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[分享] 为什么化学实验仪器不用塑料的?

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发表于 2025-3-2 20:58 | 显示全部楼层 |阅读模式
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发表于 2025-3-2 20:59 | 显示全部楼层
我太喜欢用塑料了。
水溶液反应,量大,两个反应液都有5公升,混起来10公升。
我接手时,继承来了康宁的5公升和10公升大玻璃瓶。可以看下图感受一下:



康宁5L玻璃瓶,$164.90一个,质量杠杠的



10L的估计康宁懒得放图,这是Cole-Parmer的,形状一样,$127一个

可是你知道用这几个瓶子是多么痛苦吗???
我加水溶解都是靠10公斤的大秤,这5L的玻璃瓶放上去自重就1.3公斤了,加满水6.3公斤,圆溜溜的根本抱不动啊!!!
等我好不容易把俩反应液混到了10L的瓶子里,进行到接下来的过滤操作,我得把这带水12公斤的瓶子横抱着,精准地往漏斗里慢慢倒液体啊!!
所以我做一次反应就PTSD了,塑料烧杯请安排上!



聚丙烯做的,烧杯嘴方便倒液体,把手设计便于使用

如上图的PP塑料烧杯,自重不到1斤,摔不碎撞不坏,烧杯嘴方便倒液体,巨大的把手方便抓握,便宜好用,它不香吗???
所以回答就是,只不过因为你做的化学实验不能或者不必要用塑料罢了。在我看来,只要是水系甚至醇类,非强氧化性的东西,不用加热到100多度,没有抽真空的需求,塑料容器完全可以扛。上面的PP烧杯都可以121度高压釜灭菌了,不过我觉得做生物的同道们搞蛋白啥的都是微克起步,也用不到10公升的烧杯——除非是切了100只小鼠的肝脏需要提取啥蛋白?
玻璃和塑料相比,有两大优点,一个硬伤,一个轻伤:

  • 玻璃可以兼容几乎任何有机溶剂,而很多塑料遇到很猛的氯仿之流都会有溶胀之类的问题。
  • 玻璃耐受的温度比塑料高得多。
  • 玻璃和氢氟酸完全不兼容,无论浓度高低。
  • 玻璃会被浓的碱溶液腐蚀,特别是温度升高时程度很严重,很容易导致磨砂的玻璃接口粘在一起。
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发表于 2025-3-2 20:59 | 显示全部楼层
其实我挺喜欢题主这个想法的……我是很希望有那么一天,搞到高温条件下还能耐酸耐碱耐溶剂的塑料而且生产成本还低到足可工业化生产仪器用的,最起码我在实验室就不用担心东西砸地上砸坏了,每次砸了东西觉得给实验室造成了损失真是良心受谴责……
目前的话,除了平时部分用聚四氟的部件以外,我觉得塑料对于有机砖工来说其实挺不友好的,不光是酸碱的问题,麻烦的是可能会有部分塑料的成分溶解到体系当中,造成不必要的麻烦。
我不是全合成方向的,但想象一下做全合成的同志用新买的塑料容器做第四十步反应,旋干到手20毫克产物,打个核磁发现了塑料成分的峰,才发现反应过程中塑料成分溶解在溶剂中了……想想都觉得心好痛。
我手头上的一个负面例子是氘代氯仿的取用。我们实验室一度使用过100ml装的氘代氯仿。以前还是年轻幼稚太简单,打核磁的时候直接用塑料滴管取氘氯。次数多了以后滴管成分溶解到氘氯当中,氘氯被污染。然后用那瓶氘氯打核磁的时候,在0-1之间,永远有奇异的杂峰……应该是每次滴管伸进去都溶了一丁点,然后日久天长积累的结果。
用塑料去做反应容器这事,除了成本以外,还要考虑各种条件,类似于强腐蚀性溶剂加热回流之类的条件,塑料能不能扛住,还有塑料加工过程中残余添加剂会不会溶解在溶剂中,诸如此类的各种问题。感觉从成本和工艺角度考虑,都是有困难的。
顺便提一下其实后来被教了下取氘氯的正确操作,操作应该是准备两根洁净玻璃滴管,其中一根上端套上胶头,用这根有胶头的滴管吸上氘氯,把液体加到另一根滴管上端,氘氯通过滴管从下方加到核磁管当中,不知道描述清楚没有。这种操作可以保证氘氯不被污染。假设只用一根玻璃滴管,吸了直接加,会有点怕滴管头不小心碰到核磁管,那就可能造成对氘氯的污染了。


新年第一个答案居然是在飞机上发的,真是个怪异的开头……
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发表于 2025-3-2 21:00 | 显示全部楼层
耐酸耐碱不假,关键化学实验室不只有酸碱啊,还有大量有机溶剂啊。
塑料的可以装大部分水溶液,但是遇到有机溶剂就出事了啊。
比如聚氯乙烯的杯子,装了二氯甲烷就分分钟融掉了。~~~~(>_<)~~~~
还有啊,即使不溶,塑料里面基本上都有塑化剂的,做反应的时候小分子进去一点给你反应捣乱一下,就呵呵了。作原料的大反应还好说,要是筛条件的时候这些客观因素都是要排除在外的啊!
塑料毕竟是有机物,不耐热,加热的反应就又呵呵了。
虽然部分塑料透明性能非常好(比玻璃好),但是容易被划伤,而且还有紫外吸收,因此一些测量的也是用玻璃甚至石英。
反观我大玻璃,澄清透明无污染,不溶难化耐高温。实在是实验室必备之选啊。
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发表于 2025-3-2 21:00 | 显示全部楼层
只是目前,能符合透明、耐高温(500℃以下)、耐腐蚀这三个条件的材料中,玻璃最便宜而已。所以化学实验常见的烧器以玻璃材质为主。
聚四氟乙烯也符合耐腐蚀耐高温的条件,只是不透明且价格相对昂贵,所以应用范围稍窄。实验室里用的量器、容器等有大量塑料材质的。只接触非腐蚀性溶剂的器皿,普通的聚丙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯材质都可以。除了塑料,不锈钢、石英、陶瓷也都以做成化学实验器具,就要看具体使用场景了。一般陶瓷和石英适合500℃以上的高温加热,不锈钢适合做成强度要求比较高的部件。
另外,聚合物材料跟玻璃相比还有一个缺点,就是有些时候粘上有机物以后会很难清理。而且相对于玻璃,各种聚合物材料硬度会比较低,长时间使用会有很多划痕,尤其是常年刷洗会严重磨损,不够耐用。
所以,玻璃器皿在化学实验室里最常见,主要有廉价、耐用、易清洁、透明、可加热、耐腐蚀等优点。
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发表于 2025-3-2 21:00 | 显示全部楼层
题主不要随便“自以为”,想了解就多去查查不同聚合物材料的性质。
每种材料都因其不同特性而被使用到不同场合,可谓物尽其用。那耐热性来说吧,一般100度以下可以用聚丙烯,稍高一点的话可以用聚四氟,不过一方面聚四氟不透明,另一方面耐热性总归还是不如玻璃,因而温度更高时需要用玻璃仪器,而当温度进一步提高到八九百度的时玻璃也不能满足要求,则需要考虑石英或者陶瓷材料。
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