實驗室玻璃器皿

實驗室玻璃器皿（英語：laboratory glassware）指科學研究中使用的玻璃製實驗室儀器。玻璃可經吹製、彎曲、切割、模製以形成各種尺寸和形狀，因此被廣泛用於化學、生物學和分析學實驗室。許多實驗室會為初學者提供玻璃器皿的使用教學，並提醒其注意可能的安全隱患（英語：Laboratory safety）。

三個燒杯、一個錐形瓶、一個量筒和一個容量瓶。

歷史

科內利斯·德曼繪畫中的17世紀晚期實驗室玻璃器皿（華沙國家博物館）

古代

玻璃器皿的歷史可追溯至腓尼基人，他們在營火中將黑曜石融合在一起，製成了第一件玻璃器皿。隨著古敘利亞、古埃及和古羅馬等其他文明對玻璃製造工藝的改進，玻璃器皿日趨發展。公元1世紀，亞歷山卓的鍊金術士瑪利亞首次創造出用於化學的玻璃器皿，她也因此廣受讚譽^[1]。儘管有此類發明，這一時期可用於化學的玻璃器皿仍然有限，由於實驗熱穩定性的需要，化學用具主要由銅或陶瓷製成^[1]。

近世

14至16世紀，威尼斯商人從東方的拜占庭和敘利亞習得製造玻璃的知識，並購得品質更佳的原料（例如碳酸鈉含量更高的植物灰），能生產出純淨度、耐熱性與化學穩定性都更高的玻璃，促使實驗室開始使用玻璃器皿^[1]。

現代

許多在1830年代大量生產的玻璃品質低劣，使用時很快變得又糊又髒^[2]。通透的玻璃器皿便於控制實驗條件，因而19世紀的化學家們開始認識到它們的重要性^[3]。發明試管的永斯·貝吉里斯和法拉第都為化學玻璃吹製的興起做出了貢獻。法拉第在1827年發表了《化學操作》一書，詳細介紹了製作各類小型玻璃管的過程及相關實驗技術^[3][4]。貝吉里斯在其教科書《化學操作與設備》中記錄了各種化學玻璃的吹製方法^[3]。吹製技術的興起提升了玻璃在化學實驗中的可用性，確立了其在實驗室中的主導地位。行業協會和標準也隨著實驗室玻璃器皿的發展產生和完善，普魯士工業發展協會是最早支持合作改進所用玻璃品質的組織之一^[5]。

第一次世界大戰開始前，絕大多數實驗室玻璃器皿都在德國製造。美國將實驗室玻璃器皿列為教具，不收取進口關稅，因此該國的玻璃生產商很難與德國製造商競爭。對進口實驗室玻璃器皿的高度依賴，導致美國在第一次世界大戰期間面臨供應被切斷的困境^[6]。1915年，康寧公司開發了一款名為「派熱克斯」的硼矽酸鹽玻璃（英語：Borosilicate glass），大大俾利戰時美國的軍工業^[6]。戰後，許多實驗室恢復使用進口的玻璃器皿，但改進玻璃器皿的研究也開始蓬勃發展，例如耐腐蝕材料聚四氟乙烯的開發，或是研發出更耐熱衝擊，又能保持化學惰性（英語：Chemically inert）的玻璃器皿；成本降低也促進了相關技術的發展，如今用過即棄有時還比重複使用玻璃器皿更符合經濟效益^[7]。

實驗室玻璃器皿的選擇

實驗室玻璃器皿通常由負責管理特定實驗室的人依不同的目的（如控制流體方向、達到特定的品質保證等等）選擇，有時是以特定類型的玻璃製成的玻璃器皿，有時是低成本、大量生產的玻璃器皿，有時則是由玻璃工人吹製（英語：Scientific glassblowing）的特殊器皿。

玻璃類型

一些透明實驗室玻璃器皿和棕色玻璃罐

實驗室玻璃器皿可由幾種類型的玻璃製成，每種玻璃的功能和用途不盡相同。硼矽玻璃（英語：Borosilicate glass）是一種由氧化硼和二氧化矽組成的透明玻璃，其主要特點是熱膨脹係數低，使其比大多數其他玻璃更耐熱震^[8]。石英玻璃可以承受高溫，且能容許特定波段的電磁波譜穿透。深棕色或琥珀色（光化學）玻璃可以阻擋紫外線和紅外線輻射。厚壁玻璃適用於承受高壓環境。裂紋玻璃（英語：Fritted glass）是細小的多孔玻璃，允許氣體或液體通過。經過特殊處理的鍍膜玻璃器皿可以減少破損或故障的發生。矽烷化（英語：Silanization）玻璃器皿經過特殊處理，防止有機質樣品粘在玻璃上。^[9]

科學玻璃吹製

科學玻璃吹製（Scientific glass blowing）通常在一些較大的實驗室裡進行，是玻璃吹製的一個專門領域。科學玻璃吹製涉及精確控制玻璃的形狀和尺寸，修復昂貴的或難以替代的玻璃器皿，以及將各種玻璃部件熔合在一起。許多部件都可以融合在一段玻璃管（英語：glass tubing）上，以創造高度專業化的實驗室玻璃器皿。

控制流體流向

在使用玻璃器皿時，常常需要控制流體的運動方向。通常用瓶塞（英語：Stopper (plug)）封閉流體，阻礙其流動；而透過連接玻璃器皿來引導流體輸送。玻璃管（英語：glass tubing）、T型連接器、Y型連接器和玻璃集液器都可作為連接組件。另外也可以使用磨口玻璃塞（英語：ground glass joint）（有時會用到固定夾）來防止流體洩漏。另一種連接玻璃器皿的方法是使用軟管倒鉤（英語：hose barb）和柔性管。流體流動可以藉由閥門進行選擇性切換，其中旋塞（英語：stopcock）是常見的一種類型，可以與玻璃器皿熔接在一起。完全由玻璃製成的閥門可以用來限制流體的流動。液體或任何可流動物質都可以用一個漏斗（英語：Funnels (laboratory)）引導到一個狹窄的開口。

使用特定的玻璃器皿控制流體流向

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  一個全玻璃止回閥。
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  一個錐形瓶和一個側臂帶旋紋的吸濾瓶。
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  一個玻璃集液體器，左側是軟管倒鉤，右側是磨口玻璃塞。
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  一種帶有聚四氟乙烯密封圈的錐形玻璃塞。密封圈的光學透明度會隨玻璃塞受到的壓力改變。
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  在舒倫克瓶側臂上帶有螺紋的T型孔塞閥。
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  在舒倫克瓶側臂上，一個直孔玻璃旋塞（英語：stopcock）與塑料瓶塞定位器相連。

品質保證

計量等級

在進行高精度體積測量（如測試實驗室中所做的測量）時，玻璃器皿的計量等級變得很重要。器皿的計量等級可以透過測量標記名義值周圍的信賴區間以及校準與NIST標準的可追溯性來確定。有時需要定期檢查實驗室玻璃器皿的校準情況^[10]。

溶解度

製作實驗室玻璃器皿的二氧化矽在大多數物質中是不溶的，但有少數例外，如氫氟酸。此外，少量的矽會在水中溶劑化，這可能會影響測量的精度和閾值（英語：Reference range）^[11]。

清洗

在洗碗機中清潔實驗室玻璃器皿

清洗實驗室玻璃器皿有各種方法。可以將器皿浸泡在洗滌劑溶液中，去除油脂和大多數污染物；然後使用刷子或擦洗墊清潔這些污染物，以去除不能沖洗的顆粒。一些堅固的玻璃器皿能夠承受超音波清洗（英語：sonication），因此無需手動擦洗。對於某些敏感的實驗，可以將玻璃器皿浸泡在溶劑中，例如王水或弱酸，以溶解會干擾實驗的特定污染物。清洗完成後，通常會將玻璃器皿沖洗三次，然後掛在架子上之前晾曬^[12]。

示例

實驗室玻璃器皿種類多樣。

一般的玻璃器皿容器包括：

• 燒杯：簡單的圓柱形容器，用於盛放試劑或樣品。
• 燒瓶：窄頸玻璃容器，通常為錐形或球形，在實驗室中用於盛放試劑或樣品。錐形瓶、 平底燒瓶和舒倫克瓶等均屬於燒瓶。
• 試劑瓶（英語：Reagent bottle）：開口較窄，通常用於儲存試劑或樣品。較小的稱為樣本瓶。
• 玻璃罐：圓柱形容器，開口較寬，可密封。鐘形罐（英語：Bell jar）可提供真空環境。
• 試管：用以放置、混合或加熱少量的固體或液體化學物質，特別適用於定性（英語：qualitative data）實驗和分析。
• 乾燥器：用於乾燥材料或保持材料乾燥。
• 蒸發皿：例如表面皿，主要用作蒸發表面（儘管有時它們可能被用於覆蓋燒杯 )。
• 培養皿：一種扁平的器皿，裡面裝滿了營養豐富的明膠，可以讓微生物快速生長。
• 載玻片：用於在顯微鏡下固定物品的薄條。

用於測量的玻璃器皿包括：

• 量筒：又薄又高的圓柱形容器，用於測量液體體積。
• 容量瓶：用於量取特定體積的流體。
• 滴定管：與量筒類似，但末端有一個閥門，用於分散精確量的液體試劑，通常用於滴定^[13]。
• 移液器：用於轉移精確數量的液體。
• 玻璃沸點儀（英語：Ebulliometer）：用於準確測量液體的沸點^[14]。

其他玻璃器皿包括：

• 玻璃棒：用於混合化學品的攪拌棒。
• 冷凝管：將蒸汽冷卻成液體來進行冷凝^[15]。
• 曲頸甑：有一個帶長弧形噴口的球體，用於加熱蒸餾^[16]。
• 乾燥槍（英語：Abderhalden's drying pistol）：用於清除樣品中的水或其他雜質的痕跡^[17]。