Fabricación del material de laboratorio

Los principales materiales con los que se fabrican los utensilios de laboratorio se detallan a continuación:

 Vidrio

Históricamente, el material de laboratorio ha sido fabricado principalmente con vidrio. El vidrio que compone la mayoría del material de laboratorio es del tipo borosilicato, ya que en su proceso de fabricación se añaden a la sílice ciertas cantidades de óxido de boro (B2O3), entre otros compuestos. Se le suele denominar también vidrio de marca por llevar la marca del fabricante sobre su superficie. Algunas de las marcas más conocidas son Pyrex®, Duran-Shott-Jena® o Corning®. Con este vidrio se fabrican actualmente casi todos los utensilios de laboratorio.
Además del borosilicato, que es imprescindible, cada fabricante varía la proporción de los otros componentes, según estudios de laboratorio y para usos específicos (véase Tabla 1). Esto le confiere a esta clase de vidrio unas propiedades diferentes al vidrio convencional como son:

  • Resistencia al rayado.
  • Resistencia química, ya que es difícilmente atacable por la gran mayoría de los reactivos químicos.
  • Soporta fuertes cambios de temperatura sin apenas alterarse (coeficiente de dilatación de 32·10-7 l / ºC) en un rango de temperatura comprendido entre 20 y 300 ºC.
  • Gran transparencia.
  • Carácter aislante (no conduce la corriente eléctrica).
  • Facilidad de limpieza.
 Tabla 1Composición aproximada ( %) del vidrio usado en el laboratorio.

Componente
Tipo de Vidrio
Molde básico frío Molde superior frío (sódico-cálcico) Borosilicato
Pyrex® Duran®
SiO2 52 75 80(81) 81
B2O3 13(12) 13
Na2O -(4) 4
K2O -(-) 4
CaO 13 -(-)
PbO 35 -(-)
Al2O3 2(2) 2
NaOH 12 3(-)
KOH 13 1(-)

Dichas propiedades y un precio de fabricación relativamente bajo lo convierten en el material ideal para elaboración de toda clase de enseres de laboratorio.

Por otro lado, existen los llamados vidrios de frío o vidrios sódico-cálcicos que no se pueden calentar, ni tampoco soportan cambios bruscos de temperatura. En la actualidad su utilización está muy restringida a matraces Erlenmeyer, vasos de precipitados, cristalizadores y tubos de ensayo. El “vidrio de molde básico” (frío, no resiste calor-frío), se elabora a una temperatura aproximada de 450 ºC, por lo que no puede calentarse con el mechero ya que se funde fácilmente.

Además, no tolera cambios bruscos de temperatura, es soluble en HF y se ataca por las disoluciones calientes de algunas sales. Los recipientes construidos con este tipo de vidrio tienen paredes gruesas y presentan una cierta coloración verdosa. El “vidrio de molde superior” (frío, no resiste calor-frío), se fabrica a 550 ºC y sus propiedades son parecidas al anterior aunque los efectos del calor y de los reactivos son menores. Se emplea para fabricar recipientes que no han de calentarse ni emplearse en medidas precisas.

Existen recipientes de laboratorio con vidrio de color ámbar, denominado vidrio ámbar al carbón. Este es un vidrio que se fabrica adicionando azufre, sales de hierro y carbón. Se forman polisulfuros de hierro que, dependiendo de la proporción, dan al vidrio una coloración que va desde el amarillo hasta casi negro.

Ácidos tan comunes como el H2SO4 o HCl y la mayoría de los reactivos orgánicos se comercializan en este tipo de recipientes, y también se suelen utilizar recipientes fabricados en este vidrio para almacenar productos químicos sensibles a la luz.

Materiales poliméricos

En los últimos años se ha producido un espectacular aumento del material fabricado con polímeros plásticos de alta resistencia, entre los que se encuentran tanto materiales de uso continuado como desechables. La utilización de polímeros plásticos para la fabricación de estos materiales, conlleva una serie de ventajas como son la durabilidad y resistencia tanto mecánica como química. Con el uso de este tipo de material, se evitan las roturas, tan comunes en el material de vidrio, aumentando la seguridad general del laboratorio.

Dependiendo del tipo de polímero empleado, los objetos fabricados son compatibles con una gran variedad de reactivos, incluyendo ácidos y bases fuertes, disolventes de uso general y la mayoría de los reactivos orgánicos. Además, se utilizan para la fabricación de recipientes de muy diversa índole, graduados o no, bidones contenedores, tapones y partes móviles, como de llaves, etc.

Entre los materiales poliméricos que se suelen utilizar destacan los siguientes:

Polipropileno (PP)

Material translúcido o transparente, resistente a disoluciones acuosas, ácidos, bases y disolventes de uso general, térmicamente estable entre -10 y 130 ºC, por lo que puede esterilizarse en autoclave, evita la formación de meniscos en probetas y otros sistemas de medición, de modo que facilita la lectura. Es incompatible con oxidantes fuertes. Se emplean principalmente en la fabricación de vasos de precipitados, embudos cónicos, probetas, Büchner, frascos lavadores, tubos de centrífuga y desecadores.

Polimetilpenteno (PMP)

Transparente, con propiedades semejantes al PP, ligeramente más quebradizo y térmicamente estable hasta los 180 ºC. Incompatible con oxidantes fuertes, hidrocarburos y algunos disolventes clorados (se ablanda perdiendo propiedades mecánicas). Su precio de fabricación es mayor que el del PP. Se emplean principalmente en la fabricación de vasos de precipitados, probetas y cajas Petri.

Polietileno (PE)

Puede ser transparente, translucido u opaco. Estable con disoluciones acuosas, ligeramente básicas o ácidas. Compatible con los reactivos de revelado fotográfico e inerte frente a la mayoría de disolventes orgánicos. Se emplean principalmente en la fabricación de vasos de precipitados, contenedores diversos, frascos lavadores y cajas Petri.

Policarbonato (PC)

Transparente, rígido y estable en un gran rango de temperatura (desde -190 hasta 130 ºC). Incompatible con bases y ácidos fuertes y con disolventes orgánicos. Se emplean principalmente en la fabricación de recipientes de almacenaje, cajas Petri y desecadores.

Teflón

Polímero análogo al PE, pero que los átomos de hidrógeno han sido reemplazados por átomos de flúor. Teflón® es una marca comercial registrada propiedad  de “The Chemours Company”  y se refiere no a un producto sino a una linea de varios productos. Entre los más relevantes encontramos:

Politetrafluoroetileno (PTFE)

Opaco, semirígido y muy resistente frente a ácidos y bases fuertes así como a compuestos orgánicos. Es térmicamente estable en un rango muy alto de temperatura, entre -200 y 260 ºC. Si no fuera por su elevado precio podría sustituir al vidrio prácticamente para la fabricación de cualquier utensilio de laboratorio. El mayor inconveniente viene de su opacidad, que impide la visión del interior de los utensilios de PTFE. Se emplean principalmente en la fabricación de barras magnéticas, viales, vasos de precipitados, matraces, gradillas, espátulas, tubos de centrífuga, partes móviles de llaves y tapones.

Perfluoroalcoxi (PFA)

Translúcido, flexible, criogénico, químicamente inerte, fácil de limpiar, térmicamente muy estable y no contaminante. Se emplean principalmente en la fabricación de recipientes diversos, cajas Petri y matraces aforados.

Otros materiales

En los laboratorios también se dispone de utensilios fabricados con otros tipos de materiales.

Cerámica y porcelana

Se usan para fabricar utensilios con una gran resistencia a altas temperaturas y a todo tipo de reactivos. Los crisoles que se utilizan para calentar, fundir, quemar, o calcinar sustancias están fabricados con estos materiales, y son cápsulas con forma semiesférica y una protuberancia en la boca, para facilitar el vertido. Las placas de toque\index{Placa!de toque} están fabricadas con porcelana, por lo general blanca.

Ágata

Esta denominación se refiere a un conjunto de minerales microcristalinos de cuarzo que presenta una gran dureza, estabilidad frente a reactivos diversos y resistencia a los ácidos. Se usa, principalmente, para la fabricación de morteros que permiten moler un sólido con enorme eficiencia.

Metales (acero inoxidable, aluminio, etc.)

Muchos utensilios están hechos con estos materiales y en los siguientes apartados se describen algunos de ellos.