Giới thiệu
Một phòng thí nghiệm hóa học thông thường được trang bị nhiều thiết bị hỗ trợ phân tích và pha trộn hóa chất, thuốc thử, thử nghiệm và sản xuất một số hợp chất quan trọng. Nổi bật trong số những thiết bị này là Nồi nấu kim loại thí nghiệm. Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về đặc tính, chức năng, ứng dụng và lợi ích của chúng trong phòng thí nghiệm hóa học.
Nồi nung thí nghiệm là gì?
Nồi nung trong phòng thí nghiệm là loại bình được sử dụng để đốt, làm tan chảy và trộn các hợp chất hóa học hoặc chất kim loại trên lò nung hoặc đèn Bunsen.
Những vật chứa này có điểm nóng chảy cao và có thể chịu được nhiệt độ rất cao.
Nhờ độ bền và độ dai, chúng có thể giữ vật liệu an toàn trong suốt quá trình nung chảy. Đặc tính độc đáo này giúp chúng nổi bật trong ngành gốm sứ hiện đại.
Nồi nấu thí nghiệm là thiết bị thiết yếu cho hoạt động bình thường của phòng thí nghiệm hóa học nhờ tính đa dạng trong sử dụng và những ưu điểm vượt trội. Chúng có hình dạng như một chiếc bát với nắp đậy và giá đỡ phù hợp. Nắp đậy được lắp lỏng lẻo để khí thoát ra ngoài trong quá trình thí nghiệm.
Nhờ những tiến bộ về công nghệ, các nồi nấu thí nghiệm hiện nay có nhiều loại vật liệu, hình dạng, kích thước và chiều cao khác nhau để phù hợp với mục đích sử dụng của bạn.
Vật liệu dùng cho nồi nấu thí nghiệm
Việc lựa chọn vật liệu phù hợp khi sản xuất nồi nấu thí nghiệm là điều cần thiết cho bất kỳ hoạt động nào bạn định thực hiện trong phòng thí nghiệm và do đó, chúng ta sẽ xem xét nhiều loại vật liệu khác nhau được sử dụng trong sản xuất nồi nấu thí nghiệm, bao gồm:
Niken
Niken tinh khiết cao có thể được sử dụng để chế tạo các chén nung thí nghiệm với bề mặt được đánh bóng cao. Chúng có thể chịu được nhiệt độ trên 500°C, giúp chúng chống lại các hóa chất mạnh như axit clohydric dạng khí và clo. Tuy nhiên, chúng thường có mức độ kháng thấp đối với axit clohydric, axit sunfuric và axit hữu cơ.
Vì vậy, bạn cần lưu ý rằng khi tiến hành thí nghiệm với các vật liệu có chứa những chất này thì không thể sử dụng nồi nấu kim loại Niken.
Thép cacbon
Những chiếc nồi nấu kim loại này tương đối rẻ và có thể được chế tạo từ thép hợp kim thấp. Chúng có thể chịu được nhiệt độ lên đến 500°C. Tuy nhiên, chúng dễ bị gỉ sét.
Polytetrafluoroetylen (PFTE)
PFTE nguyên chất có thể dùng để chế tạo các nồi nấu thí nghiệm không bị nứt, có thể chịu được nhiệt độ từ 196°C đến 280°C
PFTE trơ về mặt hóa học và do đó đảm bảo các nồi nấu thí nghiệm có bề mặt sạch và mịn.
Sứ
Các chén nung thí nghiệm làm bằng sứ có thể chịu được nhiệt độ lên tới khoảng 1050°C. Chúng cũng có thể chịu được những thay đổi nhiệt độ đột ngột.
Các hóa chất như axit hầu như không ảnh hưởng đến các chén nung sứ thí nghiệm này do thành phần cấu tạo mạnh của chúng. Chén nung sứ là một trong những loại chén nung rẻ nhất hiện nay. Tuy nhiên, chúng không tương thích với muối kiềm và hydro florua.
Bạch kim
Ngày nay, người ta phát hiện ra bạch kim sở hữu nhiều đặc tính độc đáo liên quan đến các nồi nấu thí nghiệm. Điều này khiến các nhà sản xuất không còn lựa chọn nào khác ngoài việc sử dụng nó để chế tạo các nồi nấu thí nghiệm tiêu chuẩn có thể chịu được nhiệt độ lên đến 1200°C. Các nồi nấu thí nghiệm bằng bạch kim có khả năng chống gỉ nhờ tính trơ về mặt hóa học.
Thép không gỉ
Thép không gỉ là một trong những thiết bị nung trong phòng thí nghiệm dễ vỡ nhất, ngoài nồi nung sứ. Chúng phù hợp nhất cho các ứng dụng đông lạnh.
Các loại nồi nấu thí nghiệm
Hiện nay có nhiều loại nồi nấu kim loại khác nhau, bao gồm:
-
Hoa hồng
Những chiếc nồi nung thí nghiệm này không có nắp đậy và không được tráng men.
-
Hình dạng rộng
Những chiếc nồi nấu kim loại này có thành ngắn, thấp và nông. Chúng có đường kính rộng ở bề mặt ngoài và đường kính nhỏ hơn ở đáy.
-
Gooch
Các lò nung Gooch được biết đến là có đĩa thủy tinh frit với đáy được đục lỗ kỹ.
-
Nhựa đường
Các loại nồi nấu kim loại này cũng có đáy đục lỗ. Chúng được tráng men từ trong ra ngoài, ngoại trừ bề mặt đáy và vành ngoài.
-
Hình thức cao
Nồi nấu kim loại cao có phần lồi ra ngoài, hơi nhô ra ngoài, thành nồi cao, do đó có tên gọi là nồi nấu kim loại cao. Nồi nấu kim loại cao được tạo hình bằng một lỗ có đường kính nhỏ dần khi thu hẹp dần về phía đáy.
-
Đáy xốp
Những nồi nấu này có một đĩa xốp đúc sẵn. Đĩa này có xu hướng tạo ra độ xốp ổn định và lưu lượng dòng chảy ổn định.
Chức năng của nồi nấu thí nghiệm
Các nồi nung thí nghiệm có nhiều chức năng khác nhau, một số chức năng đó là:
-
Phân tích trọng lượng: Đây là một quy trình liên quan đến việc đo sự thay đổi khối lượng bằng vật chứa trong nồi nấu kim loại. Đây là một kỹ thuật phân tích trong đó nồi nấu kim loại đóng vai trò quan trọng nhờ tính ổn định và khả năng chịu nhiệt của chúng.
-
Phản ứng và đun nóng hóa chất: Nhiệt độ cực đại là chuẩn mực cho các phản ứng khác nhau trong phòng thí nghiệm hóa học. Do đó, các chén nung thí nghiệm rất hữu ích như những vật chứa thích hợp để chứa các chất cần thiết cho rất nhiều phản ứng và quy trình phân tích này.
-
Sự nóng chảy của vật liệu và chất kim loại: Quá trình nấu chảy kim loại và một số hợp kim đòi hỏi nhiệt độ cao, và vật chứa duy nhất có thể thực hiện quá trình này một cách an toàn là các nồi nấu kim loại trong phòng thí nghiệm. Điều này là do chúng có điểm nóng chảy cao một cách vô lý.
Ứng dụng của nồi nấu kim loại trong phòng thí nghiệm
Nồi nấu thí nghiệm là thiết bị quan trọng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực và ngành công nghiệp khác nhau. Chúng ta sẽ xem xét một số loại nồi nấu thí nghiệm sau:
Khoa học luyện kim
Các nồi nung thí nghiệm có thể được sử dụng trong luyện kim để:
-
Tinh chế kim loại có giá trị
Các kim loại quý như Vàng và Bạc có thể được tinh chế từ quặng của chúng bằng cách sử dụng các nồi nấu kim loại đặt trong lò nung cực nóng. Sau khi được tinh chế, những kim loại này có thể được sử dụng để chế tạo đồ trang sức, đồ điện tử, cúp thể thao, v.v.
-
Sản xuất hợp kim bền hơn
Nồi nấu kim loại trong phòng thí nghiệm đã giúp sản xuất ra các hợp kim tuyệt vời được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp hàng không, xây dựng và kiến trúc trên toàn thế giới. Điều này là do khả năng chịu được nhiệt độ rất cao cần thiết trong quá trình nấu chảy và kết hợp nhiều kim loại khác nhau.
Phòng thí nghiệm Hóa học
Nếu không có nồi nấu kim loại, các nhà khoa học sẽ không thể nấu chảy hoặc trộn lẫn các nguyên tố hoặc hợp chất. Các vật chứa trong nồi nấu kim loại rất cần thiết trong:
-
Phân tích môi trường
Các mẫu môi trường có thể được phân tích chính xác với sự trợ giúp của nồi nấu kim loại trong phòng thí nghiệm hóa học. Bằng cách nào? Chúng là vật chứa đựng các mẫu này. Các thí nghiệm như "Ashing" cho thấy tầm quan trọng của nồi nấu kim loại trong hóa học.
-
Sản xuất vật liệu mới
Nồi nấu kim loại có thể được sử dụng để nấu chảy và trộn lẫn các nguyên tố và hợp chất khác nhau để tạo ra vật liệu siêu dẫn hoặc bán dẫn mới. Các vật liệu siêu dẫn và bán dẫn này có khả năng chịu nhiệt độ cao.
-
Khám phá thuốc mới
Nồi nấu kim loại có thể được sử dụng để đun nóng và phản ứng nhiều loại hóa chất với nhau, do đó, chúng đóng vai trò quan trọng trong việc khám phá ra các loại thuốc và phân tử mới. Để có được những khám phá mới, các nhà khoa học phải có khả năng khám phá nhiều phân tử mới và đưa ra các loại thuốc tăng cường để chống lại các bệnh phổ biến ở người. Nồi nấu kim loại đảm bảo việc pha trộn các hóa chất này để tạo ra những khám phá mới là khả thi.
Ngành công nghiệp bán dẫn
Nồi nung được áp dụng trong:
-
Khám phá các tính chất của chất bán dẫn
Nhiệt độ cao và chất bán dẫn là đồng nghĩa. Do đó, để xác định các đặc tính và khả năng của vật liệu bán dẫn, cần có nồi nấu kim loại để giữ các vật liệu này cố định trong quá trình thử nghiệm và phân tích của các nhà khoa học.
-
Phát triển gốm sứ tiên tiến
Vật liệu gốm tiên tiến được nấu chảy và định hình hoàn chỉnh nhờ các lò nung giữ chúng cố định. Sau đó, những vật liệu gốm tiên tiến này được sử dụng cho các mục đích như cấy ghép y tế, cách điện và sản xuất thiết bị điện tử.
Xu hướng thị trường hiện tại
Do sự gia tăng của công nghiệp hóa và nhu cầu toàn cầu về nồi nấu thí nghiệm ngày càng tăng, quy mô thị trường toàn cầu ước tính đạt $1,2 tỷ vào năm 2023 và dự kiến sẽ đạt $1,8 tỷ vào năm 2032, với Tốc độ Tăng trưởng kép Hàng năm (CAGR) là 4,6% trong thời gian nói trên. Nhu cầu về vật liệu hiệu suất cao trong các ứng dụng công nghiệp khác nhau là yếu tố chính thúc đẩy sự tăng trưởng bùng nổ của thị trường nồi nấu thí nghiệm.
Bảo trì lò nung thí nghiệm
Chúng tôi đã xác định rằng chén nung thí nghiệm là một phần quan trọng của phòng thí nghiệm hóa học. Điều này có nghĩa là chúng cần được chăm sóc và bảo dưỡng kỹ lưỡng sau mỗi lần sử dụng để duy trì hiệu suất chất lượng cao. Dưới đây là một số mẹo bạn có thể làm theo để bảo trì thiết bị phòng thí nghiệm vô cùng quan trọng này:
-
Rửa sạch chúng bằng nước lạnh để loại bỏ bất kỳ chất cặn bã nào như huyết tương
-
Ngâm trong chất khử trùng tốt
-
Loại bỏ vật liệu bề mặt bằng cách sử dụng bàn chải lông không mài mòn
-
Ngâm lại các chén nung trong vài phút
-
Rửa sạch ba lần bằng nước khử ion để loại bỏ hết cặn chất tẩy rửa
-
Để ráo nước trên giá
-
Sử dụng lò nướng không khí nóng hoặc để ở nơi sạch sẽ để khô tự nhiên.
Câu hỏi thường gặp
Nên vệ sinh lò nung thí nghiệm bao lâu một lần?
Luôn vệ sinh và bảo quản cẩn thận sau mỗi lần sử dụng trong thí nghiệm hoặc kiểm tra. Điều này giúp kéo dài tuổi thọ và đảm bảo hiệu quả.
Thuốc thử là gì?
Thuốc thử là chất được sử dụng để tạo ra phản ứng hóa học.
Có sự khác biệt giữa thiết bị và máy móc không?
Đúng vậy, trong khi thiết bị là những đồ vật cần thiết để thực hiện một nhiệm vụ thì máy móc là tập hợp các đồ vật cần thiết cho một nhiệm vụ cụ thể.
Phần kết luận
Trong thời đại công nghiệp hóa và phát triển vượt bậc của thế giới khoa học, nồi nấu kim loại vẫn là một thiết bị quan trọng trong việc thực hiện các khám phá và thí nghiệm hóa học hiện đại. Tầm quan trọng và tính đa dạng trong ứng dụng của nó trong phòng thí nghiệm hóa học đã khiến nó trở nên vô cùng giá trị.