Kemija na klupi je vrsta koja se izvodi na najtradicionalniji način – znanstvenik izravno miješa kemikalije i rukuje njima, ne koristeći nijedan od visokotehnoloških uređaja ili teoretskih pristupa koji bi mogli biti povezani s najmodernijim aspektima disciplina. U biti, uključuje eksperimente i demonstracije koje se mogu izvesti s nekoliko kemikalija; neke epruvete, tikvice i čaše; i Bunsenov plamenik. Stereotipna slika znanstvenika u bijelom laboratorijskom kaputu koji prelijeva kemikalije iz jedne epruvete u drugu savršen je primjer kemije na klupi. “Mokra kemija” se ponekad koristi kao sinonim za ovu aktivnost; međutim, to je industrijski izraz s mnogo fleksibilnijom definicijom, a može se odnositi i na korištenje visokotehnološke opreme koja se općenito ne nalazi na laboratorijskom radnom stolu.
Tehnike
Pojam “bench chemistry” pokriva mnoge različite znanstvene tehnike koje se koriste u laboratoriju. Opće pravilo je da ako je to metoda koja se lako može prakticirati na radnom stolu, a da računalo ne radi većinu izračuna i analiza, onda je to tehnika kemijske klupe. Analitičke metode uključuju titraciju, gravimetrijsku analizu, testove plamena i testove zrna boraksa. Uzorci elemenata ili spojeva također se mogu pripremati na radnom stolu. Eksperimentiranje, ili jednostavno miješanje stvari zajedno kako bi se vidjelo što se događa, često je aktivnost na klupi, a mnoga važna otkrića nastavljaju se dolaziti na taj način.
Analitičke metode
Veliki dio kemije odnosi se na analizu: istraživanje uzorka materijala kako bi se utvrdilo koje elemente ili spojeve sadrži. Iako postoje instrumenti, kao što su spektrometri, koji se mogu koristiti za izvođenje detaljnih analiza, postoji i širok izbor jednostavnih testova na klupi koji se mogu izvesti jednostavno miješanjem jedne ili dvije tvari ili zagrijavanjem nečega u Bunsenovom plamenu. Ovi postupci mogu biti staromodni, ali ne zahtijevaju skupu opremu i mogu naučiti studente puno o kemiji. U prošlosti su doveli do važnih otkrića, poput otkrića novih elemenata.
Titracija – koja se ponekad naziva volumetrijska analiza – je metoda koja se koristi za određivanje koncentracije otopljenog spoja. Na primjer, ako kemičar želi znati koliko je klorovodične kiseline prisutno u otopini u vodi, može dodati alkalnu otopinu, kao što je natrijev hidroksid, poznate koncentracije dok rezultirajuća otopina ne postane neutralna. Tada je moguće izračunati koncentraciju klorovodične kiseline iz volumena upotrijebljene otopine natrijevog hidroksida.
Gravimetrijska analiza se oslanja na masu, a ne na volumen, i uključuje vaganje spoja ili elementa od interesa, nakon što se izolira iz uzorka. Na primjer, da bi saznao količinu metala prisutnog u rudi, kemičar bi mogao prvo otopiti rudu u kiselini, a zatim dodati bazu koja reagira s metalom da nastane spoj koji nije topiv. To će izaći iz otopine kao fini prah poznat kao talog, koji se zatim može filtrirati i izvagati. Tada je moguće, poznavanjem atomske težine metala i ostalih elemenata u precipitiranom spoju, odrediti koliko je metala bilo prisutno u rudi.
Ispitivanje plamena temelji se na bojama koje nastaju kada se određeni metali snažno zagrijavaju u Bunsenovom plamenu. Na primjer, barij će dati zelenu, stroncij, crvenu, a cezij, plavu. Ispitivanje se obično provodi pomoću platinaste žice s malom omčom na kraju, koja se koristi za uzimanje male količine uzorka i uvođenje u plamen.
Drugi način otkrivanja metala je test kuglica boraksa. Opet pomoću platinaste žičane petlje, mala količina boraksa (natrijevog tetraborata) se topi u Bunsenovom plamenu, a zatim se koristi da se uzme mala količina uzorka. Ova smjesa se zatim ponovno otopi u plamenu kako bi se formirala mala, okrugla kuglica. Metali prisutni u uzorku će proizvesti perle različitih boja. Boja ovisi i o dijelu plamena u kojem se zrno grije, a zrno može promijeniti boju kako se hladi. Iz proizvedenih boja često je moguće identificirati koji je metal prisutan.
Priprema uzoraka kemikalija
Stolne metode također se mogu koristiti za pripremu ili pročišćavanje uzoraka određenih kemikalija. Destilacija je uobičajena tehnika. Mješavina tekućina s različitim točkama vrelišta – na primjer, vode i etanola – može se odvojiti stavljanjem u tikvicu spojenu na kondenzator ili u retortu i zagrijavanjem na temperaturu iznad točke vrelišta od jedne, ali niže. vrelište drugog. Tekućina s nižom točkom vrelišta isparava i može se kondenzirati i skupljati.
Precipitacija je još jedna metoda koja se može koristiti za pripremu kemikalije koja je netopiva u vodi. Čisti uzorak kalcijevog karbonata (CaCO3), na primjer, može se pripremiti miješanjem otopine topivog kalcijevog spoja – kao što je kalcijev klorid (CaCl2) – s otopinom topljivog karbonata – kao što je natrijev karbonat (Na2CO3), u čaši. Kalcijev karbonat stvara talog na dnu čaše. Drugi produkt reakcije, natrijev klorid (NaCl), koji je topiv, može se dobiti isparavanjem preostale tekućine. Ova metoda se može koristiti za pripremu mnogo različitih spojeva.
Klupa
Kemija na klupi ime je dobila po tradicionalnom laboratorijskom radnom stolu. Ima ih i u industrijskim i u akademskim laboratorijima, a gotovo svi koji uče prirodne znanosti kad-tad će raditi u jednoj od tih klupa. Obično su otporni na mrlje, toplinu i koroziju, tako da izlijevanje kemikalija i neuspješni eksperimenti ne uzrokuju značajnu štetu, a mogu biti opremljeni otvorima za plin na koje se može pričvrstiti Bunsenov plamenik. Neki radni stolovi također su okruženi ventilacijskim sustavima poznatim kao nape za zaštitu korisnika od otrovnih plinova koji se mogu osloboditi tijekom određenih kemijskih reakcija.