化学相关:走进化学实验室

化学仪器
化学仪器的图示

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化学,也是一门以实验为基础的科学。说完这么多理论上的东西,我们得讲讲实验。实验也得讲究,不可以随随便便地,毫无章法地就去实验。

举个例子,当你在闻气体时,你一定要做到“扇闻”。即

……用手轻轻地在瓶口扇动,使极少量的气体飘进鼻孔……

出自 义务教育教科书 化学 九年级 上册 2012版 第9页,由 人民教育出版社 发行。

实验,在以前,就是炼金术士们每天做的操作。以前的实验室,也就是古代炼金术士与炼丹术士的作坊,条件比现在的中国普通民办初中的实验室的水平还差。靠着对长生不老与“点石成金”的梦想,他们发明了许许多多的实验器具与分离物质的办法。比如我们今天依然使用的过滤与蒸馏。

下面我们做一个简单的实验吧。(不配图片了。)

一、对蜡烛及其燃烧的探究

在点燃前,我们需要观察蜡烛的颜色、状态、形状、硬度,闻一闻气味,等等等等。

用小刀从蜡烛上切下一块石蜡,把它放入水中,观察它是否溶于水,是浮在水面上还是沉入水底,并且你需要判断以下问题:

石蜡的密度与水相比是小还是大。

然后,点燃蜡烛,我们要仔细观察燃着的蜡烛。

蜡烛燃烧时,发生了哪些变化?火焰分为几层?哪一层最亮,哪一层最暗?

取一根火柴梗,拿住一端迅速平放入火焰中,约1秒后取出,根据火柴梗在火焰不同部位被烧的情况,推测火焰哪一部分的温度最高,哪一部分的温度最低。

分别取一个干冷的烧杯和一个内壁涂有澄清石灰水的烧杯,罩在火焰上方,观察烧杯内壁上有什么现象发生,并推测蜡烛燃烧后生成了什么物质。

接着熄灭蜡烛,观察蜡烛熄灭时有什么现象发生。用火柴去点蜡烛刚熄灭时产生的白烟,观察蜡烛是否能够重新燃烧。

探究步骤对现象的观察和描述
点燃前 
燃着时 
熄灭后 

探究完成后,你需要写一份报告。上面要包括日期,实验的操作人,实验(探究)的名称与目的,使用的药品,以及最重要的:

步骤和方法现象分析
1、将石蜡……石蜡在水中……石蜡的密度……
………………

再加上结论,问题与建议,评估与交流。

一个如此简单的实验,需要许多的步骤。这次实验,我们学会了试验的基本步骤。

二、在实验室

开头有一个化学仪器的图片。

化学仪器
化学仪器的图示

看完了吗?上面就是许多我们要掌握的仪器了。

在这之前,我们先要阅读实验室的规则。然后再认识仪器,学习操作。

疑似广告注意。电脑上可以模拟化学实验。查看 NB化学实验 以了解更多信息。

实验室化学药品取用规则

  1. 不能用手接触药品,也不可把鼻孔凑到容器口闻药品的气味,不可以尝任何药品的味道。
  2. 注意节约药品。一般地,必须按照实验规定用量取用药品。若没有说明,按照最少量(即1~2 mL)取用液体,固体只需要盖满试管底部。
  3. 剩余的药品不可放回原瓶,不可随意丢弃,不可拿出实验室,要放入指定的容器(比如废液缸)里。
  4. 不要手抖。

查看药品的标识,比如易燃易爆标志。小心按照上述步骤操作,不要手抖

一件恐怖的实例。女化学家卡伦·韦特豪恩(Karen Wetterhahn)一直以来研究的是有毒金属暴露对有机体的毒性。当卡伦正在做有关二甲基汞(一种有机汞)的实验时,突然,有 2 滴二甲基汞溶液从移液管里滴了下来,正好滴在了她的乳胶手套上。在进了医院急诊室的 3 周后,卡伦就对声音、视觉信号和触碰毫无反应了。1997 年 6 月,卡伦医治无效去世。一切都是因为二甲基汞(二甲基汞很容易被人体吸收,而且具有亲脂性,因此会缓慢富集在身体富含脂质的部位——大脑里,因为大脑的 60% 都是脂质。)能够穿透过乳胶手套,只可惜当时的人们没有意识到,结果让这样一位伟大的科学家过早地结束了她的前程。点击查看出处。

1. 固体药品的取用

固体药品通常保存在广口瓶里,取用固体药品一般使用药匙。块状的固体药品也可以使用镊子夹取。用过的药匙或者镊子要立刻用干净的纸擦拭干净,以备下一次使用。

把密度较大的块状药品或金属颗粒放入玻璃容器时,应该先把容器横放,把药品或金属颗粒放入容器口后,再将容器慢慢地竖立起来,使其缓缓地滑到容器的底部,以免打破容器。简记作“一横二放三慢竖”。

而加入固体粉末时,为了避免药品粘在管口和管壁上,可以先使试管倾斜,把盛有药品的药匙,或者纸槽小心地送进试管的底部,然后使试管直立起来。也简记作“一斜二送三直立”。

2. 液体药品的取用

液体药品通常盛放在细口瓶里,一般来说,较多量的,使用倾倒法取用。一般简记作“一斜二靠三倒”。

注意,打开细口瓶的塞子要倒放在桌面上,防止瓶塞与药品被污染。将瓶子上有标签的一面朝向手心,防止瓶口残留液流下腐蚀标签。(标签一旦损坏,内部盛放所有的药品,不管有多贵,必须全部废弃。)取用完后,要立即盖上塞子,防止污染试剂,防止试剂损耗。

较少量的,使用胶头滴管。先挤出滴管内空气,然后放入细口瓶,放开胶帽,再垂直悬空置于试管上方,按住胶帽。取用完毕后,保持胶帽在上,不要平放或是倒置,防止液体倒流腐蚀胶帽,污染药品,并且(除去滴瓶上的滴管一定不要清洗并且专瓶专用多余液体不需要送至废液缸外)一定要用清水冲洗干净(除去取用蒸馏水的滴管,因为蒸馏水比自来水干净)。

当需要取用一定量药品时,我们会使用量筒(分度值为0.1 mL)和滴管(用于添加微量液体,使其达到所需要的体积)。量取时,量筒必须放平,视线与量筒内凹液面最低处保持水平后再读出体积。先倒再滴,怎么滴怎么倒都和上面的内容一致。

3. 仪器

接下来我们讲讲仪器。顺便复习一些内容。

化学仪器
化学仪器的图示

1、试管:用作少量试剂的反应容器,在常温或加热时使用。注意,加热后不能骤冷,防止炸裂。

2、烧杯:用作配制溶液和较大量溶剂的反应容器,在常温或加热时使用。加热时,应放置在石棉网上,使受热均匀。

3、量筒:量度液体体积。注意,不能加热,不能作反应容器。

4、集气瓶:用于收集或贮存少量气体。可以用做部分反应的反应容器。

5、酒精灯:用于加热。注意:用完酒精灯后,必须用灯帽盖灭,不可用嘴去吹;绝对禁止向燃着的酒精灯里添加酒精,以免失火,绝对禁止用酒精灯引燃另一只酒精灯。高温可以使用灯罩达到目的。

补充:酒精喷灯:常用的酒精喷灯有座式酒精喷灯和挂式酒精喷灯两种。座式酒精喷灯的酒精贮存在灯座内,挂式喷灯的酒精贮存罐悬挂于高处。酒精喷灯的火焰温度可达1000℃左右。反应条件为高温时(例如碳还原氧化铜)使用。

6、试管夹:用于夹持试管。

7、玻璃棒:用于搅拌或转移液体时引流。

8、胶头滴管:用于吸取和滴加少量液体,用过后应立即洗净,再去吸引其他药品。

9、滴瓶:用于盛放液体药品。滴瓶上配套使用的滴管不用清洗。

10、铁架台:用于固定和支持各种仪器,一般常用于过滤、加热等实验操作。

11、水槽:用于排水法收集气体、或用来盛大量水的仪器,不可加热。

12、燃烧匙:燃烧匙由铁丝和铜质小勺铆合而成。用于盛放可燃性固体物质作燃 烧试验,特别是物质在气 体中的燃烧反应。

13、托盘天平:用于称量药品的质量。如何秤量与物理相反。

14、平底烧瓶圆底烧瓶:常用作反应容器。

15、锥形瓶:常作为反应容器。

16、带导管的橡皮塞:一般在制取气体时连接发生装置和收集装置。

17、广口瓶:一般用于实验室盛放固体药品。

18、细口瓶:一般用于实验室盛放液体药品。 

19、蒸发皿:通常用于溶液的浓缩或蒸干。

20、漏斗:用于向试管、酒精灯等添加液体。有普通漏斗、分液漏斗(可以控制流速)和长颈漏斗

补充:坩埚钳(crucible tongs),一种常见的化学仪器。通常用来夹取坩埚。一般由不锈钢,或不可燃、难氧化的硬质材料制成。

上面的第五点就是我们接下来要说的。

4. 给物质加热

一般使用酒精灯。除了上述的注意事项以外,我们还需要注意:

1、 酒精灯内的酒精,量不得少于四分之一,不得多于三分之二。

2、不用时盖上灯帽,以防酒精挥发点不着。

3、加热液体:

  • 试管外壁要干燥。试管内液体不超过试管容积的三分之一。
  • 试管夹应从试管底部套上取下,夹持在其上方约三分之一处。
  • 加热时要先使试管均匀受热(预热),然后固定用外焰加热。
  • 试管口要对着没人的地方。
  • 加热后的试管需要等待其冷却后,方可接触冷水或清洗。

违反上述条例,可能会使试管炸裂,或者受伤。

4、加热固体时,试管口要微微向下,防止试管口冷凝水回流炸裂试管。

5. 连接仪器装置

初中化学实验中,一般需要连接玻璃导管、橡胶塞、胶皮管,连接好后要检查装置气密性。装置的正确连接十分重要。

  1. 将玻璃管插入有孔的橡皮塞时,先将玻璃管口用水润湿,对准橡胶塞上的孔稍稍用力转动插入即可。
  2. 连接玻璃管和胶皮管时也需要先把玻璃管口用水润湿,然后稍稍用力,把玻璃管插入胶皮管。
  3. 在容器口塞橡胶塞时,应该把橡胶塞慢慢转动着塞进容器口,千万不可以把容器放在桌子上再使劲塞进塞子,以免压破容器。
  4. 检查装置的气密性,一般有以下的一种通法。先将导管放入水中,用手紧握试管,观察导管口有没有气泡冒出。如果有气泡冒出这说明装置不漏气,但如果没有气泡冒出,你需要仔细的查找原因,比如说是否应该塞紧或更换橡胶塞。直到不漏气以后才可以进行实验。

6. 洗涤玻璃容器

做实验也必须要使用干净的仪器,否则也会影响实验的效果。现在我们以洗涤试管为例,说明洗涤玻璃仪器的方法。

首先先倒净试管内的废液,再注入半试管水,振荡以后将水倒掉,再注入水,振荡后再倒掉,这样连续重复几次。如果内壁附有不易洗掉的物质,要使用试管刷来刷洗。刷洗时须转动或上下移动试管刷,但用力不能过猛,以防损坏试管。

洗干净的玻璃容器有一个标志,那就是内壁附着的水既不聚成水滴,也不成股留下。洗干净的玻璃容器应放在指定的地方。

下一期关于空气,记得来看哦。

Lake桑

2018.12.29

每日一词:fulcrum(转自 韦氏词典)

原文链接


Merriam-Webster’s Word of the Day for December 29, 2018 is:

fulcrum • \FULL-krum\  • noun

1 a : prop; specifically : the support about which a lever turns

b : one that supplies capability for action

2 : a part of an animal that serves as a hinge or support

Examples:

“Normally, bending involves using the hip as a fulcrum, and erector spinae muscles to support our trunk. When Jackson leaned over, he transferred the fulcrum to the ankle, with the calf and Achilles tendon under strain.” — Jake Rossen, Mental Floss, 22 May 2018

“In 2014, then-Attorney General Greg Abbott issued a nonbinding opinion advising that bag bans are legal if they are not aimed at ‘solid waste management.’ That murky phrase, which appears in the Texas Health and Safety Code, has become the fulcrum for debate on the issue.” — Emma Platoff, The Texas Tribune, 22 June 2018

Did you know?

Fulcrum, a word that means “bedpost” in Latin, derives from the verb fulcire, which means “to prop.” When the word fulcrum was used in the 17th century, it referred to the point on which a lever or similar device (such as the oar of a boat) is supported. It did not take long for the word to develop a figurative sense referring to something used as a spur or justification to support a certain action. In zoology, fulcrum can also refer to a part of an animal that serves as a hinge or support, such as the joint supporting a bird’s wing.


Lake桑

December 29, 2018 at 01:00PM