فيديو الدرس: الأدوات العلمية الكيمياء • الصف الأول الثانوي

نسخة الفيديو النصية

في هذا الفيديو، سوف نتعلم كيف نحدد الأدوات المعملية المختلفة، ونعلم كيف ومتى يجب أن نستخدمها. لنبدأ بإلقاء نظرة على الوسائل المختلفة المتاح لنا استخدامها في عمليات التسخين داخل المعمل.

إحدى الوسائل المستخدمة في عمليات التسخين، بالطبع، هو موقد بنسن. وموقد بنسن يتصل بصنبور غاز عبر أنبوب مطاطي. ونستخدم في المعتاد أنابيب مطاطية ذات جدران رقيقة في توصيل الموقد بصنابير الغاز. أما الأنابيب المطاطية ذات الجدران السميكة فتستخدم في التفريغ. وعندما نفتح صنبور الغاز، يغذي موقد بنسن غاز أشبه بالميثان أو أحيانًا خليط من البيوتان والبروبان. يمكننا حينئذ استخدام شظية مشتعلة أو عود ثقاب في إشعال موقد بنسن.

وبمجرد أن يشتعل موقد بنسن، يتاح لنا اختيار درجة حرارة اللهب المستخدم في التجربة. إذا كانت فتحة الهواء مفتوحة بالكامل في موقد بنسن، فهذا يعني حدوث احتراق تام للغاز. وهذا يعطينا لهبًا أزرق اللون. هذا اللهب ساخن جدًّا ويمكن أن يحدث ضوضاء صاخبة نوعًا ما. وإذا أدرنا الصمام حول موقد بنسن، فإننا نستطيع بذلك إغلاق فتحة الهواء، وينتج عن هذا لهب أصفر برتقالي فاتح. أحيانًا يشار إلى هذا اللهب باسم اللهب الآمن. نظرًا لأن فتحة الهواء تكون مغلقة، لا يحصل موقد بنسن على كمية كبيرة من الأكسجين. وهذا يعني حدوث احتراق غير تام للغاز. واللهب الناتج عن هذا أقل سخونة بكثير وأكثر أمانًا لاستخدامه في إجراء التجارب. ولا يحدث ضوضاء صاخبة مثل اللهب الأزرق.

ستلاحظ أنك إذا حاولت تسخين الزجاجيات باستخدام هذا اللهب الآمن، يتلوث سطحها بالسخام. وهذا ناتج عن الاحتراق غير التام للغاز. وبصفة عامة، يستخدم اللهب الأزرق الساخن في عمليات التسخين. وبمجرد أن ننتهي من تسخين شيء ما، يجب أن ننتقل إلى اللهب الأصفر الآمن. وبالطبع، إذا لم تعد بحاجة إلى موقد بنسن، فمن الأسلم إغلاقه تمامًا عن طريق إغلاق صنبور الغاز.

تذكر أنك إذا قمت بتسخين الزجاجيات فوق اللهب، أيًّا كان نوعه، يجب أن تتحرى السلامة عن طريق استخدام الملقط، والإمساك بالزجاجيات من الطرف المقابل للطرف الذي تحاول تسخينه. ووجه الفتحة دائمًا بعيدًا عن الأشخاص المحيطين بك، وتأكد من عدم وجود أي شيء قابل للاشتعال بالقرب من موقد بنسن. وهذا يعني أن تبعد الورق، وأن تحرص على عدم ارتداء أي رداء له أطراف متدلية، وكذلك ربط الشعر إلى الوراء.

وإذا كنت بحاجة إلى تسخين شيء ما لبعض الوقت، فربما يجدر بك استخدام الحامل الثلاثي القوائم. وهذا الحامل له ثلاثة قوائم. لكن قائمين فقط من الثلاثة مرسومان في هذا الرسم التوضيحي، والحامل موضوع فوق موقد بنسن. وتوجد فتحة أعلى الحامل الثلاثي القوائم. لذا، إذا أردنا وضع إحدى الزجاجيات فوق هذا الحامل، يجب أن نضع فوق فتحته شبكة سلكية. ومن ثم يمكننا وضع شيء مثل كأس زجاجية أو دورق مخروطي فوق الشبكة السلكية.

وبالطبع، لا تنس في أي وقت تستخدم فيه موقد بنسن، سواء كنت تستعين بحامل ثلاثي القوائم أم لا، أنك يجب أن تضع الموقد فوق قاعدة عازلة للحرارة. هذا لأنه من المرجح أن تزداد سخونة الجزء السفلي من الموقد، ويتعين عليك حماية سطح المنضدة التي تعمل عليها. لا تنس أيضًا أن سخونة الحامل الثلاثي القوائم والشبكة السلكية ستزداد. لذا، ضع هذا في اعتبارك عندما تهم بإزالة أدواتك بعد انتهاء التجربة.

ليس موقد بنسن الطريقة الوحيدة المستخدمة في التسخين داخل المعمل. ففي بعض التجارب، قد يكون من الأفضل استخدام لوح التسخين. وأحيانًا يطلق عليه لوح التسخين المتحرك. يتكون هذا اللوح من سطح معدني للتسخين موجود عند الجزء العلوي، ومقياس مدرج للحرارة يتحكم في درجة حرارة اللوح، وعادة ما يوجد مقياس آخر يتيح لك تغيير سرعة تحريك الخليط. وتتمثل آلية عمل هذا المقياس في تغيير سرعة دوران المغناطيس الدوار الموجود داخل لوح التسخين. وهذا بدوره يغير من سرعة دوران القضيب المغناطيسي المتحرك داخل وعاء التفاعل.

لوح التسخين خيار أفضل من موقد بنسن في الحالات التي تتطلب استمرار التسخين لفترة طويلة، أو تتطلب التحريك، أو عند استخدام مواد قابلة للاشتعال. وبالطبع، إذا كنت تستخدم مادة قابلة للاشتعال، فإن آخر شيء تود القيام به هو إجراء عملية التسخين فوق لهب مكشوف. وفي هذه الحالة، يكون استخدام لوح التسخين هو الخيار الأكثر أمانًا.

والآن، بعد أن استعرضنا أدوات التسخين، لنلق نظرة على أدوات القياس. توجد طرق مختلفة كثيرة لقياس المواد الصلبة والسوائل والغازات داخل المعمل. فنحن نستخدم الموازين في قياس المواد الصلبة، وفي أحيان نادرة نستخدمها في قياس السوائل أيضًا. تقيس أنواع الموازين المختلفة المواد بمستويات دقة متفاوتة. وأحد الموازين الأكثر شيوعًا هو الميزان الحساس الثنائي الأعداد العشرية الذي يقيس الكتلة حتى منزلتين عشريتين. ومن أجل القياس الدقيق جدًّا، يمكنك استخدام الميزان الحساس الرباعي الأعداد العشرية. وهذا النوع الأخير من الموازين الحساسة يوضع عادة داخل حاوية زجاجية لحمايته.

وإلى جانب استخدام الميزان، ستحتاج إلى وعاء مخصص للوزن أو وعاء ذي عنق مفتوح وملعقة صغيرة. هذه الملاعق تشبه ملاعق الطهي، ولها أشكال وأحجام مختلفة، بحيث يمكنك اختيار الأنسب من بينها. لن نستعرض في هذا الفيديو كيفية استخدام الموازين.

ولقياس السوائل، لدينا مجموعة متنوعة من الأدوات. بعض الكئوس الزجاجية يوجد على جانبها علامات مدرجة تحدد الحجم. وقد تظن أن بإمكانك استخدامها في قياس السوائل. ولكن مثل هذا النوع من الكئوس الزجاجية غير دقيق بالمرة، ولا ينبغي أن تستخدمها في قياس السوائل. لدينا أيضًا المخبار المدرج، وأحيانًا يطلق عليه أسطوانة القياس. ويتوافر هذا النوع بأحجام عديدة صغيرة وكبيرة، تتراوح سعتها بين واحد ملليلتر وحتى 25 أو 50 ملليلترًا. وهي دقيقة بدرجة معقولة ومناسبة لقياس غالبية السوائل. ومع ذلك، نحتاج أحيانًا إلى المزيد من الدقة. ولهذا الغرض، يمكننا استخدام الماصة.

بعض الماصات عبارة عن أنبوب مستقيم توجد عليه خطوط. ويسمى هذا النوع الماصة المدرجة. ومثل المخبار المدرج، تتوافر هذه الماصات بأحجام مختلفة. وتتوافر أيضًا بنسب دقة مختلفة. ولهذا، بعض الماصات يمكن أن تكون دقيقة للغاية. وإذا كنت بحاجة إلى كمية دقيقة جدًّا من السوائل ولكن بسعة أكبر قليلًا، فيجدر بك استخدام الماصة الحجمية. وهي أشبه بالماصة المدرجة، إلا أنها منتفخة عند المنتصف ويوجد عليها خط واحد فقط. وعادة ما يكون هذا الخط قرب قمتها. وتتوافر هذه الماصات بأحجام أكبر، تصل إلى 25 ملليلترًا.

وإذا لم تكن متأكدًا من الكمية الدقيقة للسائل التي تحتاج إلى البدء بها، ولكنك بحاجة إلى قياس دقيق للكمية التي ستستخدمها، يجدر بك استخدام السحاحة. وهذه الأداة مفيدة حين يتعين عليك إضافة كمية قليلة من السائل في كل مرة، ولكن يتعين عليك أيضًا أن تعرف بدقة الكمية التي استخدمتها في نهاية التجربة، كما في تجربة المعايرة مثلًا.

أما وقد ألقينا نظرة على كيفية قياس المواد الصلبة والسوائل، فماذا عن قياس الغازات؟ إحدى أسهل طرق قياس الغاز هي استخدام محقنة الغاز. يمكنك ببساطة استخدام أنبوب يتصل أحد طرفيه بوعاء التفاعل، واستخدام المكبس والتدريج الموجود على جانب المحقنة في قياس حجم الغاز الذي تستخدمه في التفاعل. يمكنك أيضًا استخدام المخبار المدرج المقلوب أو الأسطوانة المدرجة المقلوبة في معدات إزاحة الغازات. وهذا سيفي بالغرض رغم صعوبته قليلًا.

ذكرنا بالفعل عدة أنواع للزجاجيات، إلا أن هناك أنواعًا أخرى كثيرة. لنلق نظرة عليها الآن. لعل أحد أشهر الزجاجيات الكيميائية هو أنبوب الاختبار، وكذلك شبيهه الأكبر حجمًا، أنبوب الغليان. وكلاهما مفيد عند إجراء التجارب بكميات صغيرة من السوائل. وكما يوحي الاسم، إذا كنت بصدد إجراء عملية تسخين، فمن الأفضل استخدام أنبوب الغليان حيث توجد به مساحة أكبر قليلًا للارتجاج والفقاعات.

فيما يلي بعض الأمثلة الأخرى على الزجاجيات التي تحوي السوائل. أولًا، لدينا دورق إرلنماير، الذي يسمى أحيانًا بالدورق المخروطي، بسبب شكله المخروطي. والشكل المميز لهذا الدورق يجعله مثاليًّا في تفاعلات السوائل الفوارة؛ هذا لأن القاعدة العريضة والعنق الضيق يقللان من احتمالية تناثر السائل إلى الخارج. الكئوس الزجاجية شائعة الاستخدام أيضًا، ورغم أنها غير مناسبة للسوائل الفوارة، فإنها مناسبة جدًّا لاحتواء الكثير من السوائل المختلفة وأحيانًا المواد الصلبة كذلك. ولهذه الكأس عنق واسع، وبالتالي فهي مفيدة لاستخدامها في وزن الأشياء، أو كحاوية نفايات، أو في تخزين المواد التي ستحتاج إليها في وقت لاحق من تجربتك. وبالطبع، كما هي الحال مع كثير من الأنواع الأخرى من الزجاجيات، إذا كنت ستخزن شيئًا في الكأس الزجاجية، تأكد من وضع ملصق باسمه. توجد في معمل الكيمياء سوائل كثيرة عديمة اللون، ولا تريدها بالطبع أن تختلط عليك.

بعد ذلك، لدينا الدورق المستدير القاع. وهذا الدورق مناسب لإجراء التجارب الأكثر تعقيدًا بعض الشيء، أو التفاعلات التي نحتاج فيها إلى توصيل زجاجيات أخرى، مثل المكثف. يحيط بالمكثفات دثار مائي للتبريد. وهذا يساعد في تكثيف أي أبخرة قد تتصاعد من الدورق المستدير القاع. دورق آخر يشبه المستدير القاع، هو الدورق المسطح القاع. الشكلان متطابقان تقريبًا، باستثناء القاع المسطح. وهذا يجعل ارتكازه على المنضدة أو السطح أسهل كثيرًا. لكي تجعل الدورق المستدير يرتكز بأمان، عليك أن تضع تحته شيئًا مثل حلقة من الفلين. وإلا فسينقلب الدورق ببساطة.

من الزجاجيات الأخرى المفيدة والمستخدمة في المعمل، القمع. ويمكننا استخدام ورقة ترشيح، إذا أردنا تصفية أحد السوائل من الجسيمات الصلبة. أو يمكننا استخدام القمع دون ورقة الترشيح لمنع انسكاب السوائل عند نقلها من وعاء إلى آخر.

وإذا أردنا فحص الجسيمات التي قمنا بإزالتها أو القيام بإجراء آخر على سطح ضحل، يمكننا في هذه الحالة استخدام زجاجة ساعة أو طبق بتري. زجاجة الساعة عبارة عن وعاء زجاجي ضحل. وهي مفيدة لفحص البلورات، أو تجفيف المواد الصلبة، أو ربما لترك كمية صغيرة من السائل حتى تتبخر. طبق بتري مشابه لزجاجة الساعة، باستثناء أن له غطاء في المعتاد، وقاعه مستو، لا مقعر.

بعد ذلك، لدينا الدورق الحجمي. وهذا الدورق مفيد إذا تعين عليك إعداد محلول بحجم معين أو تركيز معين. تتوافر هذه الدوارق بأحجام متنوعة، وقرب قمتها جميعًا يوجد خط يحدد لك بالضبط الموضع الذي تتوقف عنده عن إضافة السائل ليصل إلى حجم معين. وعادة ما يأتي معها سدادة أو غطاء يوضع عند القمة لمنع السائل من الانسكاب أو التبخر.

بعد أن استعرضنا كل هذه الزجاجيات، نحتاج الآن إلى بعض الأدوات التي تساعد في إبقائها ثابتة. إذن، لنلق نظرة على أدوات الدعم. عرضنا بالفعل حلقة الفلين، التي تساعد في دعم الدورق المستدير القاع. ولكن ماذا نستخدم إذا أردنا دعم عدد من أنابيب الاختبار؟ لهذا الغرض، نستخدم حامل أنابيب الاختبار. إذا نظرت من الجنب إلى هذا الحامل، تجد أنه أشبه بحرف ‪”Z”‬‏. عند الجزء العلوي، توجد فتحات عديدة لأنابيب الاختبار على اختلاف أعدادها وأحجامها، وأحيانًا توجد فتحات لأنابيب الغليان أيضًا.

بعد ذلك، لدينا الحامل. يتكون هذا الحامل من قاعدة معدنية ثقيلة وعمود رأسي. أحيانًا، يطلق عليه الحامل ذو الماسك لأننا عادة نضع ماسكًا على العمود الرأسي. ولكي نثبت الماسك بالحامل، سنحتاج إلى صامولة دوارة. كن حذرًا بخصوص كيفية تثبيت الصامولة الدوارة بالحامل. توجد طريقة صحيحة وطريقة خطأ.

هنا، الصامولة الدوارة السفلية مقلوبة رأسًا على عقب. تخيل أنك تثبت شيئًا بالصامولة الدوارة على وضعها المقلوب، فإذا انفك البرغي، فسيسقط ما تحاول تثبيته على الأرض بكل سهولة وتحدث أضرار جسيمة. أما في الرسم التوضيحي للوضع الصحيح للصامولة الدوارة، فيمكنك أن ترى أن البرغي إذا انفك، فإن ما تحاول تثبيته سيسقط برفق على الأرجح داخل الصامولة، لا على الأرض. وبالطبع، يعد الماسك هو أحد أشهر الأشياء التي يتم تثبيتها بالصامولة الدوارة. والماسك ضروري لحمل كافة أنواع الزجاجيات المختلفة. تأكد من عدم المبالغة في إغلاق الماسك حتى لا تنكسر الزجاجيات. وإذا كنت تثبت شيئًا في وضع أفقي، فاجعل الطرف الثابت من الماسك بالأسفل. وهذا يعني أن الزجاجيات في وضعها الأفقي تستقر برفق على الماسك، ولا تخاطر بإغلاق الماسك على نحو مبالغ فيه، وبالتالي كسر ما تحاول تثبيته.

ويمكنك إدخال حلقات معدنية داخل الصامولة الدوارة. وهذا يمكنك من إمساك الزجاجيات المخروطية، مثل قمع الفصل. وحين تثبت أية أداة على الحامل، تأكد دومًا من أن وزن الأداة المعملية يتدلى فوق القاعدة الثقيلة. ولا تضع أداتك في الجهة المقابلة أبدًا، لأن هذا قد يؤدي إلى سقوط الحامل وإحداث أضرار جسيمة.

استعرضنا بعضًا من أشهر الأدوات المستخدمة في المعمل. بالطبع، هناك الكثير من الأدوات الأخرى. لذا، إذا صادفت أداة لا تعرفها في المعمل، فاحرص على أن تسأل قبل استخدامها.

فلنلخص الآن النقاط الرئيسية. لتسخين المواد، لدينا موقد بنسن ولوح التسخين. عند استخدام موقد بنسن، يجب أن نستخدم دومًا قاعدة عازلة للحرارة. ويمكننا استخدام حامل ثلاثي القوائم أو شبكة سلكية أو ملقط، على حسب التجربة. ولقياس السوائل، يمكننا استخدام السحاحة أو الماصة أو المخبار المدرج. ولقياس الغازات، لدينا محقنة الغاز. أما لقياس المواد الصلبة، فلدينا أنواع مختلفة من الموازين.

وتتضمن الزجاجيات الأخرى التي استعرضناها في هذا الفيديو أنبوب الاختبار، وأنبوب الغليان، والكأس الزجاجية، والدورق المستدير القاع، والدورق المسطح القاع، والقمع، وزجاجة الساعة أو طبق بتري، والدورق المخروطي. وأخيرًا، بالنسبة إلى أدوات الدعم، لدينا حلقة الفلين، وحامل أنابيب الاختبار، والماسك، والصامولة الدوارة، والحامل. وعندما تستخدم الصامولة الدوارة والماسك، احرص على تثبيتهما بالطريقة الصحيحة.