Какие инструменты используются в химии?

Химия опирается на четыре основные группы инструментов: посуда для хранения и смешивания веществ, измерительные инструменты по объему, массе и температуре, отопительное и защитное оборудование для запуска реакций и молекулярные модели для визуализации структур, которые невозможно увидеть невооруженным глазом. Типичная химическая лаборатория средней школы использует от 30 до 50 различных типов инструментов из этих четырех групп: от простой пробирки до цифровых аналитических весов с точностью до 0,001 грамма.

Ниже приводится практическое описание того, что включает в себя каждая категория, почему школы выбирают определенные материалы и чем учебные инструменты отличаются от лабораторного оборудования исследовательского уровня.

Четыре основные категории, необходимые каждой химической лаборатории

Прежде чем покупать какой-либо отдельный товар, полезно увидеть полную картину. Инструменты преподавания химии обычно разделены на четыре функциональные группы, и хорошо оборудованный класс обеспечивает оптимальное соотношение всех четырех, а не перерасход средств только на одну.

Химическая посуда: инструменты, используемые чаще всего

По данным аудита школьных лабораторий, на химическую стеклянную посуду приходится наибольшая доля ежедневного использования в любом классе, часто более 60 процентов от общего времени работы с инструментами. Боросиликатное стекло (класс расширения 3,3) является отраслевым стандартом, поскольку оно выдерживает термические удары при температуре до примерно 165 градусов Цельсия при внезапном изменении температуры без растрескивания.

Школы, закупающие химическую посуду оптом, обычно смешивают боросиликатные предметы для задач, связанных с отоплением, с натриево-известковым стеклом для основного хранения, что снижает себестоимость единицы продукции без ущерба для безопасности инструментов, соприкасающихся с открытым пламенем.

Приборы измерения и контроля

Учебное измерительное оборудование — это то, что превращает качественную демонстрацию в количественный эксперимент. В современном классе традиционные инструменты обычно сочетаются как минимум с одним цифровым датчиком, чтобы помочь учащимся сравнить ручной и автоматический сбор данных.

• Цифровой баланс: читаем до 0,01 г или 0,001 г для лабораторий стехиометрии по массе.
• Термометр или датчик температуры: Диапазон температур от минус 10 до 110 градусов Цельсия охватывает большинство реакций в классе.
• pH-метр или универсальный индикаторный комплект: используется в установках кислотно-основного титрования и анализа почвы или воды.
• Градуированный цилиндр: более точный, чем стакан, для измерения объемов жидкости.
• Таймер и секундомер: необходим для экспериментов по скорости реакции, сравнивающих влияние концентрации или температуры.

Для младших классов многие школы переходят на компактные научные наборы, в которых уменьшенные весы, термометр и набор пипеток объединены в один футляр, что уменьшает вероятность поломки и упрощает хранение между занятиями.

Модели и серии инструментов для преподавания химии

Помимо физической посуды, модели преподавания химии помогают учащимся визуализировать кристаллические решетки, молекулярную геометрию и промышленные процессы, которые невозможно наблюдать напрямую. Приведенный ниже набор представляет собой образец из каталога поставщиков инструментов и моделей для обучения химии, используемых в программах средней и профессионально-технической химии.

Рекомендуемая серия моделей для преподавания химии

Подборка моделей структурных и промышленных процессов, которые обычно хранятся вместе со стандартными инструментами обучения химии для демонстрации в классе.

Модель ковалентного кристалла алмаза Кристаллическая структура

Модель кристаллической структуры графита Кристаллическая структура

Молекулярная модель углерода 60 (C60) Молекулярная модель

Модель металлической кристаллической структуры Кристаллическая структура

Модель доменной печи для производства чугуна Модель промышленного процесса

Обогревательное, защитное и вспомогательное оборудование

Ни один набор инструментов для обучения химии не будет полным без оборудования, обеспечивающего безопасность нагревания и обращения с ним. Это также категория, в которую школы чаще всего недостаточно инвестируют, несмотря на то, что она напрямую влияет на безопасность в классе.

Лабораторные инструменты за пределами стеклянной посуды

Помимо стеклянной посуды и защитного снаряжения, полностью оборудованный химический кабинет включает в себя более широкую категорию лабораторных инструментов и аппаратов, а также инструменты, используемые на уроках биологии, такие как учебный микроскоп для изучения кристаллов, осадков и органических образцов под увеличением. Стойки для реторты, зажимы, проволочная сетка, щипцы и эксикаторы дополняют поддерживающий аппарат, который удерживает все остальное на месте во время эксперимента.

Как школам следует выбирать инструменты преподавания химии

Команды закупок получают максимальную долгосрочную выгоду, проверяя четыре вещи, прежде чем заказывать школьные учебные пособия и расходные материалы в больших количествах.

1. Класс материала: убедитесь, что стеклянная посуда боросиликатная 3.3 для любого предмета, соприкасающегося с прямым пламенем.
2. Сертификация: ищите производственные стандарты ISO 9001 и, при необходимости, отчеты об испытаниях CE или SGS.
3. Учебный план соответствует: согласовывать молекулярные модели и наборы инструментов с конкретной учебной программой, будь то базовая связь или продвинутая органическая химия.
4. Запасной запас: отдавайте предпочтение поставщикам, которые могут пополнять запасы отдельных частей стеклянной посуды, а не только полных комплектов, поскольку в действующей лаборатории поломка является обычным явлением.

Правильное сочетание этого сочетания означает, что в классе химии можно проводить последовательные и безопасные демонстрации в течение многих лет, используя стеклянную посуду в качестве ежедневной рабочей лошадки, измерительные приборы, предоставляющие данные, защитное оборудование, защищающее учащихся, и обучающие модели, облегчающие понимание невидимой структуры материи.