Autoria: Alberto Federman Neto, AFNTECH.
Atualizado em 24 de Julho de 2020.
1. INTRODUÇÃO:
Neste Artigo, Parte 2, um aspecto da História da Ciência, não tão abordado na Internet e nem em Literatura.
Segunda Parte da História das vidrarias e outros aparelhos e utensílios usados nos laboratórios de Química e de Ciências. Link para a Parte 1. Link para a Parte 3.
A imagem que ilustra este artigo é uma foto de antigos cálices graduados de Farmácia, do século XIX. São de fabricação Americana e feitos de vidro comum, alcalino, soprado. Fonte da Imagem: Etsy.
Nessas vidrarias antigas, as graduações de volume eram gravadas no vidro com ácido fluorídrico, ou mais facilmente, com uma mistura de fluoreto de cálcio ( Fluorita ou Espato Flúor) e ácido sulfúrico concentrado.
2. FRASCOS PARA ARMAZENAR REAGENTES:
Nos tempos da Alquimia, os produtos químicos eram armazenados em jarros ou potes de grês, cerâmica não vitrificada. Depois se usou a porcelana, principalmente em Farmácia.
Na era moderna, existem muitos tipos de frascos de vidro para armazenar reagentes e soluções. Mudam de forma, tamanho e fechamento, de tempos em tempos, por modismo, época, ou por exigência de legislação.
Por isso, a maioria dos frascos não tem importância histórica. Mas alguns tipos se destacam.
Frascos de Tampa Esmerilhada:
Na História, tem origem Francesa e derivam de frascos de perfume, como estes, dos links: 11, 12, 13, 14, 15, 16. Para perfumes, Às vezes, os frascos eram de cristal e não de vidro. Frascos de perfume de vidro surgiram no século XVIII , e os esmerilhados, no século XIX. Antes disso, eram feitos de faiança, porcelana, cerâmica.
Para armazenar produtos químicos ou farmacêuticos, os frascos esmerilhados surgiram na França, como estes de Grenoble, no séculos XIX e início do século XX. Rapidamente foram para outros países europeus, Inglaterra, Itália, Rússia, Links: 23, 24, mas principalmente para a Alemanha (onde a Química sempre foi muito forte).
Por exemplo veja esta embalagem de trióxido de cromo, da Merck da Alemanha. Como já vi embalagens assim, deve ser dos anos 30.
Depois os EUA, exemplos, estas são marca Wheaton. Uma marca Americana de origem, mas hoje é Alemã. Links: 26, 27,
Nos EUA, os frascos com tampa esmerilhada se sofisticaram, por exemplo, ganhando o nome do reagente gravado em alto relevo. É um desenvolvimento da antiga Wheaton Americana. Links 21, 22. 31. 32. Ou ganhando formas quadradas ou hexagonais. Link 33. 34.
Mais duas peças de minha coleção;
Dois frascos esmerilhados antigos, meus. O da esquerda é do século XX, anos 20. Rústico e de vidro alcalino, comum, de fabricação Nacional. O da direita também é de vidro comum, dos anos 60. A tampa quebrou e foi substituída por uma tampa de Pyrex, tirada de um velho funil de separação, quebrado.
Frascos com Rolhas de Cortiça:
Os frascos de laboratório e de farmácia antigos, eram frascos que precisavam ser tampados com rolhas de cortiça. Como estes: Links 9, 10, 17, 18, 19, 20, 26, 27, 29, 30, 36, 37, 38, 39, 40. 41. 42. 48. Exemplo, veja este frasco Inglês, marca Kepler. a fábrica é uma indústria química Inglesa do início do século XX.
Com Tampas de Rosca:
As rolhas de borracha, quase não existiam, eram difíceis de se achar no início do século XX. As de cortiça não eram resistentes, principalmente a ácidos.
Passaram a ser usados os frascos de rosca, com tampas de metal, nos anos 40 , o ferro, tampa de lata, Link 48, e de vez em quando o alumínio.
Nos anos 40 vieram os excelentes (até hoje) frascos com tampas de baquelite (resina fenol-formol) como estes. Links. 43, 44, 45, 46, 47. 49 . Infelizmente, eles hoje quase inexistem. Os que tenho, reciclei de frascos de reagentes vazios.
Frascos Atuais:
Agora se usam para embalar os reagentes comercialmente, frascos de plástico, Link 66. mas nem sempre. Muitos fornecedores ainda trabalham com garrafas ou frascos de vidro.
Os frascos com tampa de rosca plástico são agora, muito usados para armazenar os reagentes ou as soluções.
Principalmente estes, de tampa plástica quase sempre azul, fecham hermeticamente e são muito bons. Links 50, 51, 52, 53, 54. 56, 57, 58, 59, 60. 61, 62, 63, 64, 65.
Eu gosto e uso, recomendo. Até alguns anos atrás, eram só de fabricação Alemã, da Schott–Duran, e eram caros. Mas o preço está caindo.
Além disso, são vários os frascos modernos com tampa esmerilhada, usados no laboratório, para armazenar soluções, líquidos ou compostos sólidos. Exemplos, links: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8. 55.
Outros Frascos Antigos:
Existem mais alguns frascos com importância Histórica.
Na Inglaterra surgiu o chamado frasco “Quarto de Winchester“.
Era muito usado nos anos 40-50. VOGEL, A.I.; FURNISS, B.S; HANNAFORD, A.J.; SMITH, P.W.G.; TATCHELL, A.R. (Revisores) “Vogel’s Textbook of Practical Organic Chemistry.” Longman Scientific and Technical, Londres, Inglaterra, 5a Ed., Pág 405, 430 no documento digitalizado (1989).
A medida “Winchester“ surgiu na Inglaterra, em 1495.
Surgida no final do século XIX, uma garrafa “Quarto de Winchester“ corresponde a 2,25-2,273 litros, 2 quartos imperiais. No século XX, apareceram as de 2,5 litros. Chamam-se “de Winchester” porque surgiram na cidade de mesmo nome.
Veja por exemplo, esta garrafa de dois “Quartos de Winchester“.
Do frasco “Quarto de Winchester” deriva uma medida Americana, O “Frasco Boston“, de de fundo circular e aspecto cilíndrico. Eis alguns “Frascos Boston”, modernos.
Os antigos “Frascos Boston” eram para serem tampados com rolhas. Eu tenho um, dos anos 50. Veja foto no Item 8, deste Artigo.
Você vão reconhecer, porque a maior parte das modernas garrafas para reagentes líquidos são baseadas no “Frasco Boston“. Links: 66, 67, 68, 69, 70.
São as garrafas de litro, garrafas de laboratório e os “Vidros de Remédio“, que você, decerto conhece. Links: 71, 72.
3. FRASCO DE ERLENMEYER:
Depois do Copo de Béquer, veja Parte 1, Item 8. o Frasco de Erlenmeyer é a vidraria de laboratório mais usada. Links 74, 75, 76, 77. Atualmente, existem os de boca estreita e de boca larga (eu gosto, uso e recomendo).
Ele foi inventado em 1857, Links: 73, 78, e fabricado, pelo Químico Alemão Richard August Carl Emil Erlenmeyer. Só em 1860 ele publicou sua invenção. ERLENMEYER, E. Zeit. Chem. Pharm. 3, 21 (1860). MORAIS, B.D.M.; NAVARRO, D.M.A.F.; SILVA, F.F. “A História dos Utensílios de Laboratório.” (2010).
Eis um desenho original, feito por Emil Erlenmeyer, (1861):
Ilustrando este Artigo, foto de duas peças de vidraria, da minha coleção de uso pessoal.Como são antigos, estão um pouco despolidos, o que dificulta fotografá-los.
À esquerda, um antigo erlenmeyer de 250 ml, de vidro neutro de sódio, marca VG, Brasil, de 1972. À direita, outro erlenmeyer, esse de 150 ml, de vidro borossilicato ótico Jena Glas, o primeiro tipo de vidro borossilicato fabricado. É de marca Alemã Schott AG, da Schott, atual Schott-Duran do século XX, anos 40. Pertenceu a meu Avô.
Meu Avô era Alberto Federman, Fotógrafo , Químico Fotográfico e Pesquisador Italiano. Ele trabalhou no Instituto Biológico. ROSSI, M.S. Anais do Museu Paulista.” 6-7, 83 (1998-1999), revisão (2003). Foi um pioneiro da Fotomicrografia e Cinematografia Científica no Brasil, entre 1924 e 1958. MENDES, A. Biblioteca Digital do Instituto Butantan, 166, 212 (2017). PIERRO, B., Pesquisa FAPESP, 288 (2020). SILVA, M.R.B. Cad. Hist. Ciênc. 3, 13 (2007). SANTIAGO, G. (2009). REBOUÇAS, M.M.; D’AGOSTINI, S.; CYTRAYNOWICZ, R. “Catálogo do Acervo dos Ilustradores Científicos do Museu do Instituto Biológico.” (2020).
4. MODIFICAÇÕES DO ERLENMEYER:
O Erlenmeyer tornou-se rápidamente muito usado nos laboratórios químicos e biológicos, pelo formato dele e suas características, como fundo largo e estável e grande superfície, com fácil aquecimento e grande contato com o ar.
Isso inspirou a invenção de outras vidrarias, baseadas no erlenmeyer. Embora nem sempre para uso químico.
A mais conhecida dessas modificações é o “Frasco de Kitasato“, inventado pelo Médico e Bacteriologista Japonês Shibasaburo Kitasato , para filtrar culturas de bacilos do tétano. KITASATO, S. Zeit, Hyg. 10, 267 (1891). Link do PDF.
Ele também foi o descobridor do bacilo da peste bubônica, HOWARD-JONES, N. Clio Med. Acta Acad. Int. Hist. Med. 10, 23 (1975), e da bactéria Shigella, e um dos inventores do soro antidiftérico. KANTHA, S.S. Keio J. Med. 40, 35 (1991).
Nós os Químicos, usamos muito para filtração a vácuo. DIAS, D.L. “Filtração a Vácuo.”.
Mais uma vidraria minha, da minha coleção. Um pequeno kitasato de 100 ml, marca Vidrolabor (comprada pela Labor Quimi em 2010) , Brasil, do início dos anos 80.
Existem modificações do Kitasato, para grande volumes. São as jarras para filtração a vácuo, como esta. São fabricadas pela SIMAX, da República Tcheca, e revendidas por uma empresa, Trichter, que também fabrica Cristal da Bohêmia.
Outra modificação baseada no Erlenmeyer, é o frasco de Fernbach, uma espécie de erlenmeyer mais largo ainda na base, para cultivar microorganismos em meios de cultura líquidos, em grande superfície, e para fazer fermentações.
Aqui na imagem, você pode ver um frasco Fernbach, de marca Chemglass, USA. Link 79. 80. Mais uma imagem de um frasco de Fernbach.
Inventado pelo Biologista, formado em Ciências Físicas e Naturais, o Francês Auguste Fernbach. Que trabalhava no Instituto Pasteur. TAKAHASHI, M.; AOYAGI, H. App. Microbiol. Biotech. 102, 4279 (2018).
Os frascos de Fernbach se tornaram mais comuns em pesquisa de toxinas e fermentações, no final do século XIX, após os trabalhos do Médico Francês Pierre Paul Émile Roux, que confirmou que o bacilo de Klebs-Loeffler é que causava a difteria. ROUX, M.E.; MARTIN, M.L. J. Comp. Pathol. Therap., 7, 332 (1894). SMITH, T. J. Exp. Med. 4, 373 (1899).
5. VIDRARIA MODERNA, EM GERAL:
Todos os Químicos conhecem vidraria moderna, condensadores, destiladores, link 25, aparelhos de refluxo etc…
A vidraria “moderna” já existia em 1800, mas não muito antes , como você pode ver na Enciclopédia de Ephraim Chambers, (1753).
Mas era geralmente encomendada aos vidreiros, pelos cientistas ou pelo laboratório. Como exemplos, veja este alambique e peças de vidro, e estas vidrarias de 1800, E este laboratório, na Universidade de Michigan, em 1800.
Ela, vidraria moderna, se popularizaria no mundo, após 1830, com as divulgações pioneiras do Químico Alemão Justus Freiherr Von Liebig. MAAR, J.H. Quím Nova, 29, 1129 (2006).
Outras famosas e práticas invenções de Liebig: os “cubinhos de caldo de carne“, hoje, tipo Knorr, Maggi, Também Liebig e um seu aluno, o Químico Americano Eben Norton Hosford modificaram a fórmula do fermento químico do Inglês Alfred Bird, e criaram o que hoje conhecemos como “pó Royal”.
6. BALÃO DE DESTILAÇÃO, BALÃO DE CLAISEN:
O balão de destilação, inventado pelo Químico Alemão Carl Oswald Victor Engler, é um balão que já tem a tubuladura lateral, facilitando a montagem do aparelho de destilação. Na imagem, veja ele aqui. Links: 80. 81, 82, 83. 84.
O Químico Alemão Rainer Ludwig Claisen, modificou o balão de destilação, adicionando uma outra tubuladura lateral, e trocou a parte esférica do balão própriamente dito, tornando-a ovóide. É o “Balão de Claisen“. Vendo a figura, você perceberá como é:
Isso facilita muito a montagem, para destilação a vácuo.
Publicação do Balão de Claisen: CLAISEN, L. Justus Liebig Ann. Chem. 277, 162 (1893). LUNELLI, B. J. Chem. Educ. 75, 638 (1998).
Um antecessor do balão de Claisen, foi o frasco de Wurtz, agora obsoleto. Inventado pelo Químico Alsaciano, Francês, Charles Adolphe Wurtz.
Na Figura 1, é uma retorta, na Figura 2 é um balão de Wurtz, e 3, é um balão de destilação de Engler.
Também existe uma modernização, tipo Claisen, mas onde o balão é esférico, e não ovóide. Semelhante, mas com as tubuladuras superior e lateral, curtas e de grande diâmetro, É o frasco de Shriner, do Químico Americano Ralph Lloyd Shriner.
7. OUTROS BALÕES:
O balão de Kjeldahl, usado no Método de Kjeldahl. Para detalhes veja meu Artigo.
Um balão ovóide, com gargalo bem longo. Inventado pelo Químico Dinamarquês Johan Gustav Christoffer Thorsager Kjeldahl. KJELDAHL, J. Zeit. An. Chem. 22, 366 (1883).
Eu uso para fazer mineralizações ou ataque ácido, com ácidos concentrados, de maneira segura e sem respingos.
Balão de Schlenk, Vidraria de Schlenk.
Um balão com uma tubuladura lateral, com torneira. Se usa associado a várias peças, que constituem a “Vidraria de Schlenk“. MILLAR, S. “Tips as Trick for the Lab: Air-Sensitive Techniques.” (2013). Vejam vários links para vidraria de Schlenk.
Vidraria inventada pelo Químico Alemão Wilhelm Johann Schlenk. (1929). No decorrer de seus estudos sobre os compostos organomagnésio. SCHLENK, W. SCHLENK Jr., W. Ber. Dtsch, Chem. Gessel. 62, 420 (1929). TIDWELL, T.T. Angew. Chem. Int. Ed. 40, 331 (2001).
O Balão de Schlenk ou Frasco de Schlenk, se usa para fazer reações ao abrigo do ar, em atmosfera inerte, de nitrogênio ou argônio. TANAKA, M. “Schlenk Tube Technique.” Editora Sugiwama-Gen, Tóquio, Japão, (2018).
Eu usei muito na minha Tese de Doutorado.
8. CÁLICES GRADUADOS E OUTROS CÁLICES:
Remontam ao século XVIII. Lavoisier recomendava que decantações e reações fossem feitas em cálices comuns de vinho, para mais fácil observação da reação e/ou separação do sólido decantado. Também Faraday, no século XIX, eventualmente usava taças ou cálices.
LAVOISIER, A.L. “Traité Élémentaire de Chemie.” , Editora Chez Cuchet, Paris, França, Vol. 1, Pág 35 (1789) e LAVOISIER, A.L. “Traité Élémentaire de Chemie.” , Editora Chez Cuchet, Paris, França, Vol. 2, Pág 350, Planche II, Fig. 10 (1789). FARADAY, M. “Chemical Manipulation.” Editora John Murray, Londres, Inglaterra, 3a Ed., Págs 185 (205 no doc. digital); 208 (227 no doc. digital); 230 (no doc. digital, 249) (1842).
O cálice ou copo de sedimentação, ou precipitação, é um cálice sem graduação, rigorosamente cônico. O precipitado se acumula no fundo do cone, facilitando a decantação. Links 84, 85, 86, 87.
Na foto, três copos de precipitação meus, de 250 ml. Todos são de vidro comum, alcalino, o da frente é de 1971, os outros dois, dos anos 60.
Alguns químicos modernos não o conhecem. Nos tempos atuais, ele é mais usado em análises clínicas do que em Química. Mas eu gosto. Permite lavar ou isolar um precipitado com facilidade.
E os cálices graduados? São copos cônicos, arredondados na parte inferior, e com graduação em ml (nos frascos modernos, nos antigos, cm³). Links: 88, 89, 90, 91, 92, 93. 94. 95.
Aqui também. Os Químicos atuais não os usam muito, são mais usados em farmácias de manipulação. Mas eu gosto. Excelentes para fazer soluções e também para executar precipitações e lavar precipitados.
Ilustrando este Artigo, vários cálices graduados.
Os dois da frente, pequenos, são dos anos 80. Os outros são das décadas de 50, 60 e 70. Alguns são meus, outros, do laboratório. Todos são de vidro comum, alcalino.
Os cálices graduados surgiram como vidraria para Farmácia, no śeculo XIX. Segundo PARRISH, são alemães de origem. PARRISH, E. “An Introduction to Practical Pharmacy.” Editora Blanchard and Lea, Filadélfia, EUA, 2a Ed., Págs: De Capa e 44, 45 (1859).
Você não os encontrará ainda em farmacopéias muito antigas, como : FELIX-SÉVERIN, R. “Pharmacopée Française.” editora J.B. Baillière, Paris, França (1827). LOCHMAN, C.L. “English Edition of the Pharmacopoeia Germanica.” Editora David D. Elder Co. , Filadélfia, EUA (1873).
9. FRASCOS LAVADORES E LAVADORES DE GASES. FRASCOS DE WOULFE E DRECHSEL ETC… :
Frascos Lavadores de Precipitados:
Inicialmente, tratemos do frasco lavador clássico, ou comum. Ele é usado para lavar precipitados isolados por filtração, em Síntese Inorgânica, mas principalmente em Química Analítica Quantitativa.
É um balão de fundo chato ou redondo, tampado com uma rolha de borracha ou esmerilhada, com dois tubos de vidro dobrados. Um deles chega até o fundo do balão e mergulha na água. Sopra-se um desses tubos, e a água sai, pelo outro tubo sendo dirigida ao precipitado a ser lavado.
Vendo a Figura, entenderá como funciona. Um antigo frasco lavador, do Farmácia Museu Aramburu, na cidade de Plencia, País Basco, Espanha.
Ao que tudo parece indicar, foi inventado pelo famoso Químico Francês Antoine Laurent De Lavoisier. Veja a Figura 54, nesta Imagem:
Atualmente, os antigos frascos lavadores de vidro cairam em total desuso.
Usamos muito mais as práticas e baratas Pissetas plásticas, de polietileno, prolipropileno ou Nalgene, incolores ou coloridas. Links: 111, 112, 113, 114, 115. 116.
Frascos Lavadores de Gases:
O Frasco de Woulfe é um frasco com 2-4 tubuladuras, usado para montagens de lavar gases. Link 103.
Mais uma peça de minha coleção. Um antigo frasco de Woulfe, dos anos 20. Pertenceu a meu Avô. Alberto Federman, que o usava no Instituto Biológico.
Embora seja considerado obsoleto, ainda é fabricado, eis ele aqui. E ocasionalmente, usado.
Foi inventado em 1767, pelo Químico e Alquimista Irlandês Peter Woulfe. WOULFE, P. Phil. Trans. Roy. Soc. London, 57, 717 (1767). Outro Link. Após sua invenção, ganhou grande aceitação entre os Químicos do Mundo todo. Por exemplo, Lavoisier usava frascos de Woulfe. Veja em: LAVOISIER, A.L “Traité Éleméntaire de Chemie.” Editora Chez Cuchet, Paris, França, Vol. 2, Planche IV, Págs. 354-355 (1789).
O “Frasco de Woulfe” foi desenvolvido como uma modificação de um antigo frasco lavador de gases do Alquimista Alemão Johann Rudolf Glauber. Descobridor do sulfato de sódio. Veja os trabalhos de Glauber.
Woulfe já era um Químico e Mineralogista, mas fascinado por Alquimia, também a estudava e praticava. SLATER, S. “Who Was Peter Woulfe? -The Last Alchemist.” (2016).
Outras descobertas importantes dele:
Analisando um mineral na época, novo, hoje chamado de Wolframita, ele percebeu que a rocha podia conter um metal novo, que é hoje, o Tungstênio. WOULFE, P. Phil. Trans. Roy. Soc. London 69, 11 (1779). Outro Link.
A observação da existência desse metal novo, seria confirmada pelo Químico Sueco Karl Wilhelm Scheele, em 1781. SCHEELE, K.W. Roy. Scienc. Acad. New Proc. Sweden 2, 89 (1781). O elemento, o metal Tungstênio, seria descoberto pelos Químicos Bascos/Espanhóis, Fausto Elhuyar e Juan José Elhuyar Lubize, em 1783. LUYART, J.J.; LUYART, F.; CULLEN, C. (Tradutor), “A Chemical Analysis of Wolfram and Examination of a New Metal.” G. Nicol Editor, Londres, Inglaterra (1785).
Também foi Woulfe, que nitrando a lã e um corante natural, o Índigo, com ácido nítrico, preparou , um composto orgânico, hoje muito importante, o ácido picrico. WOULFE, P. Phil. Trans. Roy. Soc. London, 61, 127 (1771). Outro Link.
O ácido pícrico havia sido observado pelo Alquimista Alemão Johann Rudolf Glauber. Depois foi estudado e sintetizado por vários Químicos Franceses, como Jean Baptiste Dumas, Auguste Laurent, Jean Joseph Welter e Eugène Turpin. Modernamente, é obtido de Aspirina ou fenol, como veremos em um Artigo futuro.
O Frasco de Woulfe, quase que foi totalmente substituído pelo seu sucessor bem mais moderno (mais de cem anos depois).
O Frasco de Drechsel, Outro Link, inventado pelo Químico Alemão Ferdinand Heinrich Edmund Drechsel em 1868, para estudar a redução do gás carbônico. DRECHSEL, E. J. Chem. Soc. 21, 121 (1868).
Mais uma peça de minha coleção. Parte de um Frasco de Drechsel de vidro borossilicato ótico Jena, de fabricação Alemã, da Schott Mainz, dos anos 40. Para mais detalhes do vidro borossilicato usado para fazer vidrarias de laboratório, consulte este Artigo.
A parte superior, com o borbulhador, foi quebrada a mais de 60 anos. Quando eu era menino, já tinha sido quebrada.
O leitor que conhece vidraria diria… Mas o frasco lavador para gases, borbulhador, que eu conheço, não é desse jeito, é assim!
Um Frasco de Drechsel Moderno.
É porque o frasco Drechsel, borbulhador, lavador de gases, atual, é uma modificação.
Quando tem uma placa porosa para melhorar o borbulhamento, é, às vezes chamado Frasco de Monteggia. Links: 96, 97, 98, 99, 100, 101. Porque lembra o frasco que o Médico Cirurgião Italiano Giovanni Battista Monteggia usava para umidecer o ar ministrado aos pacientes.
Uma pequena modificação no ângulo das tubuladuras, por onde entra e sai o gás, e no formato da placa porosa, resulta no Frasco de Muench. Links: 102, 103, 104. Uso de Frascos de Muench: SANUKI, S.; SHAKO, K.; NAGAOKA, S.; MAJIMA, H. Mat. Trans. Jim, 41, 799 (2000). SANUKI, S.; ARAI, K.;KOJIMA, T.; NAGAOKA, S.; MAJIMA, H. Mettal. Mat. Trans. 30, 15 (1999).
Relacionado aos Frascos lavadores e os borbulhadores para gases, é o frasco de Mariotte, usado para obter escoamento constante e ajustável de líquidos. Também para demostrar as Leis dos Gases, Leis de Boyle-Mariotte.
Um frasco com um sifão ou uma torneira na parte inferior, e que pode ser tampado, total ou parcialmente, para controlar o fluxo do líquido.
Inventado pelo Físico Francês Edme Mariotte. MARIOTTE, E.; NEAULME, J. (Editor), La Hate, Paris, França, Nova Edição, Vol. 1 (1740). Imagem na Obra Original. Outra digitalização, MARIOTTE, E.; NEAULME, J. (Editor), La Hate, Paris, França, Nova Edição, Vol. 1, Págs 384-386 (432-433 no documento digital) (1740).
10. CONDENSADORES E COLUNAS DE FRACIONAMENTO:
Na Parte 1 desta série, Item 6, vimos a descoberta da destilação fracionada por Maria a Judia, e os alambiques e as retortas do Alquimista Bizantino Geber. Neste outro Artigo, vimos os destiladores da Idade Média.
Todos esses aparelhos tornaram-se obsoletos, inclusive os alambiques e as Cucurbitas (de Lavoisier) , século XVIII, e o Pelicano (Parte 1, Item 4). Todos obsoletos após a vidraria moderna (este Artigo, Item 5). VIEL, C. Rev. Hist. Pharm. 363, 277 (2009).
No laboratório, após o século XIX, usamos só destiladores montados com vidraria. Links: 104, 105, 106, 107, Vamos ver então, alguns condensadores e colunas de fracionamento.
Condensadores:
O condensador de destilação foi inventado pelo Químico Alemão Christian Ehrenfried Weigel, em 1771, mas era feito de metal. Depois foi melhorado por vários cientistas, como Max Speter, Poissonier, Johan Gadolin, Johann Friedrich August Göttling . GRAY, S.F. “The Operative Chemistry.” Editora: Hust, Chance and Co., Londres, Inglaterra, (1828).
Foi Justus Freiherr Von Liebig quem o construiu com o tubo interno de vapor em vidro, em 1843. Para a História do Condensador, veja: JENSEN, W.B. J. Chem. Educ. 83, 23 (2006). Outro Link. LIEBIG, J. “Handbuch der Organischen Chemie.” Editor: C.F. Winter, Heidelberg, Alemanha, Págs 763, 764 (1843).
O mais comum é o condensador reto. Chamamos de “Condensador de Liebig“, porque foi modificado e popularizado por ele. Clique nos nomes dos condensadores, para ver a imagem. Às vezes, monta-se o condensador reto em posição vertical, para melhor condensação. SHENSTONE, W.A. J. Chem. Soc. 43, 123 (1883), como no “Alambique de Limbeck“. Para destilar óleos essenciais.
Outros condensadores: O Condensador de West é um condensador de Liebig, modificado, com o tubo interno de vapor mais grosso e a camisa de resfriamento mais estreita. Isso possibilita melhor condensação, pois a superfície de contato é maior. Inventado para destilar éter, pelo Químico West-Knightts. WEST-KNIGHTS, J. Analyst, 8, 65 (1883).
Condensador de Bolas, ou “Condensador Allihn“. Usamos muito para fazer aquecimento a refluxo. Do Químico Alemão Felix Richard Allihn. ALLIHN, F. Chem. Zeit. 10, 52 (1886). ALLIHN, F. Zeit An, Chem. 25, 36 (1886).
Condensador de Camisa dupla ou “Condensador de Davies“. Modificação do condensador de Liebig, mas em volta do tubo interno de vapor, existe uma jaqueta em vidro. Inventado por James Davies, diretor de uma companhia Alemã e comercializado a partir de 1904.
“Condensador de Serpentina“. O tubo interno de vapor é uma serpentina de vidro, o que garante uma grandes superfície de condensação. Eu gosto e uso muito. É comum confundí-lo com o condensador de Graham. Link 109. Veja a diferença entre os dois, aqui.
Uma modificação é o “Condensador de Graham“, Link 105 , a serpentina faz parte da camisa de refrigeração, e não do tubo onde vai passar o vapor. Portanto, na serpentina passa água e o vapor condensa na camisa externa. Inventado pelo Químico Escocês Thomas Graham. A ideia no condensador de Graham, é maximizar o fluxo do vapor a ser condensado, e a sua invenção é ligada aos estudos de Graham sobre a mobilidade dos fluidos. SMITH, J.A. Vic. Inst. Eng. 176 (1906). GRAHAM, T. Trans. Roy. Soc. London 151, 183 (1861). GRAHAM, T. Trans. Roy. Soc. London 153, 385 (1863).
Baseados nos condensadores de serpentina e de Graham, existem os condensadores Othmer. A serpentina, seja para vapor seja para a água, é dupla. OTHMER, D.F. Ind, Eng. Chem. 1, 153 (1929).
O “Condensador Espiral” também é tipo Graham, mas com uma espiral dupla, e a entrada de água e saída, é sempre pela parte superior ou inferior. Veja: HERSHBERG, E.B, Ind. Eng. Chem. 42, 2531 (1950). São muito usados nos evaporadores rotatórios comerciais.
Mais dois condensadores eficientes, antigamente pouco usados, mas nos últimos anos tem ganhado importância.
O “Condensador de Dimroth“. Link 108. A camisa de resfriamento é uma espiral dupla, com um tubo concêntrico, que passa “no meio” dessa espiral. A entrada e saída de água são pela parte superior.
O Químico Alemão Otto Dimroth o inventou para manipular solventes ou compostos muito voláteis com ésteres de boro e azida de metila. DIMROTH, O.; BAMBERGER, K. Justus Liebig Ann. Chem. 438, 67 (1924). DIMROTH, O.; FAUST, T. Ber. Dtsch. Chem. Gessel. 54, 3020 (1921). DIMROTH, O.; WISLICENUS, W. Ber. Dtsch. Chem. Gessel. 38, 1573 (1905),
Um tipo muito simples de condensador é o “Dedo Frio“. Link 106. A câmera de condensação é a própria camisa externa, e o esfriamento é feito em um vaso interno, onde se passa água, ou coloca gêlo ou gêlo seco. Outro tipo de “Dedo Frio“. Outro. O “Dedo Frio” foi inventado pelo Químico Escocês James Dewar, o mesmo que inventou a garrafa térmica. Para estudar gases, como hidrogênio, oxigênio etc… liquefeitos ou sólidos. DEWAR, Ann. Chim. Phys. 18, 145 (1899). DEWAR, J. Proc. Roy. Soc. London 76, 325 (1905). DEWAR, J. Proc. Roy. Soc. London, 63, 256 (1898). DEWAR, J. Lond. Edin. Dub. Phil. Mag. 18, 210 (1884).
Finalmente, o “Condensador Parafuso de Friedrichs“. Link 109. Muito eficiente, eu uso para refluxos com solventes muito voláteis como éter e acetona. Inventado pelo Químico Alemão Fritz Walter Paul Friedrichs em 1912. FRIEDRICHS, F. J. Am. Chem. Soc. 34, 1509 (1912).
É composto de um dedo frio, associado a uma serpentina em espiral, e nesse conjunto, circula a água. O vapor condensa nas paredes internas da câmara. É muito eficiente, porque tem uma grande superfície de condensação. É como se você associasse um condensador de Graham a um dedo frio.
Colunas de Fracionamento:
Agora, a História da colunas de fracionamento, usadas na destilação fracionada, no laboratório de Química.
A mais clássica e mais usada, embora não a mais eficiente, é a “Coluna de Vigreaux“, 1904, do Professor e Vidreiro Francês Henri Narcisse Vigreaux.VIGREAUX, H.; HALLER, A. (Prefácio) “Le Soufflage du Verre Dans les Laboratoires Scientifiques et Industriels.” Editora H. Dunot et E. Pinat, Paris, França (1918). VIGREAUX, H. Chem. Zeit. 28, 686 (1904).
A Vigreaux é uma coluna de vidro, às vezes de camisa dupla, com pontas na parte interna.
A “Coluna de Ray” é como a coluna Vigreaux, mas as pontas são perpendiculares ao tubo. RAY, J.D. Rev. Scient. Inst. 28, 200 (1957).
“Coluna de Snyder“, possue peças flutuantes em formato de bola no seu interior. Link 108. Foi inventada por SNYDER, E.O, em 1919.
Na “Coluna de Oldershaw” as peças internas são em forma de prato perfurado e uma bolha de vidro. OLDERSSHAW, C.F. Ind. Eng. Chem. An. 13, 265 (1941). Um melhoramento é a “Coluna de Collins-Lantz“. COLLLINS, F.C; LANTZ, V. Ind. Eng. Chem. 18, 673 (1946).
A “Coluna de Podbielniak” tem uma jaqueta de vidro a vácuo e própria para alto ponte de ebulição. PODBIELNIAK, W. Ind. Eng. Chem. An. 13, 639 (1941). PODBIELNIAK, W.J. Patente Americana, US2400021A (1941).
A “Coluna de Widmer“, tem como enchimento uma longa peça de vidro em espiral. É muito eficiente, eu já usei uma. WIDMER, G. Helv. Chim. Acta 7, 59 (1924). WIDMER, G. “Tese” (1923).
Uma antecessora dela é a “Coluna de Dufton“. DUFTON, A.F. J. Chem. Soc. Ind. 38, 45T (1919), citado por THOLE, F.B. J. Chem. Soc. Trans. 38, 0 (1919). E citado também por: SMITH, V.C. et al., Ind. Eng. Chem. 17, 47 (1945). DUFTON, A.F. Lond. Edin. Dub. Phil. Mag. 41, 633 (1921). DUFTON, A.F. J. Chem. Soc. Trans. 119, 1988 (1921). Do Químico Inglês Samuel Dufton.
“Coluna de Stedman“, a parte interna tem peças em forma de pratos emborcados. STEDMAN, D.F. Trans. Am. Inst. Chem. Eng. 33, 153 (1937).
A “Coluna de Hempel” é simplesmente um tubo de vidro, com uma placa porosa ou perfurada, que você empacota, enche com bolinhas de vidro ou “Anéis de Raschig” Link 109, 110, patente de 1914, de porcelana, grafite, metal ou vidro, do Químico Alemão Friedrich August Raschig. Simples, mas funciona bem.
A coluna de Hempel foi inventada pelo Químico Alemão Walter Mathias Hempel. HEMPEL, Zeit An. Chem. 20, citado por: MABERY, C.F. Proc. Am. Acad. Arts Scienc. 18, 47 (1883).
Várias colunas, veja: HILL, J.B.; FERRIS, S.W. Ind. Eng. Chem. 19, 379 (1927). SIMONS, J.K.; WAGNER, E.C. J. Chem. Educ. 9, 122 (1932). “Synthetic Environment. ” (2007).
Continua na futura Parte 3.
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