Η χημεία πάγκου είναι ο τύπος που εκτελείται με τον πιο παραδοσιακό τρόπο — ο επιστήμονας αναμιγνύει και χειρίζεται απευθείας χημικές ουσίες, χωρίς να χρησιμοποιεί καμία από τις συσκευές υψηλής τεχνολογίας ή θεωρητικές προσεγγίσεις που μπορεί να σχετίζονται με τις πιο προηγμένες πτυχές του η πειθαρχία. Ουσιαστικά, περιλαμβάνει πειράματα και επιδείξεις που μπορούν να γίνουν με λίγα χημικά. ορισμένοι δοκιμαστικοί σωλήνες, φιάλες και ποτήρια ζέσεως. και ένας καυστήρας Bunsen. Η στερεότυπη εικόνα ενός επιστήμονα με λευκή εργαστηριακή μπλούζα που χύνει χημικές ουσίες από τον ένα δοκιμαστικό σωλήνα στον άλλο είναι ένα τέλειο παράδειγμα χημείας πάγκου. Η “Υγρή χημεία” χρησιμοποιείται μερικές φορές ως συνώνυμο αυτής της δραστηριότητας. Ωστόσο, είναι ένας βιομηχανικός όρος με πολύ πιο ευέλικτο ορισμό και μπορεί επίσης να αναφέρεται στη χρήση εξοπλισμού υψηλής τεχνολογίας που γενικά δεν βρίσκεται σε εργαστηριακό πάγκο εργασίας.
Τεχνικές
Ο όρος «χημεία πάγκου» καλύπτει πολλές διαφορετικές επιστημονικές τεχνικές που χρησιμοποιούνται σε ένα εργαστήριο. Ένας γενικός εμπειρικός κανόνας είναι ότι εάν είναι μια μέθοδος που μπορεί να εφαρμοστεί εύκολα σε έναν πάγκο εργασίας χωρίς ο υπολογιστής να κάνει τους περισσότερους υπολογισμούς και αναλύσεις, τότε είναι μια τεχνική χημείας πάγκου. Οι αναλυτικές μέθοδοι περιλαμβάνουν τιτλοδότηση, βαρυμετρική ανάλυση, δοκιμές φλόγας και δοκιμές σφαιριδίων βόρακα. Δείγματα στοιχείων ή ενώσεων μπορούν επίσης να παρασκευαστούν στον πάγκο εργασίας. Ο πειραματισμός ή απλά η ανάμειξη πραγμάτων για να δούμε τι συμβαίνει, είναι συχνά μια δραστηριότητα πάγκου και πολλές σημαντικές ανακαλύψεις συνεχίζουν να γίνονται με αυτόν τον τρόπο.
Αναλυτικές μέθοδοι
Μεγάλο μέρος της χημείας αφορά την ανάλυση: τη διερεύνηση ενός δείγματος υλικού για να προσδιοριστεί ποια στοιχεία ή ενώσεις περιέχει. Ενώ υπάρχουν όργανα, όπως φασματόμετρα, που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εκτέλεση λεπτομερών αναλύσεων, υπάρχει επίσης μια μεγάλη ποικιλία από απλές δοκιμές πάγκου που μπορούν να γίνουν απλά με ανάμειξη μίας ή δύο ουσιών ή με θέρμανση κάτι σε φλόγα Bunsen. Αυτές οι διαδικασίες μπορεί να είναι ντεμοντέ, αλλά δεν απαιτούν ακριβό εξοπλισμό και μπορούν να διδάξουν στους μαθητές πολλά για τη χημεία. Στο παρελθόν, οδήγησαν σε σημαντικές ανακαλύψεις, όπως η ανακάλυψη νέων στοιχείων.
Η τιτλοδότηση — μερικές φορές αποκαλούμενη ογκομετρική ανάλυση — είναι μια μέθοδος που χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης μιας διαλυμένης ένωσης. Για παράδειγμα, εάν ένας χημικός θέλει να μάθει πόσο υδροχλωρικό οξύ υπάρχει σε ένα διάλυμα σε νερό, μπορεί να προσθέσει ένα αλκαλικό διάλυμα, όπως υδροξείδιο του νατρίου, γνωστής συγκέντρωσης έως ότου το προκύπτον διάλυμα είναι ουδέτερο. Στη συνέχεια είναι δυνατός ο υπολογισμός της συγκέντρωσης του υδροχλωρικού οξέος από τον όγκο του διαλύματος υδροξειδίου του νατρίου που χρησιμοποιείται.
Η βαρυμετρική ανάλυση βασίζεται στη μάζα και όχι στον όγκο και περιλαμβάνει τη ζύγιση της ένωσης ή του στοιχείου που ενδιαφέρει, μετά την απομόνωση από ένα δείγμα. Για παράδειγμα, για να ανακαλύψει την ποσότητα ενός μετάλλου που υπάρχει σε ένα μετάλλευμα, ένας χημικός μπορεί πρώτα να διαλύσει το μετάλλευμα σε ένα οξύ και στη συνέχεια να προσθέσει μια βάση που αντιδρά με το μέταλλο για να σχηματίσει μια ένωση που δεν είναι διαλυτή. Αυτό θα βγει από το διάλυμα ως λεπτή σκόνη γνωστή ως ίζημα, η οποία μπορεί στη συνέχεια να φιλτραριστεί και να ζυγιστεί. Στη συνέχεια, είναι δυνατό, γνωρίζοντας τα ατομικά βάρη του μετάλλου και των άλλων στοιχείων στην καταβυθισμένη ένωση, να προσδιοριστεί πόσο μέταλλο υπήρχε στο μετάλλευμα.
Μια δοκιμή φλόγας βασίζεται στα χρώματα που παράγονται όταν ορισμένα μέταλλα θερμαίνονται έντονα σε μια φλόγα Bunsen. Για παράδειγμα, το βάριο θα δώσει πράσινο, το στρόντιο, κόκκινο και το καίσιο, μπλε. Η δοκιμή πραγματοποιείται συνήθως χρησιμοποιώντας ένα σύρμα πλατίνας με ένα μικρό βρόχο στο άκρο, το οποίο χρησιμοποιείται για τη λήψη μικρής ποσότητας του δείγματος και την εισαγωγή του στη φλόγα.
Ένας άλλος τρόπος ανίχνευσης μετάλλων είναι η δοκιμή σφαιριδίων βόρακα. Ξανά χρησιμοποιώντας ένα συρμάτινο βρόχο πλατίνας, μια μικρή ποσότητα βόρακα (τετραβορικό νάτριο), τήκεται σε φλόγα Bunsen και στη συνέχεια χρησιμοποιείται για να πάρει μια μικρή ποσότητα του δείγματος. Αυτό το μείγμα στη συνέχεια λιώνεται ξανά στη φλόγα για να σχηματιστεί μια μικρή, στρογγυλή χάντρα. Τα μέταλλα που υπάρχουν στο δείγμα θα παράγουν χάντρες διαφορετικών χρωμάτων. Το χρώμα εξαρτάται επίσης από το τμήμα της φλόγας στο οποίο θερμαίνεται το σφαιρίδιο και το σφαιρίδιο μπορεί να αλλάξει χρώμα καθώς κρυώνει. Από τα χρώματα που παράγονται, είναι συχνά δυνατό να εντοπιστεί ποιο μέταλλο υπάρχει.
Προετοιμασία δειγμάτων χημικών ουσιών
Οι μέθοδοι πάγκου μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την παρασκευή ή τον καθαρισμό δειγμάτων συγκεκριμένων χημικών ουσιών. Η απόσταξη είναι μια κοινή τεχνική. Ένα μείγμα υγρών με διαφορετικά σημεία βρασμού — για παράδειγμα, νερό και αιθανόλη — μπορεί να διαχωριστεί τοποθετώντας το σε μια φιάλη συνδεδεμένη με συμπυκνωτή ή σε αποστακτήρα και θερμαίνοντάς το σε θερμοκρασία πάνω από το σημείο βρασμού του ενός, αλλά χαμηλότερη το σημείο βρασμού του άλλου. Το υγρό με το χαμηλότερο σημείο βρασμού εξατμίζεται και μπορεί να συμπυκνωθεί και να συλλεχθεί.
Η καθίζηση είναι μια άλλη μέθοδος που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρασκευή μιας χημικής ουσίας που είναι αδιάλυτη στο νερό. Ένα καθαρό δείγμα ανθρακικού ασβεστίου (CaCO3), για παράδειγμα, μπορεί να παρασκευαστεί με ανάμειξη ενός διαλύματος μιας διαλυτής ένωσης ασβεστίου — όπως το χλωριούχο ασβέστιο (CaCl2) — με ένα διάλυμα ενός διαλυτού ανθρακικού — όπως το ανθρακικό νάτριο (Na2CO3), σε ένα ποτήρι. Το ανθρακικό ασβέστιο σχηματίζει ένα ίζημα στον πυθμένα του ποτηριού ζέσεως. Το άλλο προϊόν της αντίδρασης, το χλωριούχο νάτριο (NaCl), το οποίο είναι διαλυτό, θα μπορούσε να ληφθεί με εξάτμιση του εναπομείναντος υγρού. Αυτή η μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρασκευή πολλών διαφορετικών ενώσεων.
Το ΠΑΓΚΑΚΙ
Η χημεία πάγκου πήρε το όνομά της από τον παραδοσιακό εργαστηριακό πάγκο εργασίας. Βρίσκονται τόσο σε βιομηχανικά όσο και σε ακαδημαϊκά εργαστήρια και σχεδόν όλοι όσοι μαθαίνουν τις φυσικές επιστήμες θα εργαστούν σε ένα από αυτά τα παγκάκια κάποια στιγμή. Συνήθως είναι ανθεκτικά στους λεκέδες, στη θερμότητα και στη διάβρωση, έτσι ώστε οι χημικές διαρροές και τα λανθασμένα πειράματα να μην προκαλούν σημαντική ζημιά και μπορεί να είναι εξοπλισμένα με εξόδους αερίου στις οποίες μπορεί να συνδεθεί ένας καυστήρας Bunsen. Ορισμένοι πάγκοι εργασίας περιβάλλονται επίσης από συστήματα εξαερισμού γνωστά ως απορροφητήρες καπνού για την προστασία των χρηστών από τα τοξικά αέρια που μπορεί να απελευθερωθούν κατά τη διάρκεια ορισμένων χημικών αντιδράσεων.