В лабораторных условиях чаще всего используется стеклянная посуда. Она устойчива к воздействию большинства химических реагентов, легко моется и, что так же немаловажно, прозрачна. Стеклянной посудой нельзя пользоваться при работе с фтороводородом и с расплавленной щелочью, в ней нельзя нагревать концентрированные растворы щелочей (почему?). Лабораторная посуда обладает сравнительно небольшим коэффициентом линейного расширения, что очень важно при переменных температурах химического эксперимента.
Для лабораторной посуды часто используется боросиликатное стекло, которое отличается высокой устойчивостью к щелочам и кислотам, обладает относительно малым коэффициентом линейного расширения. Это стекло достаточно термостойко и может выдерживать нагревание до 190°С. Его используют для изготовления холодильников, дефлегматоров, перегонных колб.
Улучшенный сорт приборного боросиликатного стекла – стекло пирекс. Оно содержит значительное количество оксидов бора (до 12%) и кремния (до 80%). Наряду с высокой химической стойкостью этот сорт стекла имеет меньший коэффициент расширения по сравнению с обычным приборным стеклом, что позволяет изготавливать из него толстостенную посуду с повышенной механической прочностью. Оно выдерживает температуру нагревания до 280°С.
Высокотемпературное стекло – супремакс – используют только для изготовления приборов, работающих при очень высоких температурах (трубки для пиролиза), так как изделия из него довольно хрупкие, хотя оно выдерживает температуры до 680°С.
Очень малый коэффициент линейного расширения, и, следовательно, устойчивость к перепаду температур имеет кварцевое стекло. Для изготовления отдельных частей химических приборов часто используют плавленый кварц – молочно-белое, непрозрачное кварцевое стекло, которое гораздо дешевле прозрачного кварцевого стекла и выдерживает нагревание до 1000°С. В отличие от обычного стекла прозрачное кварцевое стекло хорошо пропускает ультрафиолетовые лучи, поэтому его используют для изготовления колб ультрафиолетовых ламп и кювет спектрофотометров. Так как кварц с большим трудом подвергается обработке, изделия из него очень дороги.
Растворение веществ сопровождается тепловым эффектом: или выделением, или поглощением теплоты – в зависимости от природы вещества. При растворении разрушается связь между молекулами (атомами, ионами) в растворяемом веществе и растворителе, что связано с затратой энергии(DH1>0). Одновременно протекает процесс возникновения новых связей между частицами вещества и растворителя (сольватация), он сопровождается выделением энергии (DH2<0). Общий же энергетический эффект растворения DHр=DH1+DH2 может быть как экзотермическим, так и эндотермическим в зависимости от соотношения количеств выделяемой и поглощаемой энергии. Например, растворение H2SO4 в Н2О экзотермический процесс (DH<0). При растворении в воде твердых веществ теплота может и выделяться – растворение КОН, Са(ОН)2 – и поглощаться – растворение NH4NO3. Поэтому нагревание по-разному сказывается на их растворимости.
Состав любого раствора может быть выражен как качественно, так и количественно. Обычно, при качественной оценке раствора применяют такие понятия как, насыщенный, ненасыщенный, пересыщенный (или перенасыщенный), концентрированный и разбавленный раствор.
Насыщенным называется раствор, в котором содержится максимально возможное при данных условиях (t, р) количество растворённого вещества. Насыщенный раствор часто находится в состоянии динамического равновесия с избытком растворённого вещества, при котором процесс растворения и процесс кристаллизации (выпадения вещества из раствора) протекают с одинаковой скоростью.
Для приготовления насыщенного раствора растворение вещества необходимо вести до образования осадка, не исчезающего при длительном хранении.
Ненасыщенным называется раствор, который содержит вещества меньше, чем его может раствориться при данных условиях.
Перенасыщенные растворы содержат в себе по массе больше растворённого вещества, чем его может раствориться в данных условиях. Образуются перенасыщенные растворы при быстром охлаждении насыщенных растворов. Они неустойчивы и могут существовать ограниченное время. Очень быстро лишнее растворённое вещество выпадает в осадок, а раствор превращается в насыщенный.