой, а преимущества налицо.

Делают эти колбы в объемах от 10 мл и до 2 литров. Делают опять же боросиликатные. Без шлифа ни разу не видел, даже в каталогах, и всегда шлиф конический. В отличие от классических круглодонок, у которых каждому номинальному объему соответствует вполне определенный диаметр бланка, у грушевидок одного объема бывает разное соотношение диаметра основания и высоты. Есть даже экзотные грушевидки, у которых основание очень сильно увеличено, что превращает колбу в неваляшку - она не падает, несмотря на круглое дно.

Отечественная груша стоит от 150р за 10 мл до 3000р за 2 литра. Импортные - от 500р за 5 мл и до 7000р за 2 литра. Отечественные груши меньше 50 мл в принципе можно брать, больше - очень неудобные и странной формы. Но я, опять-таки, в данном случае за импортные.

Замыкают "большую тройку" круглодонок в лаборатории оргсинтеза остродонные колбы. Англоговорящие с какого-то бодуна называют их тоже pear shaped, хотя каким местом они похожи на грушу - не очень понятно:

Как по мне, так больше всего они похожи на медиатор для гитары, ну или каплю.

Эта колба является полным антиподом груше: попытавшись высыпать из неё порошок, вы проклянете всё на свете. Однако у этой монеты есть и обратная сторона - в носике колбы отлично скапливаются жидкие и маслянистые продукты, которые можно из этого носика очень легко и без потерь забрать пипеткой. Якорям для магнитных мешалок такая форма дна не особо нравится, поэтому ставят реакции в таких колбах редко. Зато для вакуумных перегонок - первое дело, из таких колб кипящая жидкость меньше плюется.

Больших остродонок не делают, объемы - от 5 мл и до 250 мл. Видел пару раз 500 мл, но это жуткий изврат. Понятное дело, боросиликатные, понятное дело, с коническим шлифом. Конкретная форма может очень сильно изменяться от производителя к производителю, носики бывают как прям совсем острые (то, что я люблю), так и закругленные.

Отечественная остродонка стоит от 150р за 10 мл до 700р за 250 мл. Импортные - от 300р за 5 мл и до 1500р за 250 мл. Колбы эти часто используются на высоком вакууме, поэтому лучше брать импортные. Круглодонных колб всех трёх видов, по сумме, на одного синтетика, нужно 30-50 штук. А сколько каких - это уже по предпочтениям.

Представьте себе такую ситуацию - у вас есть реакция. Вам нужно по каплям прибавлять реагент, раствор при этом должен перемешиваться механической мешалкой, да ещё и температуру реакционной смеси надо контролировать. Представили? Впечатлились? Можно, конечно, поставить разветвитель - форштосс, но в итоге система будет похожа на тентаклевого монстра, станет громоздкой и неустойчивой. Ну так вот, хитрые химики придумали, как решить эту проблему. Прошу любить и жаловать - многогорлые колбы!

Колбы бывают двухгорлыми...

...трехгорлыми...

...и даже пятигорлыми. Четырехгорлую я вам не покажу, но идея, думаю, ясна?

Многогорлые колбы используют исключительно для постановки реакций, больше нигде лишние горла не нужны. Неразборчивые в средствах химики суют в эти горла всё подряд - капельные воронки, термометры, мешалки, обратные и прямоточные холодильники, газоподводы, электроды, ультразвуковые зонды.

Делают такие колбы, ясное дело, из боросиликата, ясное дело, со шлифами, объемом от 25 мл и до 5 л, при дальнейшем увеличении объема они мутируют в пилотные реакторы (но это уже совсем другая история). Бланки берут круглодонные или остродонные, грушевидных многогорлых ни разу не видел. Есть два лагеря химиков, вражда между которыми по уровню непримиримости и бессмысленности сравнима разве что с враждой остроконечников и тупоконечников. Первые признают лишь прямые горла (как на первых двух колбах), вторые - изогнутые (как на последней). Лично мне пофиг, лишь бы работало.

Чтобы примерно оценить стоимость многогорлой колбы, надо прибавить по 300 (для отечественных) - 700 (для импортных) рублей. Сильно многогорлые колбы часто делают стеклодувы по индивидуальному заказу.

Для того, чтобы удобнее было подводить и откачивать газы, не заморачиваясь с лишними деталями, сумрачный немецкий гений по имени Вильгельм Шленк придумал специальные колбы имени себя, они же Schlenk flask:

Колба Шленка. Маркировка на ней вызывает некоторые вопросы, ибо тело и ручка тефлонового клапана (справа) IRL должна быть намного, несоизмеримо меньше, чем размер бланка на 500 мл. Больше похоже на 50 мл.

Суть в том, что к колбе с завода припаян кран или клапан Янга, и отвод для шланга. Это позволяет легко открывать и перекрывать подачу или откачку газа, что бывает полезно, если происходит какая-то внезапность. А газы, особенно аргон,  надо подавать часто, ибо многие вещества и реакционные смеси неадекватно реагируют на влагу и кислород из воздуха. В технике Шленка выполняют круглодонные колбы, а также пробирки:

Пробирка Шленка. Разнообразия для - со стеклянным краном. Их, в отличие от колб, обычно используют для хранения веществ под аргоном.

Отечественных, насколько я знаю, не делают. Чтобы получить цену импортной, надо прибавить к обычной одногорлой посудине 1500-3000р, в зависимости от типа крана. Самые дорогие - клапана Янга, но оно того стоит, поверьте мне...

Помимо этих хитровыделанных сосудов, товарищ Шленк придумал ещё и газово-вакуумную магистраль для работы с этими самыми сосудами. Но сегодня я про них рассказывать не буду, иначе мы тут надолго застрянем. Эта тема настолько богата и многогранна, что заслуживает отдельного поста. Сегодня и так неплохо обозрели.

На сегодня всё, надеюсь, я смогу собрать волю в кулак и впредь выпускать посты почаще. Напоследок - неплохое видео про промышленный ротационный испаритель с 20 л колбой. Пикабу почему-то не дает мне его вставить непосредственно в пост. Эх, когда я работал в индустрии, у нас такие стояли в соседней комнате. В университетах такие - редкость.

Удачи!

В горячем появился и сходу набрал несколько тонн плюсов вот такой вот пост. У меня, как химика, нехило с этого поста бомбануло, и я хочу предостеречь людей от подобных действий. Я оставил под постом свой комментарий, и увидел ещё несколько подобных ему, но вижу, что они остаются гласом вопиющего в крыжовнике. Я понимаю, что мой пост будет воспринят как хейтерство и не факт, что вообще будет иметь положительный рейтинг. Но всё-таки хорошо бы, чтобы он вышел в Горячее, поэтому публикую пост с тегом "без рейтинга".

В чем суть поста:

Автор предлагает использовать для розжига углей растительное масло. По мнению автора, это удобнее, а главное, менее вредно, чем жидкости для розжига из магазина.

Почему это плохой совет:

Потому, что подсолнечное масло при нагревании и горении выделяет огромное количество канцерогенов. Огромное - это значит, намного больше, чем древесный уголь или качественный розжиг (смесь жидких парафинов, т.е. насыщенных углеводородов).

К сожалению, я не смог найти исследований по выделению канцерогенов именно горящим растительным маслом (да, я занимаюсь солнечными батареями, от этой области химии далек), поэтому в качестве пруфа я приведу отчет Международной Организации Исследования Рака по поводу выделения канцерогенов маслом, претерпевающим длительное нагревание до высоких температур. Вкратце: уровни эмиссии типичных для термолиза органики канцерогенов, таких как бензпирены и алифатические альдегиды, составляют ~20 мкг\м^3 и ~1000 мкг\м^3 воздуха. Ну и остальные полиароматические углеводороды тоже выделяются в больших количествах. Э очень много, и, как минимум, на порядок превышает эмиссию этой дряни в ходе горения древесного угля и парафинов в условиях мангала (см. доклад Агентства по Защите Окружающей Среды США)

Почему так происходит?

Жидкие парафины, они же насыщенные углеводороды, использующиеся в розжигах, обладают высокой термической стабильностью, так что в огне они либо сгорают +- полностью, либо выкипают и улетают. Если вы подожжете 20-30 мл бензина - он сгорит, не оставив копоти, а в розжигах используются даже более легкие углеводородные фракции, чем в бензине. Как следствие - через 10-15 минут после розжига от качественной жидкости в углях не остается и следа.

Масло - это жиры, то есть триглицериды жирных кислот. Из-за присутствия в них сложноэфирных групп, их термическая стабильность существенно понижается и появляются механизмы образования полиароматических углеводородов. Температура дымления (которую в интернете часто путают с температурой кипения) растительных масел составляет 100-220 С. Температура кипения растительных масел не определена ввиду того, что разложение наступает раньше. Чем чище масло (рафинированное и т.д.) тем выше температура его дымления. Логчино - ведь примеси вроде свободных жирных кислот и даже альдегидов разлагаются при более низких температурах.

Что такое дымление масла? Это результат его разложения. Разложения в том числе на те самые канцерогены. Масло из-за низкой летучести и высокой вязкости не успевает прогорать полностью, и разлагается. Чистое масло зажечь очень трудно, но если вы сможете - вы получите чадное пламя, которое будет гореть очень лениво и медленно, и оставит после себя кучу копоти, которая, помимо микрочастиц сажи, будет содержать вязкий мазутоподобный конденсат, состоящий как раз-таки из акролеина (точнее, производных его олигомеризации), жирных алифатических альдегидов и полиароматических углеводородов. А если вы разжигаете маслом угли, оно будет разлагаться и выделять ударные дозы канцерогенов всё то время, пока вы будете жарить на нем шашлыки. Шашлычки, кстати, получатся очень вкусными, намного вкуснее, чем не обычных углях. Но вкусными они будут по той же причине, по которой жаренное вкуснее печеного - некоторые продукты разложения жиров очень нравятся нашим вкусовым рецепторам.

Резюмируем:

Использовать масло для розжига углей - нельзя, это многократно увеличивает содержание канцерогенов в и так ни разу не диетическом блюде. Лучше всего пользоваться файерстартерами - специальными стаканами для розжига. Тогда жидкости для розжига вообще не нужны. Опытные пользователи могут разжигать угли просто лучиной и бумажкой, как костер. Жидкость для розжига не стоит хватать первую попавшуюся. Желательно её понюхать, правильная жидкость будет на запах как керосин, только слабее. Если чувствуете резкие "химические" нотки или ещё какие-нибудь посторонние запахи - лучше поищите другую.

ЗЫ. Пока я блуждал в инете в поисках инфы для поста, нашел мангалы вертикальной конструкции. Якобы они позволяют уменьшить дозу канцерогенов, попадающую на шашлык. Вживую таких никогда не видел, может кто с ними сталкивался - как впечатления?

Приветствую!

В обсуждении прошлой части многие спрашивали меня, почему я не обозрел их любимую колбочку или баночку. Начиная со следующей части я исправлю эту чудовищную несправедливость и буду рассказывать про конкретные изделия, зачем они нужны и сколько они стоят.

Итак, эта часть (и ещё пять-десять следующих, наверное) будет посвящена стеклянной посуде. Почти вся такая посуда делается из боросиликатного стекла, поэтому по дефолту в этих постах стекло = боросиликатное стекло. Но прежде чем переходить к конкретным стекляшкам, расскажу про способы соединения элементов посуды друг с другом. Надо было написать про это в первой части, но не сложилось.

Представьте - у вас есть куча всяких колбочек, трубочек, холодильничков, переходничков и насадок, которые надо скреплять между собой. Причем герметично. Иногда ещё и вакуумно-плотно. А в колбочках может быть всякое агрессивное и очень агрессивное варево. Поначалу вариантов не было - брали пробки (усеченные конусы из пробки или резины), затыкали их в горлышко колбы, а внутрь вставляли трубку или горлышко переходника. Были даже специальные наборы пробочных сверл - чтобы делать дырки в пробках. Способ так себе - пробки часто разбухали от растворителей, могли начать растворяться и загрязнять вещество, могли даже расколоть горло. Для хорошей герметизации системы порой приходилось как следует потанцевать с бубном.

Типичная перегонная установка до середины 20 века. А в отдельных лабораториях необъятной такие используются и до сих пор. Черные уплотнители - это те самые резиновые пробки.

К началу 20-го века химиков изрядно подзадолбала вся эта история с резинотехническими изделиями, и они обратили внимание на другой тип стеклянных соединений - шлифы. Прообразом стандартных конических шлифов были банки с притертыми пробками - стандартный атрибут любой аптеки образца 19 века.

Банка с притертой пробкой. Отличающиеся неуемной фантазией киношники такими обставляют даже логова средневековых алхимиков, ага...

Но для того, чтобы на таких соединениях можно было собирать установки, их габаритные характеристики должны быть стандартизированы, не так ли? Поэтому со временем появился набор стандартных конических шлифов (Standard conical ground joint, Konischer normschliff). Самые маленькие шлифы толщиной с карандаш, в самые большие можно засунуть кулак. Конические шлифы делятся на муфты ("мама") и керны ("папа"). Изготавливаются такие шлифы горячей вальцовкой стекла и последующей шлифовкой поверхности корундовыми и алмазными абразивами.

Хорошие шлифы сами по себе довольно герметичные. То есть они держат вакуум до нескольких Па и не пропускают жидкости. Если нужен более высокий вакуум - используют вазелинапиезон или силиконовую смазку (гусары, молчать!), или же уплотняют шлифы фторопластовыми втулками, а за неимением оных - обычной ФУМ лентой по 100 рублей катушка. Правда, буржуи продают такую фумку с пометкой "химическая" по цене 20 евро, но - на то они и буржуи.

-Капитан Очевидность, скажите пожалуйста, какой общий признак объединяет все шлифы?
-Все шлифы шлифованные.

Нет. Есть ещё моллированые шлифы. Их получают медленной обсадкой стеклянной трубки в печи, нагретой чуть выше температуры размягчения, в выполненную с малыми допусками форму. Муфты "натягивают" на конус, керны "вставляют" в коническое отверстие. В основном моллекс-шлифы делали во Франции и Англии и ВНЕЗАПНО на Васильевском стеклянном заводе под Казанью. Процесс долгий, дорогой, процент брака высокий, поэтому стоят моллекс-шлифы космических денег, из-за чего и не получили особого распространения. На вид - как обычные шлифы, только гладкие и прозрачные.

Стандартные конические шлифы. Слева керн, справа муфта.

Кстати, для конических шлифов есть и активно используются резиновые пробки. Но не из кондовой черной резины, а из эластичного каучука. Они называются септы или септумы, кому как привычнее. Нижняя часть септы аналогична керну шлифа, а верхняя представляет из себя юбочку, которая может выворачиваться наизнанку и обхватывать стекло муфты снаружи. При этом септу можно прокалывать шприцевыми иглами, и она не будет терять герметичность. Более того, когда иглу вынимаешь, прокол от иглы "затягивается", и септа всё ещё герметична. Септы очень часто используют, когда внутри установки находятся чувствительные к воздуху вещества.

Септы всех форм и размеров.

Помимо конических шлифов используются сферические шлифы. Они значительно дороже, требуют специального зажима, но очень удобны при работе с вакуумом или небольшим избыточным давлением. Например, приемник ротационного вакуумного испарителя, анбоксинг которого я недавно постил, крепится именно на сферический шлиф.

Сферический шлиф. Слева "папа", справа "мама".

Есть ещё более экзотные шлифы, например, плоские. Однако если говорить про плоские соединения, логичнее было бы рассказать не про шлифы, а про фланцы. Чем большие размеры имеет химическая установка, чем большего диаметра элементы в ней используются, тем больше вероятность, что соединяться они будут на фланцах.

-Капитан Очевидность, чем стеклянные фланцы отличаются от металлических?
-Стеклянные фланцы отличаются от металлических тем, что сделаны из стекла.

Трудно поспорить, но это не главное различие. Главное различие в том, что стеклянные фланцы, в отличие от металлических, нельзя обжать обычной стальной муфтой или болтами. Они просто лопнут в месте контакта. Поэтому для стеклянных фланцев используют различные хитровыделанные обжимные приспособления.

Например такие.

Уплотняют стеклянные фланцы примерно тем же, чем и металлические - силиконом, витоном. Правда вот сминаемые уплотнения из свинца или меди не особо используют - слишком твердые. Производят стеклянные фланцы со специальной канавкой в плоскости. В эту канавку ложится уплотнительное кольцо, что позволяет упростит сборку.

Представьте себе такую привычную для русского человека вещь, как бутылка водки. Для непьющих - стеклянная бутылка лимонада. Как эта бутылка закрывается? Резьбовой пробкой! Собственно, химики никак не могли пройти мимо такого очевидного способа соединения, и различные баночки с резьбовыми крышками давно вошли в химический обиход. Позже резьбовые крышки, штуцера и прочие переходники начали накручивать и на пробирки, и на колбы - удобно и надежно. Сейчас есть единый стандарт стеклянной резьбы, называется GL.

Да, я знаю, что эта картинка уже была. Но на ней резьбовая крышка!

Есть очень полезная модификация резьбовых крышек - резьбовые крышки с септой. В отличие от шлифовых септ, эти представляют из себя просто каучуковый или силиконовый диск, часто покрытый с одной стороны тефлоном. Берется резьбовая крышка с дыркой по центру, туда вставляется такая септа, крышка накручивается на резьбу - и получается герметичная система с возможностью шприцевого ввода и/или отбора.

Резьбовые крышки с септами. Белый - силикон, красный - тефлон. Я знаю, что сам тефлон белый, краска - чтобы различать стороны.

Однако соединить два стеклянных элемента резьбой не получится - стекло для этого слишком хрупкое. Есть, конечно, специальные пластиковые переходники резьба-резьба, но большого распространения они не получили.

Ну и напоследок - вершина технической мысли, соединение ценой с крыло от истребителя, встречайте, несравненный, невероятный, бесполезный - Rodaviss! По сути, представляет из себя комбинацию конического шлифа и резьбы. На муфте с внешней стороны - резьба, а на керне болтается гайка. Прикол в том, что в родависсе части шлифового соединения - керн и муфта - уплотняются за счет накинутой на муфту резьбовой гайки.

Родависс с рекламного буклета. Кроме как на буклете, вы вряд ли где его увидите.

Почему дорогой? Просто потому, что сложный. На муфте надо одновременно и шлиф сделать, и резьбу накрутить. На керн надеть гайку, и потом всё вместе спаять. А гайка - не стекло, при отпуске изделия в печи ей придет конец, что тоже прибавляет геморроя. Одна пара родависса керн-муфта стоит как коробка обычных шлифов. Почему несравненный? На самом деле, пользоваться им удобно. Ничего не выпадет, не разъединится, давление держит (собственно, единственное реально оправданное применение родависса - подвод газов под давлением, например, в ходе колоночной хроматографии), и при этом с химикатами контактируют только стеклянные части.

Почему бесполезный? А - потому, что дорогой. Б - потому, что из-за несъемной (зачастую) пластиковой гайки его толком не помоешь и не посушишь в сушильном шкафу, всё в бережном режиме. В - он громоздкий, и даже зажать его в лапку бывает проблематично. Г - если ты каким-то образом запорол гайку (а она живет куда меньше стекла), то карета превращается в тыкву, то есть в самый обычный шлиф. Да и вообще при активном использовании гайка очень быстро поганится и пачкается.

Напоследок - немного цен на всё это великолепие. Буду приводить цены на бюджетную, но добротную продукцию, вроде ISOLAB. Если брать товары топовых брендов типа Duran или Ace glass, то можно легко переплатить в 3-5 раз:

Черная резиновая пробка - 3-20 рублей, зависит от размера

Корковая пробка - 5-50 рублей, зависит от размера

Набор сверл - бесценно. Химические новые хрен найдешь, хотя ходили слухи, что где-то можно достать набор за 2К рублей. Есть буржуйские, за 10К, ага. Можно использовать пробочные сверла для дрели, но резину они берут хреново и мелких диаметров не найти, а стоят тоже некисло - наборы от 5К.

Конические шлифы. Отечественные 100-150 рублей (не советую), импортные 250-500. Муфты чуть дороже кернов. Продаются просто с куском трубки соответствующего диаметра, а дальше - припаивай к чему хочешь.

Сферические шлифы. Отечественных +- нет, импортные - 700-100 руб. Плюс нужен зажим, ещё 1000 рублей.

Септы. Есть только импортные, цена - 60-100 рублей.

Фланцы. Цен не знаю, предполагаю, что сильно зависит от диаметра. Но это в любом случае тысячи рублей. Многие делают на заказ.

Резьбовые крышки. Тысячи их, цена сильно зависит от размера материала, наличия септы или прокладки. Многоразовые крышки для маленьких баночек (2-4 мл) стоят по 50-70 рублей, для больших банок, бутылок и колб - 200-500 рублей. Септованные дороже. Одноразовый китай может стоить от 5-7 рублей, но герметично не закроется и давление держать не будет.

Стеклянная резьба под пайку. Продается только относительно больших диаметров, от GL 18, наверное. Стоит рублей 150-300, в зависимости от размера.

Р-р-р-родависс! Стоит от 5000 (пяти тысяч) рублей за комплект. Почему привожу цену за комплект? Потому, что в комплекте 4 элемента, и все стоят по-разному.

На сегодня всё! Баянометр жаловался на фотку с банкой из моего предыдущего поста.

Обещаю и клянусь, что замышляю шалость и только шалость со следующего поста буду рассказывать про конкретные посудины. Оставляйте комментарии, с чего лучше начать - с самого простого стекла, с колбочек или с посуды для хранения?

Приветствую!

Лишь очень малая толика стеклянной лабораторной посуды.

Так-то я планировал запилить восьмую часть "Сколько стоит лабу построить?", потихоньку писал текст, искал картинки. Но Пикабу, видать, решил, что я слишком долго пилю пост, и в очередной раз жмякнув кнопку "Добавить пост" я вместо своего недоделанного поста увидел...нихрена! Бэкапить всё это дело я, естественно, не догадался. Ну и хрен с ним. Тем более что в процессе написания я явственно ощутил недостаточную свою компетентность в заявленной теме.

Поэтому поговорим о том, что мне близко и понятно, как ничто другое - о химической посуде. В основном о том, которое применяется в органическом синтезе. Говорить будем долго, несколько постов. Сегодня речь пойдет о том, как и из каких материалов делают химическую посуду для лабораторий.

Начнем мы, разумеется, со стекла - пока что это самый популярный материал для изготовления посуды. Почему стекло? Стекло держит высокие температуры (500-600 С), переживает большинство агрессивных химикатов (кроме фторидов и крепких щелочей). Ну и оно прозрачное, что тоже немаловажно.

Стекло используется в основном боросиликатное, Boro 3.3, оно же Pyrex Glass. В загрузке шихты для такого стекла содержится 13% оксида бора, отсюда и название. Температура размягчения боросиликата - 550 С, температура плавления - 850 С, что выше, чем у обычного "бутылочного" стекла.

Маркировка, показывающая, что это боросиликатное стекло.

Боросиликат любим химиками за термо- и химостойкость, прочность, за способность пропускать мягкий ультрафиолет (хотя тут такое дело, это когда благо, а когда и нет). Но главное - низкий температурный коэффициент расширения. Дело в том, что когда стекло нагревается неравномерно, расширяется оно тоже неравномерно. И в итоге может треснуть - попробуйте налить крутого кипятка в холодный стакан! А в химии очень часто приходится что-то греть, и зачастую - неравномерно. Мерное стекло, кстати, тоже любят делать из боросиликата - объем меньше ползет от температуры.

Импортное стекло иногда промаркировано "boro", "boro 3.3" или "pyrex", но это необязательно. Отечественное стекло иногда имеет маркировки "ТС" и "ХС". О составе как таковом они не говорят ничего, это испытательные категории. Но вообще, советского боросиликатного стекла было не так уж много. В основном это было стекло из ЧССР (Simax) и ГДР (Jena Glass).

Химической посуде из боросиликатного стекла несть числа. Для примера - каталог немецкого производителя химпосуды Isolab содержит 480 страниц, и половина из них посвящена лабораторному стеклу. Посуду из боросиликата выпускают два десятка именитых брендов и сотни китайских нонаме заводов. Даже во встающей с колен работает как минимум 3 крупных завода, производящих химическое стекло.

Базовые изделия - палки, трубки, шлифы, фланцы, резба, заготовки для колб - делается на станках. Остальное - ручками. Если интересует процесс - жмякаем сюда. Химический стеклодув в цивилизованном мире - уважаемый и весьма оплачиваемый специалист. Чтобы вы понимали: в Германии, где я некоторое время работал, в институте была своя стеклодувная мастерская из трех человек, и старший стеклодув, человек без высшего образования, получал в месяц 9К евро гросс (до вычета налогов). Для сравнения, молодой постдок (кандидат наук) получал 5К гросс, а директор института, профессор с туевой хучей регалий, один из самых авторитетных ученых в области - 12К евро гросс. И при этом директор боялся, что стеклодува переманят в другой институт, так-то. У нас, к сожалению, стеклодувы в институтах получают смешные деньги, и живут в основном на леваке...

Когда боросиликат не канает, например, из-за высоких температур - в дело вступает кварцевое стекло (Fused quarz). Шихты как таковой для этого стекла нет, ведь это просто плавленный диоксид кремния. Раньше лучшее кварцевое стекло получали плавкой кварца, отсюда и название. Кварцевое стекло по-настоящему хардкорно - размягчается при 1100 С, плавится выше 1500 С! Очень низкий температурный коэффициент расширения, пропускает УФ в широком диапазоне.

Правда, есть и проблемы, которые сильно ограничивают использование кварца в химии. Он очень хрупкий и требует очень высоких температур для работы. На кварце практически невозможно сформовать резьбу или шлиф, кварц практически не поддается машинной вальцовке - любые более-менее сложные формы - только ручками. Поэтому стеклодувам, работающим с кварцем, приходится очень, очень несладко, это и определяет высокую стоимость стекла.

Всякую мелочь - баночки, бутылочки, пипетки и прочую шелупонь делать из боросиликатного стекла слишком расточительно. Поэтому обычно на них идет обычное стекло, которое химики называют "бутылочным", или soda-lime glass. Lime, если что, это не фрукт, а известь. Негашеная. Собственно, она, вместе с карбонатом натрия, входит в состав шихты для этого стекла. Сильно греть посуду из такого стекла не стоит, но для хранения или простеньких реакций без нагревания - вполне годится. Есть ещё различные специальные стекла, такие, как молибденовое, но в химии это экзотика.

Разные составы стекла плохо паяются между собой, на месте спая возникает напряжение, обусловленное разницей в температурных коэффициентах расширения. Более того, если при проварке стеклянной массы осталась какая-то неоднородность состава - там также возникнет напряжение. Для того, чтобы их найти, используют полярископы.

Стеклянная трубка под полярископом.

При любой пайке стекла в нем возникают локальные напряжения. К счастью, их можно снять, отпустив стекло в печи. Изделия нагревают до температуры начала размягчения (550 С для боросиликата) и медленно, в течение 10-20 часов, охлаждают. Я даже слышал от старших коллег рекомендации периодически проводить "профилактический" отпуск наиболее ценного стекла, чтобы снизить риск его поломки. В условиях советского дефицита это действительно было оправдано.

Пластиковая посуда. Далеко не вся.

Кому нравится мыть посуду, поднимите руки! Что, никому не нравится? Вот и химикам тоже не нравится, тем более что загрязнения в лаборатории бывают куда более злобные и гадкие, чем на кухне. Поэтому всё больше и больше в химии используется пластиковой посуды. Эта тенденция пришла к нам из медицины и биологии, где требования к чистоте посуды часто исключают возможность многоразового использования. У химиков не вся пластиковая посуда одноразовая. Есть условно-одноразовые расходники, а есть вполне себе многоразовые аналоги стеклянной посуды - стаканы, воронки, колбы.

Из чего же делать посуду для химиков? В отличие от биологов и медиков, химики часто работают с агрессивными химикатами, поэтому нужен максимально химостойкий пластик. Первым приходит в голову, конечно же, фторопласт (тефлон), но у него есть но, причем не одно. Он дорогой, тяжелый, непрозрачный (совсем), плохо льется и формуется - настолько плохо, что зачастую проще изготовить деталь фрезеровкой, чем формовкой. Несмотря на это, из тефлона делают ограниченный набор посуды, а также различные покрытия, уплотнители и магистрали.

Но намного интереснее делать посуду из полиэтилена, а ещё лучше - из полипропилена. Этот полимер лишь немногим менее химостоек, чем тефлон - ему плохеет только от сильных окислителей вроде брома, да и то довольно медленно. Полипропилен очень дешев, легок, прост в формовке и литье. Полипропилен более-менее прозрачен. Да, он мутноват, но через него можно хоть что-то рассмотреть. Да, он мягче фторопласта, но это одновременно и минус, и плюс - из него можно делать пипетки, промывные бутылки и прочую жмякабельную утварь. Полипропиленовая посуда дешевле стеклянной, плюс она не бьется, что делает её отличным вариантом для кривых студенческих ручек. Но есть и минусы, ограничивающие область применения полипропилена. Во-первых, он очень хреново проводит тепло, при этом выше 120 С начинает размягчаться, а дальше - плавиться. То есть греть в пропиленовой посуде особо не погреешь. Ну и он совершенно не держит вакуум или избыточное давление.

Лабораторный фарфор и керамика. Стоимость агатовой ступки (голубая) может доходить до нескольких тысяч долларов!

Можно вспомнить также про лабораторную керамику. Используется она главным образом там, где надо сильно греть. В первую очередь для этого используют фарфор, но бывают изделия из корунда, и даже агата! Минусы - тяжелая, кондовая, кривая, пористая, легко колется. Плюсы - она спокойно живет там, где волки срать боятся даже кварц начинает течь. А если говорить об агате - он обладает огромной стойкостью к истиранию.

Автоклавы всех форм и размеров (нет).

Из металла собственно посуды производят мало - всё больше вспомогательную механику типа штативов, зажимов, лапок (да, да, у химиков лапки...) и мешалок. Но есть одна область, где без металлической посуды никак - химия высоких и сверхнизких давлений. Всё, что ниже миллипаскаля или выше 3 мегапаскалей - только сталь, только хардкор! Вот автоклавы, например. Металлы в целом ребята не очень химостойкие, поэтому в лабе уважают только химстойкую нержу и титан. Ну и ещё золото с платиной, но где их не уважают?

Итак, сегодня я настрочил нехилое такое полотно, но успел только рассказать о материалах. Чуете, чем пахнет? Я думаю, серия будет довольно длинной...

На сегодня всё!