Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Панель інструментів: Створення домашньої наукової лабораторії

У вікні Make: Online Toolbox ми зосереджуємося переважно на інструментах, які летять під радаром більш звичайного інструментального покриття: глибокі проекти, інструменти для створення інструментів, дивні, або спеціальні інструменти, унікальні для торгівлі або ремесла, які можуть бути корисними в інших місцях, інструментах і техніки, про які ви не знаєте, але коли ви це зробите, і включіть їх у свій робочий процес, ви будете дивуватися, як ви коли-небудь жили без них. І, в дусі часу, ми звертаємо пильну увагу на інструменти, які ви можете отримати на дешевих, зробити себе, або відновити.

Я подумав, що для місяця громадянської науки я б відтворив перші дві частини цього твору з кімнати Make: Science. Вона базується на матеріалі, що спочатку опублікований у дивовижному заголовку Make: Books Ілюстрований посібник з експериментів з домашньої хімії: Всі лабораторії, лекції немаєРоберт Брюс Томпсон і ще не опубліковані Ілюстрований посібник з розслідувань криміналістики: розкрийте докази у вашому будинку, лабораторії або підваліРоберт Брюс Томпсон і Барбара Фрітчман Томпсон. Остаточну статтю в серії «Хімікати на дешевих» можна знайти тут.

Як і в більшості захоплень та інших організованих заходів, якщо ви збираєтеся займатися домашньою наукою, бажано мати спеціальне місце для цього. Але виділені лабораторні простори жодним чином не є необхідними. Зрештою, коли більшість людей думають про домашню науку, образ, який приходить на розум, - це дитина, що працює з хімією, встановленою за кухонним столом. Навіть якщо кухонний стіл є єдиним доступним місцем для роботи, ви можете отримати багато домашньої науки.

Але перш ніж оселитися на кухонному столі, серйозно розгляньте інші можливі місця для вашої домашньої лабораторії. Звичайно, вам доведеться вибирати між використанням кухонного столу і взагалі без лабораторії. У цьому випадку зробіть все можливе з тим, з чим ви повинні працювати. Ось деякі речі, про які потрібно подумати, коли ви вибираєте місце для домашньої лабораторії.

Лічильник простору Навіть експерименти з мікромасштабами вимагають дивно великої кількості робочого простору. Окрім простору для самого експерименту, вам знадобиться місце для балансу, мікроскоп і приладдя, лабораторний ноутбук, тимчасовий простір для будь-яких хімікатів, які ви використовуєте, і так далі. Розгляньте 10 квадратних футів (1 квадратний метр) лічильника або настільного простору як абсолютний мінімум, і більше краще. Ідеальна установка сформована як фотографічна темна кімната або кухня кухня, з мокрою стороною і сухою стороною. Мокра сторона використовується для виконання фактичних експериментів, а суха сторона для зберігання та зважування хімічних речовин, запису спостережень у вашому ноутбуці і так далі.

Захист робочих поверхонь

Деякі з хімічних речовин, з якими ви працюєте, можуть забруднити або іншим чином пошкодити дерев'яні або ламінатні робочі поверхні. Ми захищаємо наші робочі поверхні, які є стандартними кухонними ламінатами, покриваючи їх гумовими нековзними килимами, які доступні в різних розмірах і товщинах в магазинах. Ми також ставимо старий рушник ванни між вершиною зустрічного та гумового мат. Килимок забезпечує гладку, рівну, хімічно стійку робочу поверхню, а старий рушник поглинає будь-які рідини, які витікають з килимки.

Наш радник д-р Марія Червенак - експерт з фарб та покриттів. Ми запитали її та іншого радника, доктора Пол Джонса, чи існувала яка-небудь фарба, яка могла б бути використана для захисту поверхонь від більшості лабораторних хімікатів. Коротка відповідь «не дійсно». Стандартні фарби та покриття на основі латексу, поліуретану та епоксиду пропонують досить хороший захист від багатьох реагентів і розчинників, включаючи розбавлені реагенти, що використовуються в більшості експериментів у цій книзі. Однак вони забезпечують менший захист (або відсутність) захисту від сильних кислот або основ або деяких органічних розчинників.

Тим не менш, як прокоментував доктор Джонс, краще, ніж жоден захист, і в певному сенсі ви можете вважати ці фарби абляційними покриттями. Саме покриття може розчинятися або бути з'їденим сильною хімічною речовиною, але це може захистити нижню поверхню досить довго, щоб розбавити, витерти або нейтралізувати розливу. Якби ми використовували дерев'яний робочий стіл або подібну поверхню, то на нього наносили б кілька товстих покриттів на основі епоксидного покриття або фарбу підлоги, а потім захищали його гумовим килимом і рушником.

Навіть якщо ви приймаєте обґрунтовані запобіжні заходи і працюєте обережно, це майже неминуче призведе до того, що на певному етапі ви розливаєте щось неприємне на робочу поверхню. Це хороший аргумент для вибору робочої поверхні, яка є витратною. Якщо ви їсте отвори в листі з фанери або ДСП, це дешево і легко замінити. Якщо ви їсте дірки у вашій шайбі / сушарці, можливо, вам доведеться пояснювати.

Зберігання Важливо мати надійне місце для зберігання вашого обладнання та хімічних речовин - особливо тих хімічних речовин, які є токсичними, легкозаймистими або іншим чином небезпечними - і щоб ваше приміщення для зберігання в лабораторії не було спільним із загальними предметами домашнього ужитку, особливо з продуктами харчування та напоями. Переконайтеся, що діти та домашні тварини не можуть потрапити в небезпечне обладнання та хімікати. Якщо у вас є лише неповна робота у вашій робочій зоні, зберігайте обладнання та хімікати в ваннах Rubbermaid або аналогічних контейнерах, якщо це можливо, під замком і ключем.

Виділяйте токсичні, легкозаймисті, реакційноздатні та агресивні хімікати в окремі контейнери або шафи відповідно до їх кольорових кодів для зберігання. Кухонні контейнери Gladware, Tupperware або Rubbermaid доступні в різних розмірах, виготовлені з хімічно стійкого пластику і мають кришки, що закриваються. Вони є відмінним вибором для розділення хімічних речовин за типом. Ви також можете використовувати важкі пластикові мішки-морозильники для ізоляції окремих хімічних речовин або сумісних груп хімічних речовин у великому контейнері для зберігання. (Так, на малюнку 1 показані деякі надзвичайно токсичні хімічні речовини, які я придбав під час роботи над книгою домашньої криміналістики).

Рисунок 1. Зберігати небезпечні хімічні речовини, розділені за типом, з іншими сумісними хімічними речовинами

Окремі лабораторії

Якщо це взагалі можливо, тримайте свій мікроскоп і його приладдя в робочій зоні окремо від місця, де ви проводите мокру хімію. Наприклад, наша основна лабораторія знаходиться в підвалі, але наш мікроскоп встановлений на другому столі в моєму кабінеті.

Вентиляція Деякі експерименти дають дим, сильні запахи або навіть токсичні пари. Важливо мати деякі засоби для провітрювання робочої зони і виснаження цих газів на відкритому повітрі. Ідеальним рішенням є формальний лабораторний витяжний капот, але відкрите вікно з портативним витяжним вентилятором часто може служити цій меті. Для експериментів, які виробляють багато диму або диму, працюйте на відкритому повітрі.

Освітлення

Небезпечно працювати в поганому освітленні. Як підліток, моя перша домашня лабораторія була розташована в темному кутку підвалу, і у мене було більше, ніж одна аварія, перш ніж я встановив деякі люмінесцентні світильники. Переконайтеся, що ваша робоча зона добре освітлена. Якщо підвісне освітлення недостатнє або не існує, використовуйте настільні лампи, лампи затискачів або інші портативні джерела світла.

Електричні ємності

Ви можете обійтися без електрики, крім освітлення, але дуже зручно мати одну або кілька електричних ємностей у межах легкої досяжності від вашої робочої поверхні. Якщо ці розетки не захищені, встановіть переривники ланцюга.

Вода і каналізація

Хоча це не є необхідним, для домашньої лабораторії надзвичайно зручно мати доступ до проточної води та каналізаційного підключення. Якщо це неможливо, придбайте велику пляшку для використання в якості водопостачання. 5-галонові пластикові пакети, що використовуються у водяних охолоджувачах, ідеально підходять, але ви можете замінити перероблені 2-літрові содові пляшки. Завдяки пробці, трубці та затискачі можна створити сифон, щоб доставити воду за потребою. Використовуйте велике пластикове відро, ванну або аналогічний контейнер для відпрацьованих рідин і випорожнюйте їх після кожної лабораторної сесії.

Підлоги

Навіть якщо ви надзвичайно обережні, рано чи пізно ви зобов'язані щось розлити. Закон Мерфі говорить, що те, що ви розливаєте, буде корозійним або сильно забарвленим, і потраплятиме туди, де ви не хочете, щоб воно падало. Якщо підлога є килимовим або іншим уразливим матеріалом, то ваш чоловік, батьки або інші особи не будуть розважатися. Лист вінілу або лінолеуму - найкращий матеріал для підлоги для домашньої лабораторії, хоча склоподібна плитка і подібні пружні матеріали також хороші. Якщо підлога є бетонна, розглянути його фарбування епоксидної підлогової фарби, щоб запобігти його від пофарбованих або поглинання пролитої хімії.

Ми маємо рідко використовувану другу кухню в нашому підвалі гостьовий номер, який є ідеальною домашньої лабораторії. Не всім пощастило мати кімнату або навіть куточок, який можна присвятити лабораторії. На щастя, існує багато альтернатив.

Кухня

Давайте спочатку виведемо це з шляху. Кухня може здатися ідеальним місцем для лабораторії на умовах неповного робочого часу. Зазвичай є багато лічильника і місця для зберігання, гаряча і холодна вода, хороше освітлення, велика кількість електричних розеток, еластичні підлоги, а витяжний вентилятор над плитою може служити витяжним шафом. Насправді, якщо ви не обмежуєтеся використанням тільки небезпечних хімічних речовин, кухня є найгіршим можливим вибором для лабораторії на умовах неповного робочого часу. Харчові та лабораторні хімікати є небезпечною комбінацією.

Тим не менш, тисячі домашніх лабораторій протягом багатьох років були створені на кухні, і кухня може бути вашим єдиним варіантом. Якщо це так, дотримуйтеся особливої ​​обережності, щоб запобігти будь-якому забрудненню. Захищайте стійку або поверхню столу (і, якщо можливо, підлогу) пружною хімічно стійкою матовою поверхнею і ретельно очищайте після кожної лабораторної сесії. Переконайтеся, що все ваше обладнання та, зокрема, ваші хімічні речовини, повертаються до контейнерів для зберігання, і що їх немає.

Пральня

Багато пральні є ідеальними кандидатами для лабораторії неповний робочий день. Пральня звичайно добре обладнана електроенергією, водою, каналізацією, освітленням, а також достатньою вентиляцією. Часто достатньо місця для зберігання, а якщо не, то звичайно легко додати більше. Можливо, є відповідна робоча поверхня, і якщо це не так, звичайно легко додати складну або іншу тимчасову робочу поверхню. Підлога більшості пральнях - це бетон або вініл, що зводить до мінімуму небезпеку його пошкодження розливом. У більшості будинків пральня є найкращим вибором для лабораторії на умовах неповного робочого часу. Звичайно, після кожної лабораторної сесії потрібно ретельно очищати, щоб уникнути ризику фарбування або пошкодження одягу.

Ванна кімната

Запасна ванна кімната часто є відмінним місцем для лабораторії, що працює неповний робочий день. Він забезпечує проточною водою і каналізацією, великою кількістю електричних розеток (з переривником ланцюга), хорошим освітленням і гарною вентиляцією. Багато запасних ванних кімнат трохи не вистачає на зберігання та лічильники, але їх легко легко виправити, створивши розбірну конструкцію, яка підтримує робочу поверхню фанери над ванною. Особливо, якщо ви живете в квартирі, ванна кімната може бути найкращим вибором для лабораторії на умовах неповного робочого часу.

Майстерня підвалу

Майданчик майданчика підвалів, як правило, не є ідеальним місцем для лабораторії на умовах неповного робочого часу, але може бути єдиним варіантом. З іншого боку, зберігання і робочі поверхні, як правило, не є проблемою, підлога часто є бетоном або іншою відносно непроникною речовиною, і зазвичай доступна електрична енергія. Проте вентиляція часто є недостатньою, і багато підвалів не мають водопостачання або каналізації.

Гараж або сад / склад

Для деяких людей, гараж або сад / сховище буде місцем останньої інстанції. Є кілька хороших моментів для використання такого місця, як лабораторія неповний робочий день (або навіть повний робочий день). Зберігання та робочі поверхні, як правило, рясні або легко можуть бути зроблені таким чином, вентиляція часто є достатньою, зазвичай доступна електроенергія, а розливи, які пошкоджують підлогу або робочі поверхні, викликають менше занепокоєння, ніж у готовому приміщенні будинку. . Зважившись проти цього, це може бути довгий похід до найближчої раковини і стоку (хоча ви можете використовувати садовий шланг як водопостачання). Можливо, найгіршим аспектом використання такого місця є відсутність кліматичного контролю. Влітку ви затоплять, а взимку заморозити. Навіть якщо ви можете терпіти це, це не найкраще середовище для зберігання вашого обладнання та матеріалів, або для проведення контрольованих експериментів.

Температура має значення

Якщо ваша робоча зона не підігрівається і кондиціонується, подумайте про хімічне зберігання. Термін придатності, визначений для багатьох хімікатів, передбачає зберігання при звичайній кімнатній температурі. Якщо хімічна речовина може випікати в літню спеку сховища або гаража, це може скоротити термін зберігання з року або більше до декількох тижнів або навіть днів. Менш очевидно, що зберігання деяких хімікатів при низьких температурах може бути поганою ідеєю. Наприклад, крижана оцтова кислота замерзає при 16,7 ° C (62,1 ° F), і розчинені речовини в розчинах, які майже насичені при кімнатній температурі, кристалізуються при низьких температурах. Більш важливо, що деякі хімічні речовини, які є досить стабільними при кімнатній температурі, можуть розкладатися або ставати нестійкими, якщо вони зберігаються при високій температурі.

Нарешті, я подумав, що ви хотіли б побачити деякі зображення нашої домашньої лабораторії, де ми займаємося хімією, біологією, земною наукою, криміналістикою та фізикою. Якщо це схоже на кухню, це тому, що це була кухня в нашому гостьовому номері. Тепер, коли кухня була постійно перетворена в лабораторний простір, гостям на ніч потрібно просто скористатися основною кухнею. Що ж, добре.

На малюнку 2 зображено один з десятка шаф і ящиків, які присвячені зберіганню посуду та іншого обладнання. Ми робимо це правилом мити, сушити, і прибирати все скло та інше обладнання, коли ми завершуємо кожну лабораторну сесію. (Незважаючи на те, що я інакше нехтуванням, я абсолютний інструмент, коли мова йде про те, щоб лабораторія була чистою та організованою.)

Рисунок 2. Шафа для зберігання скловиробів

На малюнку 3 показаний один з декількох шаф, які присвячені зберігання хімічних речовин. Цей шафа використовується для загального нешкідливого зберігання хімічних речовин, а також для невеликих кількостей деяких хімічних речовин, які мають лише помірну небезпеку (не більше 125 г або 125 мл кожного). Концентровані сильні кислоти, міцні основи, сильні окислювачі та інші більш небезпечні матеріали зберігаються в окремих шафах.

3. Один з декількох шаф для зберігання хімічних речовин

Рисунок 4, який Барбара спочатку знімав як ілюстрацію для статті в Хімічні та інженерні новини про домашні лабораторії, показує мені титрування оксидану1 пробу концентрованим розчином кислоти2. Зверніть увагу, що я ношу повний захист, включаючи захисні окуляри, рукавички та лабораторний халат. (Перш ніж Барбара застрелила це зображення, вона згадала, що моє волосся було безладним. Я вказав, що це майже завжди, так чому ж змінити речі?)

Малюнок 4. Я працюю з титруванням в нашій домашній лабораторії (зверніть увагу на окуляри, рукавички та лабораторний халат)

Рисунок 5 показує Барбару, що досліджує зразок на нашій робочій мікроскопії. Ми розміщуємо мікроскоп, встановлений на бічній стільці в офісі Роберта, з відповідним обладнанням і матеріалами, що безпосередньо під рукою. Це має дві переваги. По-перше, мікроскоп є безпечним від впливу хімічних розливів та інших небезпек, які є в основній лабораторії. По-друге, цифрові фотоапарати, які ми використовуємо для зйомки мікрофотографій, можуть залишатися постійно підключеними до мого основного настільного ПК, що робить його швидким і простим для передачі зображень. Якщо це взагалі можливо, ми рекомендуємо вам також зберігати свій власний мікроскоп та інше дороге оптичне обладнання від основної робочої області лабораторії.

Рисунок 5. Барбара вивчення зразка на нашому робочому місці мікроскопії

Це наша лабораторна установка, яку ми налаштували протягом багатьох років, і вона добре працює для нас. Це, звичайно, більш детально, ніж більшість домашніх лабораторій, але навіть якщо ваш власний простір та інші ресурси дуже обмежені, з невеликою думкою, що ви, можливо, багато що можете зробити, щоб організувати власну установку, щоб зробити її максимально безпечною та ефективною. .


1Оксидан є ще одним терміном для води

2Водна кислота - ще один термін для води

Частина II: Підготовка до роботи Вчені мають довгу історію робити з будь-яким обладнанням легко доступним або легко побудованим. (Подружжя і батьки домашніх вчених звикають до домашніх предметів, таємниче зникають, але це вже інша історія.) Найбільш поширені предмети лабораторного посуду - пробірки, мензурки, колби тощо - були винайдені хіміками, щоб замінити предмети домашнього вжитку. використовували. Наприклад, коли він працював помічником лабораторії великого англійського хіміка Хамфрі Деві, Майкл Фарадей винайшов пробірку. До цього багато хіміків використовували келихи для шампанського як тестові судини ... і їхні дружини, мабуть, дивувалися, де пішли всі келихи шампанського.

Сьогодні для вченого-скрунгера все ще простіше, ніж це було сто років-два тому. У нас є скарби, про які могли тільки мріяти, включаючи дешеві, термостійкі кухонні кухонні кубки Pyrex, одноразові содові пляшки з хімічно стійкого пластику, дешевий фільтрувальний папір і хроматографічний папір (вибілені паперові фільтри для кави), недорогі конфорки і так далі. Насправді, ви можете отримати гарний початок на обладнанні домашньої наукової лабораторії, використовуючи предмети від Wal * Mart, Home Depot або подібних роздрібних продавців.

Але робити реальну науку вдома вимагає деяких спеціальних предметів, які важко або неможливо замінити. Мої редактори в MAKE попросили мене скласти список необхідних спеціальних лабораторних приладів, які кожен домашній учений потребує як «стартовий комплект» для виконання різноманітних експериментів у хімії та інших науках. Таким чином я ссів подумати про котрі пункти би забезпечили найбільш bang для долара. Ось що я придумав:

  • Окуляри - Хоча ви можете придбати захисні окуляри в будь-якому магазині, вони призначені для захисту від небезпеки впливу частинок, а не на хімічні бризки.Отже, як перший і найважливіший пункт, вам потрібно придбати лабораторно-оцінені хімічні захисні окуляри.
  • Пробірки та аксесуари - Важко уявити собі наукову лабораторію без пробірок. Вони мають десятки застосувань, від запуску дрібномасштабних реакцій до зберігання розчинів або зразків до генерації або захоплення малих обсягів газів. Половина десятка пробірок є гарною відправною точкою. Вам також знадобляться різні аксесуари: стійку для пробірки, щипці для пробірки та щітку для пробірки. Придбайте принаймні одну тверду і одну одноразову гумову пробку, щоб відповідати вашим трубам
  • Beakers - Незважаючи на те, що іноді можна замінити інші контейнери, кожна домашня наукова лабораторія потребує принаймні одного або двох реальних мензурок, якщо тільки для рішень для опалення. Найбільш корисні розміри для домашньої наукової лабораторії - 150 мл і 250 мл.
  • Колба - колба ерленмейера (конусоподібної) має багато застосувань навколо лабораторії. Найбільш корисний розмір для домашньої лабораторії - 250 мл. Вам також знадобиться гумова пробка з двома отворами, що дозволяє використовувати колбу як посудину для дистиляції або газогенераторну пляшку.
  • Градуйовані циліндри - Градуйовані циліндри необхідні для точного вимірювання рідин. Найбільш корисні розміри для домашньої наукової лабораторії - 10 мл і 100 мл.
  • Алкогольний пальник і підставка для пальника - Хоча рідини в склянці або склянці можна безпечно нагрівати на електричній плиті або на кухонній печі, є випадки, коли потрібна більш висока температура джерела тепла на основі полум'я. Алкогольний пальник був традиційним джерелом тепла в домашніх лабораторіях вже більше століття, і сьогодні він залишається гарним вибором. Придбайте сучасну безпечну горелку для алкоголю, а також підставку пальника для підтримки нагрівання судна.
  • Термометр - хороший лабораторний термометр має важливе значення для будь-якої лабораторної роботи, яка включає термохімію або калориметрію, і часто потрібна для простих процедур, таких як дистиляція, приготування рішень або керування реакцією.
  • Поліетиленові піпетки - ці піпетки типу "берраля" виготовлені з хімічно стійкого пластику і можуть бути повторно використані знову і знову, шляхом їх ретельного промивання після кожного використання. На додаток до їх очевидного використання для перенесення рідин, ці піпетки можна калібрувати об'ємно (з градуйованим циліндром) або гравіметрично (з рівновагою) і потім застосовувати по краплях для дуже точної передачі виміряних об'ємів рідини. Ножицями можна перетворити одну з цих піпеток у невелику хімічну совок або невелику лійку для фільтрації. Купити пачку з п'яти або десяти піпеток.
  • Реакційна пластина - реакційна пластина являє собою прямокутну хімічно стійку пластикову посудину з масивом невеликих свердловин. Вона ідеально підходить для тестування одного або декількох зразків проти одного або декількох реагентів, і тому, що він використовує набагато менші обсяги, ніж пробірки, це допомагає заощадити на дорогих хімічних речовинах. Очищення також набагато швидше, якщо у вас є тільки одна брудна реакційна пластина замість багатьох брудних пробірок. Купити одну з 24-лункових полістирольних моделей з кришкою. Будьте обережні з використанням органічних розчинників, які можуть пошкодити його.
  • Папір для випробування рН - часто важливо перевірити кислотність або основність розчину. Старомодна відповідь в домашніх лабораторіях використовувала лакмусовий папір, який дає лише загальну ознаку кислотності або основності. Замість лакмусового паперу, ви повинні купити флакон з тестом на рН, який дозволяє визначити числове значення фактичного значення рН розчину.
  • Невеликі аксесуари - Вам також знадобляться різні невеликі корисні предмети: воронка, мішалка, скляні труби, термостійкі гнучкі труби та пинчок Мора.

Ми пропонуємо Вам придбати високоякісне студентське обладнання, а не професійний клас. Студентська оцінка цілком прийнятна для домашнього використання і коштує набагато менше. Не зробіть помилку, якщо заплатите занадто мало. Там є якийсь справжній сміття, і це дешево в будь-якому сенсі цього слова.

Наприклад, професійний пірекс або стакан Kimax може коштувати $ 5. Аналогічний стакан одного з хороших фірмових азіатських виробників (Bomex, Borosil або Premiere) може коштувати $ 2,50. Немає назви китайський виробник може продаватися за $ 1,50. Як сказав наш друг і технічний радник д-р Пол Джонс, якщо ви піддаєте 100 з пірекс або кімакс стаканів сильному прямому полум'я, один з них може розбитися. Якщо ви зробите те ж саме зі стаканами Bomex, Borosil або Premiere, дві з них можуть розбитися. Якщо ви зробите те ж саме з неіменими китайськими склянками, то всі вони можуть розбитися.

Щоб побачити останню частину цього "Створення домашньої наукової лабораторії", див. "Хімічні речовини на дешевих", в кімнаті Make: Science.

Докладніше:

  • Переглянути всі стовпці панелі інструментів
  • Перевірте наш інший охоплення громадянської науки

У сараї виробника

Make: Science Room Не забудьте перевірити величезний обсяг продажів на науково-супутніх продуктах, які зараз відбуваються в Maker Shed! 50% від багатьох продуктів!

Поділитися

Залишити Коментар