Mitä instrumentteja kemiassa käytetään? Täydellinen laboratorioopas

Kemia perustuu neljään pääasialliseen instrumenttiryhmään: lasitavarat aineiden pitämiseen ja sekoittamiseen, mittaustyökalut tilavuuden, massan ja lämpötilan osalta, lämmitys- ja turvalaitteet juoksureaktioihin ja molekyylimallit Sellaisten rakenteiden visualisointiin, joita ei voi nähdä paljaalla silmällä. Tyypillinen lukion kemian laboratorio käyttää 30–50 erilaista instrumenttityyppiä näissä neljässä ryhmässä yksinkertaisesta koeputkesta digitaaliseen analyyttiseen vaakaan, jonka tarkkuus on 0,001 grammaa.

Alla on käytännön erittely siitä, mitä kukin kategoria sisältää, miksi koulut valitsevat tietyt materiaalit ja miten opetusvälineet eroavat tutkimustason laboratoriolaitteistoista.

Neljä perusluokkaa, joita jokainen kemian laboratorio tarvitsee

Ennen kuin ostat yhden tuotteen, se auttaa näkemään koko kuvan. Kemian opetusvälineet on yleensä jaettu neljään toiminnalliseen ryhmään, ja hyvin varusteltu luokkahuone pitää työsuhteen kaikissa neljässä sen sijaan, että kuluttaisi liikaa vain yhteen.

Lasitavarat ja astiat

Dekantterilasit, koeputket, pullot, byretit ja pipetit, joita käytetään kemikaalien säilyttämiseen, sekoittamiseen, lämmittämiseen ja siirtoon.

Mittauslaitteet

Vaa'at, lämpömittarit, pH-mittarit ja mittasylinterit, jotka mittaavat massan, lämpötilan ja pitoisuuden.

Lämmitys ja turvavarusteet

Bunsen-polttimet, keittolevyt, vetokaapit, suojalasit ja lämmönkestävät matot kontrolloituihin reaktioihin.

Mallien opettaminen

Molekyyli- ja kiderakennemallit, jotka muuttavat abstraktin kemiallisen sidoksen opiskelijoille sopivaksi.

Kemialliset lasitavarat: Useimmiten käytetyt instrumentit

Kemialliset lasiesineet muodostavat suurimman osan päivittäisestä käytöstä missä tahansa luokkahuoneessa, usein yli 60 prosenttia koko instrumenttien käsittelyajasta koulun laboratoriotarkastusten mukaan. Borosilikaattilasi (laajenemisluokka 3,3) on alan standardi, koska se kestää noin 165 celsiusasteen lämpöshokkia äkillisistä lämpötilanvaihteluista halkeilematta.

Instrumentti	Yhteinen kapasiteetti	Ensisijainen käyttö
Dekantterilasi	50-1000 ml	Sekoitus ja karkea tilavuusarvio
Koeputki	10-25 ml	Pienen mittakaavan reaktiot ja kuumennus
Erlenmeyer-pullo	125-500 ml	Titraus ja pyörittäminen ilman roiskeita
Byretti	25-50 ml	Tarkka pisaroittainen nesteen annostelu
Mittapullo	100-1000 ml	Liuosten valmistaminen tarkalla pitoisuudella

Koulut, jotka hankkivat kemiallisia lasitavaroita irtotavarana, sekoittavat yleensä borosilikaattituotteita lämmitykseen liittyviin tehtäviin natronkalkkilasiin perusvarastointia varten, mikä pitää yksikkökustannukset alhaisina vaarantamatta avotulta koskettavien instrumenttien turvallisuutta.

Mittaus- ja valvontalaitteet

Koulutusmittauslaitteet tekevät laadullisesta esittelystä kvantitatiivisen kokeen. Nykyaikaisessa luokkahuoneessa tavallisesti yhdistetään perinteiset työkalut vähintään yhteen digitaaliseen anturiin, jotta oppilaat voivat vertailla manuaalista ja automaattista tiedonkeruuta.

Digitaalinen saldo: luettavissa 0,01 grammaan tai 0,001 grammaan massapohjaisissa stoikiometrialaboratorioissa.
Lämpömittari tai lämpötila-anturi: miinus 10 - 110 celsiusastetta kattaa useimmat luokkahuoneen reaktiot.
pH-mittari tai yleinen indikaattorisarja: käytetään happo-emästitraus- ja maaperän tai veden testausyksiköissä.
Mitoitettu sylinteri: tarkempi kuin dekantterilasi mitattuille nestetilavuuksille.
Ajastin ja sekuntikello: välttämätön reaktionopeuskokeissa, joissa verrataan pitoisuus- tai lämpötilavaikutuksia.

Nuoremmilla luokilla monet koulut siirtyvät kompakteihin tiedesarjoihin, jotka yhdistävät pienennetyn vaa'an, lämpömittarin ja pipettisarjan yhteen koteloon, mikä vähentää rikkoutumista ja yksinkertaistaa säilytystä luokkien välillä.

Kemian opetusmallit ja instrumenttisarjat

Fyysisten lasiesineiden ohella kemian opetusmallit auttavat opiskelijoita visualisoimaan kidehiloja, molekyyligeometriaa ja teollisia prosesseja, joita on mahdotonta tarkkailla suoraan. Alla oleva sarja on näyte toimittajaluettelosta kemian opetusvälineistä ja malleista, joita käytetään toisen asteen ja ammatillisen kemian ohjelmissa.

Suositeltu kemian opetusmallisarja

Valikoima rakenteellisia ja teollisia prosessimalleja, joita on tavallisesti saatavilla tavallisten kemian opetusinstrumenttien rinnalla luokkahuoneesittelyihin.

Covalent crystal model diamond molecular structure model

Timanttikovalenttinen kristallimalli Kristallirakenne

Graphite crystal structure molecular models for chemistry

Grafiittikiderakennemalli Kristallirakenne

Educational equipment chemistry carbon 60 model

Carbon 60 (C60) -molekyylimalli Molekyylimalli

Metal crystalloid molecular structure model

Metallinen kristallirakennemalli Kristallirakenne

Chemistry teaching model classroom demonstration ironmaking blast furnace model

Raudanvalmistusmasuunimalli Teollisuuden prosessimalli

Lämmitys-, turvallisuus- ja tukilaitteet

Mikään kemian opetusinstrumenttisarja ei ole täydellinen ilman laitteita, jotka tekevät lämmittämisestä ja käsittelystä turvallisen. Tämä on myös luokka, johon koulut aliinvestoivat useimmiten, vaikka se vaikuttaa suoraan luokkahuoneiden turvallisuuteen.

Bunsen-poltin ja lämpömatto

Tavallinen liekkilähde lasitavaroiden lämmitykseen, yhdistettynä keraamiseen mattoon, jonka lämpötila on yli 300 celsiusastetta.

Vetokaappi

Poistaa höyryn reaktioista, joihin liittyy ammoniakkia, klooria tai väkeviä happoja, ennen kuin se pääsee huoneeseen.

Suojalasit ja käsineet

Henkilökohtaiset suojavarusteet, joista ei neuvotella, jokaiseen käytännön kokeeseen, jossa käytetään nesteitä tai liekkejä.

Sammutin ja sammutin

Useimpien kansallisten koulujen turvallisuusmääräysten edellyttämä lämmitysaseman käden ulottuvilla.

Laboratorioinstrumentit lasitavaroiden lisäksi

Lasitavaroiden ja turvavarusteiden lisäksi täysin varusteltu kemian huone hyödyntää laajempaa laboratorioinstrumenttien ja -laitteiden kategoriaa sekä biologian luokkien kanssa yhteisiä työkaluja, kuten koulutusmikroskooppia kiteiden, saostumien ja orgaanisten näytteiden tutkimiseen suurennuksessa. Retorttitelineet, puristimet, lankaharso, pihdit ja eksikkaattorit täydentävät tukilaitetta, joka pitää kaiken muun paikallaan kokeen aikana.

Asetus	Tyypillinen instrumenttisekoitus	Noin Budjetin osuus
Peruskoulun tiedepaketti	Peruslasit, suurennuslasit, yksinkertaiset mallit	Alhainen, alle 15 prosenttia laboratorion budjetista
Yläasteen laboratorio	Täysi lasisarja, vaa'at, polttimet, mallit	Keskikokoinen, noin 40 prosenttia laboratorion budjetista
Ammatillinen tai korkeakoululaboratorio	Tarkkuusanturit, vetokaapit, analyyttiset vaa'at	Korkea, yli 45 prosenttia laboratorion budjetista

Kuinka koulujen tulisi valita kemian opetusvälineet

Hankintatiimit saavat parhaan pitkän aikavälin arvon tarkistamalla neljä asiaa ennen koulun opetusvälineiden ja tarvikkeiden tilaamista mittakaavassa.

Materiaaliluokka: varmista, että lasiesineet ovat borosilikaattia 3.3, jos esineet koskettavat suoraa liekkejä.
Sertifiointi: etsi ISO 9001 -tuotantostandardeja ja tarvittaessa CE- tai SGS-testausraportteja.
Opetussuunnitelman ottelu: kohdistaa molekyylimallit ja instrumenttisarjat tiettyyn opetussuunnitelmaan, olipa kyseessä sitten perussidos tai edistynyt orgaaninen kemia.
Varaosat: suosi tavarantoimittajia, jotka voivat täydentää yksittäisiä lasiesineitä pelkkien kokonaisten sarjojen sijaan, koska rikkoutuminen on rutiinia toimivassa laboratoriossa.

Kun tämä yhdistelmä on oikea, kemian luokkahuoneessa voidaan järjestää johdonmukaisia ja turvallisia demonstraatioita vuosia, jolloin lasiesineet ovat päivittäiset työhevoset, mittauslaitteet tuottavat tietoja, turvalaitteet suojaavat oppilaita ja opetusmalleja, jotka tekevät aineen näkymättömästä rakenteesta helposti ymmärrettävän.