МИКРОЛАБОРАТОРИЯ ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА Российский патент 2001 года по МПК G09B23/24 B01L9/00 

Изобретение относится к средствам обучения учащихся в учебных заведениях различного уровня на уроках химии, а именно к средствам проведения практических химических экспериментов, а также для научных исследований.

Известны технические решения по патентам США N 3300055, 3480152 по кл. 211-74, в которых склянки, пробирки устанавливаются в углубления, выполненные или в наклонной плоскости, или на ступенчатом планшете. Однако эти технические решения не являются пригодными в процессе обучения учащихся и студентов, так как ограничены в своих функциональных возможностях.

Наиболее близким техническим решением является оборудование, описанное в статье "Творческий поиск учителя" в журнале "Химия в школе", 1985, N 3, стр. 52-54. В ней описывается разработанный стол, в отсеке которого размещены многоярусный штатив с гнездами, расположенными в шахматном порядке, в которых размещен постоянный набор реактивов. Все реактивы помещены в склянки, часть из которых закрыты капельницами, а часть обычными пробками. Склянки снабжены этикетками, имеющими различную окраску, и такие же соответствующие этикетки на штативе, а также планшетку с ячейками. Однако такое техническое решение очень громоздко, требует больших затрат и взаимосвязано с большим переоборудованием классных комнат. Кроме того, данное техническое решение не содержит всех необходимых средств для индивидуальной подготовки учащихся при проведении экспериментальных работ по химии в школах и вузах.

Задачей настоящего изобретения является создание такой микролаборатории, которая обеспечила индивидуальное проведение лабораторных опытов каждым учащимся по различным разделам неорганической, органической, общей и аналитической химии с использованием безопасных микро- и полумикрометодов, что значительно повысит интерес учащихся к химии.

Техническим результатом, который может быть получен при осуществлении изобретения, является наглядность и простота проведения химических экспериментов, что значительно повышает интерес учащихся к предмету и совершенствует их практические умения и навыки, так как микролаборатория является индивидуальным набором для каждого учащегося.

Предложенная микролаборатория для химического эксперимента позволяет выполнять полный перечень лабораторных опытов и практических работ, предусмотренных базовым уровнем химического образования, а также обеспечивает их безопасность, так как используется минимальное количество реактивов, надежно закрытых предохранительными крышками.

Поставленная задача достигается тем, что микролаборатория для химического эксперимента, содержащая многоярусный штатив, в корпусе которого в шахматном порядке расположены гнезда, заполненные снабженными различного цвета этикетками, склянками с реактивами, причем часть склянок снабжена крышками-капельницами, а часть пробками, а также прозрачную планшетку с ячейками, дополнительно снабжена выдвижной рабочей доской, держателем электродов, задней стенкой и расположенной справа ступенчатой приборной приставкой, между стенкой и приставкой выполнена щель для химической линейки-трафарета, причем верхняя ступень приставки снабжена глухими ложементами, где размещены роторный стакан, спиртовка, электронагреватель, коробка спичек, предметное стекло, керамическая доска, и глухими отверстиями, где размещены стеклянная палочка, коническая воронка, кусок медной проволоки, карандаш, соединительная и газоотводная трубки с пробками, пробирочный зажим, пинцет, стержень с соединительной муфтой, лапка и кольцо металлического штатива, а нижняя ступень выполнена U-образной формы, между стойками которой вдоль верхней ступени размещены фоновый экран, бумажные фильтры, планшетка, держатель электродов, а стойки нижней ступени снабжены выемками, на которых размещен держатель со сквозными отверстиями для больших и малых пробирок, а верхняя плоскость одной из стоек снабжена втулкой с резьбовым отверстием для закрепления стержня металлического штатива, при этом в корпусе многоярусного штатива, в задней нижней части, по всей его длине выполнена квадратная ниша, где размещены дополнительные двухъярусная и одинарная кассеты с ячейками. Часть крышек-капельниц выполнены в виде демпферного насоса с горизонтальным расположением капельного сопла, а пробки склянок выполнены в виде крышек, снабженных хвостовиками, и часть из них выполнена с центральным отверстием, в которое вставлен микрошпатель.

Поставленная задача достигается тем, что номер этикетки на склянках соответствует номеру гнезда многоярусного штатива, причем номера гнезд начинаются с левого угла нижнего яруса.

Поставленная задача достигается тем, что корпус многоярусного штатива и приборная приставка выполнены из химически стойкого материала, например дерева или полипропилена и т.д.

Поставленная задача достигается тем, что микролаборатория для химического эксперимента снабжена прозрачной съемной крышкой, закрывающей как многоярусный штатив, так и приборную приставку.

Поставленная задача достигается тем, что планшетка выполнена с выступом, который снабжен двумя соединенными посредством канала ячейками.

Поставленная задача достигается тем, что держатель электродов выполнен П-образной формы из прозрачного материала, при этом его стойки с внутренней стороны снабжены направляющими пазами, взаимодействующими с боковыми сторонами выступа планшетки, а на его перекладине закреплены графитовые электроды, подключаемые к источнику электротока.

Поставленная задача достигается тем, что линейка-трафарет дополнительно содержит условное обозначение изогнутой газоотводной трубки с пробкой, электронагреватель, керамическую доску и планшетку.

Поставленная задача достигается тем, что электронагреватель выполнен в виде стакана с горизонтальным крепежным стержнем, в стенках стакана выполнены смотровые пазы, а внутри, в нижней его части, размещен подсоединенный к электрошнуру толстопленочный нагревательный элемент, на котором установлен теплопередатчик, нижняя внутренняя полость которого выполнена в виде полусферы, снабженной периферийными вертикальными стойками, причем стакан снабжен пружинным пробирочным держателем.

На фиг. 1 изображена микролаборатория для химического эксперимента, вид спереди, на фиг. 2 - то же, вид сверху, на фиг. 3 - вид по стрелке А фиг. 1, на фиг. 4 - изображена двухъярусная кассета с ячейками, на фиг. 5 - вид по стр.А фиг. 4, на фиг. 6 - одинарная кассета с ячейками, на фиг. 7 изображена склянка с простой крышкой, на фиг. 8 - склянка с крышкой, в которую вмонтирован шпатель, на фиг. 9 - склянка с крышкой-капельницей, на фиг. 10 - склянка с крышкой-капельницей в виде демпферного насоса, на фиг. 11 изображена планшетка, на фиг. 12 изображен держатель электродов, на фиг. 13 - электронагреватель, на фиг. 14 изображена химическая линейка-трафарет.

Микролаборатория для химического эксперимента содержит многоярусный штатив 1 (см. фиг. 1, 2, 3) на каждой ступени которого выполнены гнезда 2, в которые вставляются склянки 3 (см. фиг. 7, 8, 9, 10) с реактивами. Каждая склянка снабжена этикеткой 4, причем такая же этикетка наклеена на гнездо штатива, номер этикетки на склянке соответствует номеру гнезда, что исключает изменение порядка расстановки склянок с реактивами и дается наглядный обзор вида реактива. Нумерация гнезд на штативе начинается с левого края нижнего яруса штатива, где расположены наиболее употребляемые реактивы. На этикетках имеется информация: порядковый номер склянки, формула реактива, находящегося в склянке, название реактива. Цвет этикетки соответствует принятым стандартам: белый цвет - простые вещества, оксиды, органические вещества, красный цвет - кислоты, синий цвет - щелочи, зеленый цвет - соли, желтый цвет - индикаторы. Для сохранения от возможности попадания реактивов на этикетки они покрываются слоем парафина или лака. Все склянки закрыты крышками 5, 6, 7, 8 с хвостовиками 9 для удобства снятия крышек при необходимости добавления реактивов. Крышки для разных реактивов - веществ выполнены по-разному. Так склянки с растворами закрываются крышками-капельницами (см. фиг. 9, 10), причем они выполнены двух видов. Одни крышки-капельницы 5 выполнены с вертикальным расположением капельного сопла (см. фиг. 9) и на эти сопла одеты предохранительные колпачки, так как в этих склянках находятся легко испаряемые вещества, колпачки на чертеже не показаны. Другие крышки-капельницы выполнены в виде демпферного насоса 6 с горизонтальным расположением капельного сопла (см. фиг. 10). Склянки с кристаллическими веществами закрыты крышками 7 с отверстием, в котором находится микрошпатель (см. фиг. 8) для удобства забора вещества. Склянки с гранулированными веществами закрыты простыми крышками 8 (см. фиг. 7).

В корпусе многоярусного штатива в задней нижней части по всей его длине выполнена квадратная ниша 10 (см. фиг. 3), в которой размещается двухъярусная 11 (см. фиг. 4,5) и одинарная 12 (см. фиг. 6) кассеты с ячейками 13, причем одинарная кассета 12 устанавливается на ступень 14 двухъярусной 11 кассеты. Справа от штатива 1 за одно целое с ним выполнена ступенчатая приборная приставка 15, имеющая верхнюю 16 ступень и нижнюю 17 ступени. Приборная приставка 15 может быть выполнена и отдельно от штатива 1, но в этом случае они должны быть жестко соединены друг с другом любыми известными методами. Микролаборатория для химического эксперимента дополнительно снабжена задней стенкой 18. В задней стенке приборной приставки 15 по всей ее высоте выполнена выемка, так что между приборной приставкой 15 и задней стенкой 18 образуется щель 19, в которую кладется химическая линейка-трафарет 20 (см. фиг. 14). Горизонтальная поверхность верхней 16 ступени приборной приставки 15 снабжена глухими ложементами 21, где размещаются лабораторный стакан и спиртовка, а также ложементом 22, где размещается коробка спичек, ложементом 23, где размещается предметное стекло и ложементом 24, где размещается керамическая доска. Кроме того, в верхней 16 ступени приборной приставки 15 выполнены глухие отверстия 25, где размещаются стеклянная палочка с резиновым наконечником, карандаш, кусочек медной проволоки, Г-образная и соединительная трубки, кольцо, лапка и стержень с соединительной муфтой металлического штатива, электронагреватель, а также глухие отверстия 26, где размещаются пробирочный зажим, пинцет. Нижняя 27 ступень приборной приставки 15 выполнена П-образной формы, причем стойки 28 снабжены выемками, на которых закреплен держатель 29 со сквозными отверстиями 30, где размещаются большие и малые пробирки. Одна из стоек 28 снабжена втулкой 31 с резьбовым отверстием, которое используется для установки металлического штатива. В пространстве 32 между стойками 28 нижней ступени приборной приставки 15 и держателем 29 размещают прозрачную планшетку 33 (см. фиг. 11) с ячейками 34, фоновый экран и бумажные фильтры. Микролаборатория для химического эксперимента снабжена прозрачной съемной крышкой и выдвижной рабочей доской (на чертеже не показаны), расположенной вдоль всей длины штатива 1 и приборной приставки 15. Все элементы микролаборатории для химического эксперимента, корпус многоярусного штатива 1 и приборная приставка 15, выдвижная рабочая доска и задняя стенка выполнены из химически стойкого материала, например дерева или полипропилена или др. Микролаборатория для химического эксперимента снабжена модернизированной прозрачной планшеткой 33 (см. фиг. 11), изменения состоят в том, что планшетка выполнена с боковым выступом 35, на котором выполнены ячейки, соединенные каналом. С боковым выступом 35 планшетки 33 взаимодействует держатель 36 электродов (см. фиг. 12), который выполнен в виде П-образной формы. Стойки 37 держателя снабжены направляющими пазами 38, в которые входят торцевые 39 стороны бокового выступа 35 планшетки 33, а на его перекладине закреплены электроды 40, которые опускаются в ячейки 34 бокового выступа 35 планшетки 33. Данные элементы микролаборатории используются для проведения отдельных опытов, например электролиза.

Химическая линейка-трафарет 20 (см. фиг. 14) дополнительно снабжена условными обозначениями 41, 42, 43 изогнутой газоотводной трубки с пробкой, электронагревателя и керамической доски или планшетки соответственно.

Микролаборатория для химического эксперимента дополнительно снабжена электронагревателем 44 (см. фиг. 13). Электронагреватель состоит из корпуса 45, выполненного в виде стакана с горизонтальным крепежным стержнем 46, в корпусе электронагревателя выполнены смотровые пазы 47. Внутри корпуса 45 в его нижней части установлен подсоединенный к электрошнуру толстостенный нагревательный элемент 48, на котором размещен теплопередатчик 49. Внутренняя нижняя полость теплопередатчика выполнена в виде полусферы 50 для максимального охвата нижней поверхности вставляемой в теплопередатчик 49 колбы, с целью более полной передачи тепла. По периметру полусферы 50 выполнены вертикальные стойки 51 для поддержания пробирок, причем между стойками выполнены смотровые окна 52, обеспечивающие возможность наблюдения за происходящей реакцией в пробирке. Кроме того, корпус 45 электронагревателя снабжен пружинным пробирочным держателем 53.

Изобретение предназначено для использования при проведении практических химических экспериментов, а также для научных исследований. Микролаборатория содержит многоярусный штатив и приборную приставку. В штативе выполнены гнезда, в которые вставлены склянки с реактивами, все склянки закрыты крышками. В приборной приставке выполнены ложементы и глухие отверстия, где размещены приборы, оборудование и инструменты, используемые при проведении химических опытов. Микролаборатория дополнительно снабжена выдвижной рабочей доской, держателем электродов, задней стенкой, съемной прозрачной крышкой и электронагревателем. Модернизированы крышки для склянок, планшетка, линейка-трафарет. Электронагреватель выполнен особой оригинальной конструкции. Обеспечивается наглядность и простота проведения химических экспериментов. 7 з.п.ф-лы, 14 ил.

1. Микролаборатория для химического эксперимента, содержащая многоярусный штатив, в корпусе которого в шахматном порядке расположены гнезда, заполненные снабженными различного цвета этикетками склянками с реактивами, причем часть склянок снабжена крышками-капельницами, а часть - пробками, а также прозрачную планшетку с ячейками, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена выдвижной рабочей доской, держателем электродов, задней стенкой и расположенной справа ступенчатой приборной приставкой, между стенкой и приборной приставкой выполнена щель для размещения химической линейки-трафарета, причем верхняя ступень приставки снабжена глухими ложементами, где размещены лабораторный стакан, спиртовка, электронагреватель, коробка спичек, предметное стекло, керамическая доска, и глухими отверстиями, где размещены стеклянная палочка, коническая воронка, кусок медной проволоки, карандаш, соединительная и газоотводная трубки с пробками, пробирочный зажим, пинцет, стержень с соединительной муфтой, лапка и кольцо металлического штатива, а нижняя ступень выполнена U-образной формы, между стойками которой вдоль верхней ступени размещены фоновый экран, бумажные фильтры, планшетка, держатель электродов, а стойки нижней ступени снабжены выемками, на которых размещен держатель со сквозными отверстиями для больших и малых пробирок, а верхняя плоскость одной из стоек снабжена втулкой с резьбовым отверстием для закрепления стержня металлического штатива, при этом в корпусе многоярусного штатива в задней нижней части по всей его длине выполнена квадратная ниша, где размещены дополнительные двухъярусная и одинарная кассеты с ячейками, причем часть крышек-капельниц выполнены в виде демпферного насоса с горизонтальным расположением капельного сопла, а пробки склянок выполнены в виде крышек, снабженных хвостовиками, и часть из них выполнена с центральным отверстием, в которое вставлен микрошпатель. 2. Микролаборатория для химического эксперимента по п.1, отличающаяся тем, что номер этикетки на склянках соответствует номеру гнезда многоярусного штатива, причем нумерация гнезд на штативе начинается с левого угла нижнего яруса. 3. Микролаборатория для химического эксперимента по п.1, отличающаяся тем, что корпус многоярусного штатива и приборная приставка выполнены из химически стойкого материала, например дерева или полипропилена. 4. Микролаборатория для химического эксперимента по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена прозрачной съемной крышкой, закрывающей как многоярусный штатив, так и приборную приставку. 5. Микролаборатория для химического эксперимента по п.1, отличающаяся тем, что планшетка выполнена с выступом, который снабжен двумя соединенными посредством канала ячейками. 6. Микролаборатория для химического эксперимента по п.1, отличающаяся тем, что держатель электродов выполнен П-образной формы из прозрачного материала, при этом его стойки с внутренней стороны снабжены направляющими пазами, взаимодействующими с боковыми сторонами выступа планшетки, а на его перекладине закреплены графитовые электроды, подключаемые к источнику электротока. 7. Микролаборатория для химического эксперимента по п.1, отличающаяся тем, что линейка-трафарет дополнительно содержит условное обозначение изогнутой газоотводной трубки с пробкой, электронагревателя, керамической доски или планшетки. 8. Микролаборатория для химического эксперимента по п.1, отличающаяся тем, что электронагреватель выполнен в виде стакана с горизонтальным крепежным стержнем, в стенках стакана выполнены смотровые пазы, а внутри, в нижней его части, размещен подсоединенный к электрошнуру толстопленочный нагревательный элемент, на котором установлен теплопередатчик, нижняя внутренняя полость которого выполнена в виде полусферы, снабженной периферийными вертикальными стойками, причем стакан снабжен пружинным пробирочным держателем.