Chaque laboratoire a un creuset, savez-vous comment l'utiliser ?

Une cuvette est un récipient ou une poêle à fondre fabriqué en matériaux refractaires extrêmement résistants (comme l'argile, le quartz, l'argile porcelaine ou des métaux difficiles à fondre). Elle est principalement utilisée pour l'évaporation, la concentration ou la cristallisation des solutions, ainsi que pour la combustion des substances solides.

Cuvette et sa méthode d'utilisation

Lorsque des solides doivent être chauffés avec un feu vif, un creuset doit être utilisé. Lors de l'utilisation d'un creuset, le couvercle est généralement placé obliquement sur celui-ci pour éviter que l'objet chauffé ne saute hors du creuset et permettre à l'air d'entrer et de sortir librement en cas de réactions d'oxydation possibles. Étant donné que la base du creuset est très petite, il est généralement nécessaire de le placer sur un trépied en argile pour qu'il soit directement chauffé par le feu. Le creuset peut être placé verticalement ou obliquement sur le trépied en fer, et peut être positionné selon les besoins de l'expérience. Après avoir chauffé le creuset, il ne doit pas être immédiatement placé sur une table métallique froide pour éviter qu'il ne se casse à cause du refroidissement rapide. Il ne doit pas non plus être mis immédiatement sur une table en bois pour éviter d'endommager la table ou de provoquer un incendie. La méthode correcte consiste à le laisser refroidir naturellement sur le trépied en fer, ou à le placer sur un réseau en asbeste pour un refroidissement lent. Veuillez utiliser des pinces à creuset pour manipuler le creuset.

1. Utilisations principales :

(1) Évaporation, concentration ou cristallisation des solutions.

(2) Combustion de substances solides.

2. Précautions d'utilisation :

(1) Peut être chauffé directement, ne pas refroidir brusquement après le chauffage, et peut être manipulé avec des pinces à creuset.

(2) Placer le creuset sur un trépied en fer lorsqu'il est chauffé.

(3) Remuer pendant l'évaporation ; utiliser la chaleur résiduelle pour évaporer lorsque presque sec.

3. Les creusets peuvent être divisés en trois catégories : creusets en graphite, creusets en argile et creusets métalliques.

Description détaillée des creusets couramment utilisés en laboratoire

01 Creuset en platine

La platine, également appelée or blanc, est plus coûteuse que l'or. Elle est souvent utilisée en raison de ses nombreuses propriétés excellentes. La platine a un point de fusion de 1774 °C et des propriétés chimiques stables. Elle ne subit aucune transformation chimique après combustion dans l'air, ni absorption d'humidité. La plupart des réactifs chimiques n'ont aucun effet corrosif sur elle.

1. Caractéristiques :

La capacité à résister à la corrosion par l'acide hydrofluorique et les carbonates alcalins fondus est une propriété importante du platine qui le distingue du verre et de la porcelaine. Par conséquent, il est souvent utilisé pour la combustion de précipitation, la pesée, la fusion d'échantillons avec de l'acide hydrofluorique et le traitement de fusion des carbonates. Le platine est légèrement volatil à haute température et nécessite une correction après une longue période de combustion. Un platine d'une surface de 100 cm2 perd environ 1 mg lorsqu'il est brûlé à 1200℃ pendant 1 heure. Le platine est essentiellement non volatil en dessous de 900℃.

2. L'utilisation d'ustensiles en platine doit se conformer aux règles suivantes :

(1) Des systèmes stricts doivent être établis pour la collecte, l'utilisation, la consommation et le recyclage du platine.

(2) Le platine est doux, même les alliages contenant une petite quantité de rhodium et d'iridium sont relativement mous, il ne faut donc pas utiliser trop de force en manipulant les ustensiles en platine pour éviter toute déformation. Lors du retrait du matériau fondu, n'utilisez pas d'objets tranchants tels que des bâtons en verre pour gratter les ustensiles en platine afin d'éviter d'endommager la paroi intérieure ; ne plongez pas brusquement des ustensiles en platine chauds dans l'eau froide pour éviter qu'ils ne se fissurent. Les creusets ou récipients en platine déformés peuvent être redressés à l'aide d'un modèle en eau correspondant à leur forme (mais les parties en carbure de platine fragile doivent être corrigées avec une force uniforme).

(3) Lors du chauffage de récipients en platine, ils ne doivent pas entrer en contact avec tout autre métal, car la platine forme facilement des alliages avec d'autres métaux à haute température. Par conséquent, les creusets en platine doivent être placés sur un trépied en platine ou un support en céramique, argile, quartz, etc. pour la combustion. Ils peuvent également être placés sur une plaque de chauffe électrique ou un four électrique avec une plaque en amiantes pour le chauffage, mais ils ne doivent pas entrer en contact direct avec des plaques en fer ou des fils du four électrique. Les pinces à creuset utilisées doivent être munies de têtes en platine. Des pinces en nickel ou en acier inoxydable ne peuvent être utilisées qu'à basses températures.

3. Méthodes de nettoyage des récipients en platine :

Si les récipients en platine ont des taches, ils peuvent être traités avec de l'acide chlorhydrique ou de l'acide nitrique seul. Si cela ne fonctionne pas, on peut faire fondre du pyrosulfate de potassium dans le récipient en platine à une température plus basse pendant 5 à 10 minutes, puis verser le matériau fondu et faire bouillir le récipient en platine dans une solution d'acide chlorhydrique. S'il n'est toujours pas efficace, vous pouvez essayer de faire fondre avec du carbonate de sodium, ou frotter doucement avec du sable fin humide (passant par un tamis de 100 mailles, c'est-à-dire une maille de 0,14 mm).

02 Crucible en or

L'or est moins cher que le platine et n'est pas corrodé par les hydroxydes métalliques alcalins et l'acide fluorhydrique, il est donc souvent utilisé pour remplacer les ustensiles en platine. Cependant, l'or a un point de fusion plus bas (1063°C), donc il ne peut pas résister à une combustion à haute température et doit généralement être utilisé en dessous de 700°C. Le nitrate d'ammonium a un effet corrosif notable sur l'or, et l'aqua regia ne doit pas entrer en contact avec les ustensiles en or. Les principes d'utilisation des ustensiles en or sont fondamentalement les mêmes que ceux des ustensiles en platine.

03 Crucible en argent

1. Caractéristiques

Les ustensiles en argent sont relativement bon marché et ne sont pas corrodés par l'hydroxyde de potassium (sodium). Dans l'état fondu, ils ne sont corrodés qu'à peine au bord proche de l'air.

Le point de fusion de l'argent est de 960 °C, et la température de fonctionnement est généralement inférieure à 750 °C. Il ne peut pas être chauffé directement au feu. Après chauffage, une couche d'oxyde d'argent se forme à la surface, qui est instable à haute température mais stable en dessous de 200 °C. Le creuset en argent sorti tout juste d'une haute température ne doit pas être refroidi immédiatement avec de l'eau froide pour éviter les fissures.

L'argent réagit facilement avec le soufre pour former du sulfure d'argent, donc les substances contenant du soufre ne peuvent pas être décomposées et brûlées dans le creuset en argent, et les agents sulfurants alcalins ne sont pas autorisés à être utilisés.

Les sels métalliques fondus d'aluminium, de zinc, d'étain, de plomb, de mercure, etc., peuvent rendre le creuset en argent fragile. Les creusets en argent ne sont pas utilisés pour faire fondre le borax.

Lors de l'utilisation de flux de peroxyde de sodium, il convient uniquement pour la sinterisation, pas pour la fonte.

2. Extraction et lavage

N'utilisez pas d'acide lors de l'extraction du matériau fondu, en particulier un acide concentré. Lors du nettoyage des ustensiles en argent, une solution légèrement bouillante d'acide chlorhydrique dilué (1+5) peut être utilisée, mais il n'est pas recommandé de chauffer les ustensiles dans l'acide pendant une longue période.

La masse du creuset en argent change après combustion, donc il n'est pas adapté pour peser les précipités.

04 Creuset en nickel

Le point de fusion du nickel est de 1450℃, et il s'oxyde facilement lorsqu'il est brûlé dans l'air, donc les creusets en nickel ne peuvent pas être utilisés pour la combustion et la pesée des précipités.

Le nickel possède une bonne résistance à l'érosion par les substances alcalines, il est donc principalement utilisé pour le traitement de fusion des flux alcalins en laboratoire.

1. Contrôle de la température

Les flux alcalins tels que l'hydroxyde de sodium et le carbonate de sodium peuvent être fondus dans un creuset en nickel, et leur température de fusion n'excède généralement pas 700°C. L'oxyde de sodium peut également être fondu dans un creuset en nickel, mais la température doit être inférieure à 500°C et le temps doit être court, sinon la corrosion sera importante, augmentant la teneur en sels de nickel apportés dans la solution et devenant des impuretés dans la détermination.

2. Attention particulière

Les solvants acides tels que le pyrosulfate de potassium et le sulfate d'hydrogène de potassium, ainsi que les solvants contenant des sulfures, ne peuvent pas être utilisés dans les creusets en nickel. Si des composés sulfurés doivent être fondus, cela doit se faire dans un environnement oxydant avec un excès de peroxyde de sodium. Les sels métalliques d'aluminium, de zinc, d'étain et de plomb, lorsqu'ils sont à l'état fondu, peuvent rendre les creusets en nickel fragiles. L'argent, le mercure, les composés de vanadium et le borax ne doivent pas être chauffés dans des creusets en nickel. Les nouveaux creusets en nickel doivent être calcinés pendant plusieurs minutes à 700 °C avant utilisation pour éliminer les taches de graisse et former un film d'oxyde sur leur surface afin d'allonger leur durée de vie. Les creusets traités doivent être de couleur verte sombre ou grise-noir. Ensuite, ils doivent être lavés avec de l'eau bouillante avant chaque utilisation. Si nécessaire, ajoutez une petite quantité d'acide chlorhydrique, faites bouillir un moment, puis rincez avec de l'eau distillée et séchez avant utilisation.

05 Creuset en fer

L'utilisation de la cruche en fer est similaire à celle de la cruche en nickel. Elle n'est pas aussi durable que la cruche en nickel, mais elle est bon marché et plus adaptée pour fondre le peroxyde de sodium, ce qui peut remplacer la cruche en nickel.

La cruche en fer ou la cruche en acier à faible teneur en silicium doit être passivée avant utilisation. Tout d'abord, trempez-la dans de l'acide chlorhydrique dilué, puis frottez-la doucement avec du papier de verre fin, rincez-la avec de l'eau chaude, puis trempez-la dans une solution mélangée de 5 % d'acide sulfurique + 1 % d'acide nitrique pendant quelques minutes, puis rincez-la à l'eau, séchez-la, et brûlez-la à 300~400℃ pendant 10 min.

Cruche en polytétrafluoroéthylène 06

1. Caractéristiques

Le polytétrafluoroéthylène est un plastique thermoplastique de couleur blanche, avec une sensation grasse, des propriétés chimiques stables, une bonne résistance à la chaleur, une bonne résistance mécanique, et une température de travail maximale de 250℃.

Généralement utilisée en dessous de 200℃, elle peut remplacer les ustensiles en platine pour traiter l'acide fluorhydrique.

À l'exception du sodium fondu et du fluor liquide, il résiste à la corrosion de tous les acides concentrés, des alcalis et des oxydants forts. Il ne change pas même lorsqu'il est bouilli dans l'acide nitrique concentré. On peut l'appeler le « roi » des plastiques en termes de résistance à la corrosion.

Les creusets en polytétrafluoroéthylène avec des couvercles en acier inoxydable sont utilisés pour le traitement thermique sous pression des échantillons minéraux et la digestion des matériaux biologiques. Le polytétrafluoroéthylène possède de bonnes propriétés diélectriques et peut être découpé et transformé.

2. Attention particulière

Cependant, il se décompose rapidement au-dessus de 415℃ et libère du gaz toxique de trifluorure d'isobutylène.

07Creuset en porcelaine

Les ustensiles en porcelaine utilisés en laboratoire sont en réalité des céramiques émaillées. Ils ont un point de fusion élevé (1410℃) et peuvent résister à la combustion à haute température. Par exemple, les cruchons en porcelaine peuvent être chauffés jusqu'à 1200℃. Après combustion, leur masse change très peu, ce qui les rend souvent utiles pour la combustion et la pesée des précipités. Les cruchons en porcelaine de type haut peuvent traiter des échantillons dans des conditions hermétiques à l'air.

Remarques :

Le coefficient de dilatation thermique des ustensiles en porcelaine utilisés en laboratoire est de (3~4)×10-6. Les récipients en porcelaine à paroi épaisse doivent éviter les changements soudains de température et un chauffage inégal lors des opérations d'évaporation et de combustion à haute température pour prévenir les fissurations.

Les récipients en porcelaine sont plus stables face aux réactifs chimiques tels que les acides et les bases que les récipients en verre, mais ils ne doivent pas entrer en contact avec l'acide fluorhydrique. Les cruchons en porcelaine ne résistent pas à la corrosion par la soude caustique et le carbonate de sodium, surtout lors de leurs opérations de fusion.

En utilisant certaines substances qui ne réagissent pas avec la porcelaine, comme l'oxyde de magnésium (MgO) et la poudre de carbone, comme remplissages, et en utilisant du papier filtre quantitatif pour envelopper le flux alcalin dans le creuset en porcelaine afin de fondre et traiter les échantillons silicatés, on peut partiellement remplacer les produits en platine. Les récipients en porcelaine ont des propriétés mécaniques solides et sont peu coûteux, ce qui explique leur large utilisation.

08Crucible en corindon

Le corindon naturel est presque de l'alumine pure. Le corindon artificiel est fabriqué par frittage à haute température de l'alumine pure. Il résiste aux hautes températures, a un point de fusion de 2045℃, une grande dureté, et une bonne résistance à la corrosion par les acides et les bases.

Précautions

Les cruches en corindon peuvent être utilisées pour la fonte et le frittage de certains flux alcalins, mais la température ne doit pas être trop élevée et le temps doit être aussi court que possible. Dans certains cas, elles peuvent remplacer les cruches en nickel et en platine, mais elles ne doivent pas être utilisées lors de la mesure de l'aluminium si celui-ci interfère avec la mesure.

09Crucibles en corindon

Le verre de quartz transparent est fabriqué par fusion à haute température de cristaux naturels incolores et transparents. Le quartz translucide est fait de quartz veineux pur naturel ou de sable de quartz. Il est translucide car il contient de nombreux bulles qui ne sont pas éliminées pendant la fusion. Les propriétés physiques et chimiques du verre de quartz transparent sont meilleures que celles du quartz translucide. Il est principalement utilisé pour fabriquer des instruments en verre de laboratoire et des instruments optiques.

Le coefficient de dilatation thermique du verre de quartz est très faible (5,5×10-7), soit seulement un cinquième de celui du verre ultra-résistant.

Ainsi, il peut résister à des variations rapides de température. Lorsque le verre de quartz transparent est chauffé jusqu'à incandescence, il ne se casse pas lorsqu'il est plongé dans l'eau froide.

La température de ramollissement du verre de quartz est de 1650℃, ce qui confère une grande résistance à la chaleur.

Les creusets en quartz sont souvent utilisés pour fondre des flux acides et du sodium thiosulfate, et la température d'utilisation ne doit pas dépasser 1100℃. Il possède une très bonne résistance à l'acide. À l'exception de l'acide fluorhydrique et de l'acide phosphorique, toute concentration d'acide réagit rarement avec le verre en quartz, même à haute température.

Le verre en quartz n'est pas résistant à la corrosion par l'acide fluorhydrique, mais l'acide phosphorique peut également réagir avec lui au-dessus de 150℃. Les solutions fortement basiques, y compris les carbonates de métaux alcalins, peuvent également corroder le quartz, mais la corrosion est lente à température ambiante et s'accélère lorsque la température augmente.

Les instruments en verre de quartz ressemblent aux instruments en verre en apparence, ils sont incolores et transparents, mais plus coûteux, plus fragiles et se cassent plus facilement que les instruments en verre. Il faut faire preuve de précaution lors de leur utilisation. Ils sont généralement stockés séparément des instruments en verre et conservés correctement.

Utilisation des creusets en chimie analytique

Les creusets en céramique d'une capacité de 10 à 15 ml sont couramment utilisés dans l'analyse quantitative de la chimie analytique. Ils sont généralement utilisés pour faire réagir complètement l'analyte à haute température, puis le mesurer quantitativement par la différence de masse avant et après.

La céramique est hygroscopique, il est donc nécessaire de sécher strictement le creuset avant utilisation et de le peser sur une balance analytique. Parfois, l'analyte est filtré avec du papier filtre sans cendres et placé dans le creuset avec le papier filtre ; ce dernier se décompose complètement dans un environnement à haute température et n'affecte pas le résultat. Après un traitement à haute température, le creuset et son contenu sont séchés et refroidis dans un dessiccateur spécial, puis pesés, en utilisant des pinces à creuset propres tout au long du processus.