Колбы - что это такое, виды и для чего используются?

Колба – разновидность лабораторной посуды, которая востребована в различных лабораториях и других профильных учреждениях. Она применяется для эффективного, безопасного и удобного выполнения физико-химических операций. В статье рассмотрим виды колб в химии, их особенности.

Колба – что это такое?

Колба, виды которой подробно рассмотрены ниже, представляет собой стеклянный или выполненный из другого материала сосуд, у которого горлышко обычно длиннее и уже корпуса. Такие ёмкости предназначены для проведения разных операций с применением жидкостей – реактивов, реагентов, компонентов растворов или готовых жидких смесей.

Для чего используются колбы?

Они применяются в аналитической химии, в медицинских исследованиях, в сфере разработок, на производствах. Такая специальная посуда является неотъемлемой частью технического оснащения научно-исследовательских центров, лабораторий (физических, биологических, химических, испытательных и других), медицинских учреждений, отделов контроля качества и разработок на предприятиях пищевой, фармацевтической и химической промышленности, а также в других профильных организациях.

Итак, для чего нужны колбы? Они могут использоваться в следующих операциях, процедурах и процессах:

• хранение реагентов, титрантов, реактивов, растворов;
• органический синтез – изучение способов искусственного получения соединений, содержащих органику;
• титрование – вариант количественного анализа, выполняемого для выяснения концентрации исследуемого компонента смеси путём титранта (раствора с заданной концентрацией);
• запуск и протекание химических реакций;
• смешивание отдельных химических веществ – компонентов простых и сложных растворов;
• нагревание до заданных температур или кипячение разными способами, например, на лабораторной плите, спиртовой горелке, водяной бане, в колбонагревателе;
• дистилляция (перегонка) – осуществление конденсации паров в процессе нагрева и испарения жидкости с её последующим охлаждением;
• фильтрация – удаление из жидкостей примесей путём их осаждения;
• определение точных объёмов содержимого (относится к мерным колбам);
• выпаривание летучих соединений и веществ;
• проведение разнообразных химических реакций.

Классификация колб

Какие колбы бывают? Есть несколько классификаций по следующим признакам и характеристикам:

• Материал. Ёмкости бывают стеклянными (из обычного химико-лабораторного стекла или боросиликатного), пластиковыми (из полиэтилена, полипропилена), металлическими.
• Вместимость. Это максимальный объём содержимого.
• Размеры – высота (иногда указывается отдельно для горлышка и корпуса), диаметр горла и основания (дна).
• Дополнительные элементы, например, метка или градуировка (мерная шкала), окошко для записей, носик для удобных переливаний без загрязнения рабочих поверхностей, боковой отвод для фильтрационных и перегоночных процедур.
• Исполнение горла: со шлифом или гладкое, расположенное под углом или прямое, одна горловина, две или несколько.
• Назначение. По такому критерию выделяют мерные колбы для измерений объёмов, общелабораторные для решения разных задач, специальные для узкопрофильного применения, фильтрационные для очистки вакуумным методом, дистилляционные для перегонки, реакционные для процессов, протекающих с применением специализированного оборудования (реакторов), а также приёмные для сбора газов, растворов, жидкостей.
• Способность выдерживать различные воздействия. По этому критерию колбы классифицируют на нетермостойкие и термостойкие, стандартные из светлого стекла, а также с затемнёнными стенками, защищающими содержимое от губительного влияния ультрафиолета.
• Объём в миллилитрах. Он может варьироваться от 5 мл до 50 л.
• Форма. Существующие виды лабораторных колб по данному параметру рассмотрим далее.

Плоскодонная колба

Нижняя часть плоскодонной ёмкости конусообразная или сферическая, дно плоское, благодаря чему сосуд надёжно размещается на горизонтальных ровных поверхностях и обладает устойчивостью, а также не требует дополнительных фиксирующих механизмов. Ещё одно преимущество – значительная площадь соприкосновения, ускоряющая и упрощающая некоторые операции.

Круглодонная колба

Основание шарообразное, поэтому установка на рабочей поверхности невозможна без дополнительных креплений. Для фиксации используется либо специальная подставка О-образной конфигурации, либо штатив с лапкой. Сферическое основание круглодонной колбы гарантирует равномерное нагревание при перегонке, так как площадь термического воздействия увеличена.

Коническая колба

Корпус изготовлен в виде конуса, а донная часть является плоской. Конические колбы удобны в применении, устойчиво стоят на горизонтальных поверхностях, востребованы во многих операциях типа перемешивания путём взбалтывания, длительного хранения.

Сердцевидная колба

Она также называется остродонной, имеет заострённое дно, поэтому внешне напоминает сердце. Для фиксации нужна подставка либо штатив. Этот вид задействуют в дистилляции, синтезе, реакциях с нагреванием, осаждении примесей.

Грушевидная колба

Корпус грушевидной посуды имеет форму груши с узким горлышком, расширением книзу и сферическим дном. Установка возможна только с подставкой или штативом. Площадь контакта с источником тепла (пламенем спиртовой горелки) максимальная, поэтому нагревание протекает быстро, что актуально в операциях, требующих термического воздействия.

Общелабораторные и специализированные колбы

Большинство ёмкостей – общелабораторные, то есть подходящие для разных исследовательских, производственных и других процессов. Они изготавливаются с соблюдением государственного стандарта, а именно ГОСТ под номером 25336. В некоторых случаях допускается соответствие техническим условиям – ТУ. Измерительные метки и шкалы носят информативный характер, поэтому для точной оценки объёмов использоваться не могут.

Специализированные колбы имеют более узкое назначение. Например, с помощью мерных, которые производятся по ГОСТ 1770 либо другим нормативным документам (ISO 1042), можно достоверно отмеривать объёмы жидкого содержимого. Эти сосуды рассчитаны на конкретные операции, список которых изложен в спецификациях. У них, как и у мерных стаканов (мензурок), есть градуировка с отметками – обозначениями объёмов. Для этой посуды действуют метрологические стандарты, поэтому обязательна поверка на заводах-изготовителях. Также ёмкости вносятся в ФГИС «Аршин» – особую систему, разработанную для хранения сведений о выполненных поверках.

Именные колбы

Они включены в отдельную категорию, а названия присвоены в честь учёных-создателей. Такие изделия рассчитаны на определённый круг операций, обычно имеют специфическое исполнение.

Рассмотрим доступные вариации:

• Бунзена. Дно плоское, основание имеет коническую форму, в конструкции присутствует тубус, то ест расположенный сбоку отвод. Эту посуду применяют для фильтрации под вакуумом.
• Эрленмейера. У этих ёмкостей плоская донная часть и конический корпус. Основная область использования – титрование.
• Вюрца. Основание сферическое, горло длинное, оснащено изогнутым под углом отводом. Назначение – дистилляция, выпаривание.
• Кьельдаля. Корпус грушевидный, горлышко высокое коническое или цилиндрическое, дно круглое. Такую посуду задействуют в процедурах обнаружения азота в органических образцах.
• Энглера. Ёмкость со сферическим корпусом и длинным горлом, имеющим прямой и направленный вниз отвод. Области применения – перегонка, отгонка и разгонка продуктов нефтепереработки, дистилляция.
• Богданова. Это круглодонная ёмкость с длинным и имеющим сложное исполнение горлышком, снабжённым изогнутым отводом. Вариант применяется в выяснении температурных интервалов кипения, в вакуумной и стандартной перегонке парафинов.
• Фаворского. Корпус сердцевидный, предусматривается два горла разной длины (у длинного есть боковой отвод). Назначение – перегонка.
• Кляйзена. Это колба со сферическим корпусом и двумя горлышками, у одного из которых направленный вниз изогнутый либо прямой отвод. Применение – перегоночные операции.

Маркировка лабораторных колб

Для обозначения применяется стандартный подход. В маркировке предусмотрено несколько составляющих:

• Буквенное обозначение типа посуды и число, соответствующее номеру исполнения. Несколько примеров: К-1 – круглодонная с одной горловиной; КГП-3 – круглодонная с тремя параллельно расположенными горлышками, КГУ-2 – круглодонная с двумя горлами, находящимися относительно друг друга под углом; П-1 – плоскодонная с конусообразным горлышком, П-2 – плоскодонная с горлом в виде цилиндра, Кн – коническая (с цифрой 1 – с конической горловиной, а 2 – с цилиндрической), О – остродонная; Г – грушевидная.
• Вместительность. Она указывается в мл (см3).
• Диаметр горловины, измеряемый в мм.
• Размер шлифа горлышка, если он предусматривается. Это два числа, например, 29/32.
• Вид стекла. Например, ТС – термостойкий материал, выдерживающий нагревание до максимальных 800-1000 градусов Цельсия.
• Номер устанавливающего стандарты нормативного документа. Обычно это актуальные версии ГОСТ.

Применение различных типов колб

В таблице ниже рассмотрим сферы использования некоторых колб в зависимости от их типов:

Круглодонная и плоскодонная колбы: особенности и различия

Ёмкость со сферическим дном используют для органического синтеза, экстракции, формирования инертных атмосфер, ректификации, а также для нагревания в системах перегонки и с обратным холодильником. Форма обеспечивает равномерный и быстрый нагрев содержимого, оптимизирует циркуляцию жидкостей и сокращает давление на стенки при высокотемпературных режимах и при вакууме. Для монтажа обязательно наличие штатива.

Плоскодонный сосуд способен стоять на горизонтальной поверхности без креплений. Он рассчитан на несложные задачи – непродолжительное хранение, смешивание компонентов, испарение, кипячение, наблюдение за осаждением веществ, вакуумную фильтрацию (в некоторых случаях). Нагревание менее равномерное, чем у круглодонной посуды.

Чем колба отличается от пробирки?

Пробирка является узкой цилиндрической ёмкостью с плоским, закруглённым либо коническим дном. Она предназначена для отбора образцов, для реакций с малыми объёмами компонентов.

Колба имеет узкую горловину и более широкую нижнюю часть. Вариантов форм больше, чем у пробирок: плоскодонные ёмкости, круглодонные, конические, грушевидные, сердцевидные. Сфера применения более широкая, охватывает сложные реакции и процессы с разными объёмами составляющих.

Заключение

Чтобы профессионально решать поставленные задачи, нужно подобрать колбы подходящего типа. Но также важно приобрести в интернет-магазине «Пять Капель» качественную лабораторную посуду, которая будет хорошо выполнять свои функции, долго служить, а также облегчать и упрощать рабочие процессы.