استخدامات وخصائص الأواني الزجاجية المخبرية
تعتبر الأواني الزجاجية من أكثر الأدوات استخدامًا في المختبر، ولا يمكن لأي مادة التنبؤ بها. ومع ذلك، من أجل استخدام الأواني الزجاجية بشكل أفضل، بالإضافة إلى مهارات التشغيل الأساسية، من المهم أيضًا فهم خصائص المواد للأواني الزجاجية، مما سيمنحك فهمًا أعمق للأواني الزجاجية.
الخصائص العامة للزجاج
المواد الخام الرئيسية للزجاج هي رمل السيليكا (SiO2)، وحمض البوريك (H3BO3) أو البوراكس (Na2B4O7 · 10H2O)، والجير (CaO)، ونشارة الزجاج (كوليت)، وحمض الفوسفوريك (P2O5)، والقلويات (Ha2O، التي يتم توفيرها بواسطة NaNO3، Na2B4O7، الخ) ومواد خام أخرى تحتوي على أكاسيد مثل البوتاسيوم والمغنيسيوم والزنك والألومنيوم.
تتمتع المنتجات الزجاجية بمقاومة كيميائية جيدة للماء والمحاليل الملحية والأحماض والقواعد والمذيبات العضوية، وتتفوق في هذا الصدد على معظم المنتجات البلاستيكية. فقط حمض الهيدروفلوريك والقاعدة القوية أو حمض الفوسفوريك المركز في درجات حرارة مرتفعة يهاجم الزجاج. ميزة أخرى للأواني الزجاجية هي ثبات الشكل (حتى في ظل درجات الحرارة المرتفعة) ودرجة الشفافية العالية.
الخصائص الخاصة لزجاج معين
في التطبيقات المعملية، هناك العديد من أنواع الزجاج المختلفة التي يمكن اختيارها.
زجاج الصوديوم والكالسيوم
يتمتع زجاج الصوديوم والكالسيوم (مثل AR-Glas) بخصائص كيميائية وفيزيائية جيدة. مناسبة للتعرض على المدى القصير للكواشف الكيميائية وتطبيقات الصدمات الحرارية المحدودة.
زجاج البورسليكات (BORO3.3، BORO 5.4)
يتمتع زجاج البورسليكات بخصائص كيميائية وفيزيائية ممتازة. كما هو موضح في المعيار الدولي DIN ISO 3585، فإن الزجاج المتحلل الأولي له معامل تمدد خطي يبلغ 3.3 وهو مناسب للتطبيقات التي تتطلب مقاومة كيميائية وحرارية ممتازة (بما في ذلك مقاومة الصدمات الحرارية) وثبات ميكانيكي عالي. إنه زجاج نموذجي للأدوات الكيميائية، مثل قوارير مستديرة القاع والكؤوس ومنتجات القياس.
استخدام المنتجات الزجاجية
عند استخدام الزجاج، من الضروري مراعاة مقاومة الصدمات الحرارية والقوة الميكانيكية. يجب اتباع إجراءات السلامة الصارمة:
لا تخلط مقياس حجم التسخين أو أسطوانة القياس أو زجاجة الكاشف بشكل ساخن.
عند إجراء تفاعل طارد للحرارة، مثل تخفيف حمض الكبريتيك أو إذابة هيدروكسيد الصوديوم، تأكد من الاستمرار في تحريك وتبريد الكواشف، واختيار وعاء مناسب، مثل دورق مخروطي، ولا تستخدم أبدًا أسطوانة مدرجة أو دورق حجمي.
يجب ألا تتعرض الأدوات الزجاجية أبدًا لتغيرات مفاجئة ومكثفة في درجات الحرارة. عند إخراج الأداة الزجاجية من فرن التجفيف الساخن، لا تضعها على سطح بارد أو مبلل على الفور.
بالنسبة لتطبيقات تحمل الضغط، يمكن استخدام الأدوات الزجاجية المصممة لهذا الغرض فقط. على سبيل المثال، لا يمكن استخدام زجاجة الفلتر والمجفف إلا بعد التنظيف بالمكنسة الكهربائية.
مقاومة كيميائية
التفاعل الكيميائي للماء أو الحمض مع الزجاج صغير بشكل لا يذكر؛ يتم إذابة كميات صغيرة جدًا فقط من الزجاج، وخاصة الكاتيونات أحادية التكافؤ. يتم تشكيل طبقة رقيقة جدًا وخالية من الفراغ تقريبًا من هلام السيليكا على سطح الزجاج لمنع المزيد من التآكل. الاستثناء هو حمض الهيدروفلوريك وحمض الفوسفوريك الساخن لأن هذين الحمضين يمنعان تكوين طبقة واقية.
التفاعل الكيميائي بين القلويات والزجاج
سوف تطل القاعدة على الزجاج وتزداد مع زيادة التركيز ودرجة الحرارة. يحد زجاج البورسليكات 3.3 السطح إلى مستوى ميكرومتر. وبطبيعة الحال، مع زيادة وقت الاتصال، لا يزال من الممكن حدوث تغييرات في الحجم و/أو تلف الحجم.
مقاومة التحلل المائي للزجاج
يمكن أن يصل الزجاج المتحلل في المرحلة الأولى إلى المرحلة الأولى من 5 مستويات مقاومة للتحلل المائي وفقًا لمعيار DIN ISO 719 (98 درجة مئوية). وهذا يعني أن الزجاج الذي يبلغ حجم جسيماته 300-500 ميكرومتر يتعرض للماء عند درجة حرارة 98 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة، ويتم إذابة أقل من 1 ميكروجرام Na 31 O / جرام كوب من الماء. بالإضافة إلى ذلك، وصل زجاج التحلل المائي الأولي أيضًا إلى المرحلة الأولى من مستويات التحلل المائي الثلاثة DIN ISO 2 (720 درجة مئوية). وهذا يعني أن التعرض للماء عند درجة حرارة 121 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة، أقل من 121 ميكروغرام Na 1 O / جرام من الزجاج يتحلل مائيًا.
التسامح مع الحمض
يلبي الزجاج المتحلل الأساسي المستوى الأول من أربعة مستويات من التسامح القياسي DIN 12 116. يتم غلي زجاج التحلل المائي الأولي، المعروف أيضًا باسم زجاج البورسليكات المقاوم للأحماض، في 6N HCL لمدة 6 ساعات بسطح سطحي أقل من 0.7 ملجم/100 سم 2؛ المزيد من خسارة DIN ISO 1776 Na2O أقل من 100 ميكروغرام Na2O / 100cm2.
مقاومة القلويات
يفي زجاج التحلل المائي الأساسي بالدرجة الثانية من الدرجات الثلاثة المقاومة للقلويات لمعيار DIN ISO 695. وكان التآكل الناتج عن غليان نفس الحجم من هيدروكسيد الصوديوم (1 مول/لتر) وكربونات الصوديوم (0.5 مول/لتر) لمدة 3 ساعات حوالي 134 ملجم/100 سم2.
المقاومة الميكانيكية
الإجهاد الحراري
قد يتم إدخال ضغوط حرارية ضارة أثناء إنتاج الزجاج ومعالجته. أثناء تبريد الزجاج المنصهر، يحدث الانتقال من الحالة البلاستيكية إلى الحالة الصلبة بين نقاط درجة حرارة التلدين العالية والمنخفضة. في هذه المرحلة، يجب إزالة الضغوط الحرارية الحالية من خلال عملية إرجاع يتم التحكم فيها بعناية. بمجرد مرور نقطة التلدين المنخفضة، يمكن للزجاج تسريع عملية التبريد دون أي إجهاد جديد كبير.
رد فعل إعادة تسخين الزجاج مشابه، على سبيل المثال، عن طريق تسخينه مباشرة باللهب الخاص به، إلى نقطة أعلى من درجة حرارة التأريض، أو التبريد غير المنضبط أو التسبب في "التجمد في" الحرارة، وتقليل مقاومة الزجاج للكسر بشدة. القدرة والاستقرار الميكانيكي. من أجل إزالة الضغوط الكامنة، يجب تسخين الزجاج إلى درجة حرارة تتراوح بين درجات حرارة التلدين العالية والمنخفضة لمدة 30 دقيقة تقريبًا ثم تبريده بمعدل محدد لخفض درجة الحرارة.
مقاومة التغيرات في درجات الحرارة
عندما يتم تسخين الزجاج إلى درجة حرارة أقل من درجة حرارة الدفع المنخفضة، يمكن أن يؤدي التوصيل الحراري الضعيف والموصلية الحرارية الضعيفة إلى التوتر والضغط. إذا تم كسر الزجاج بسبب معدل تسخين أو تبريد غير مناسب، بما يتجاوز القوة الميكانيكية التي يمكن تحملها. بالإضافة إلى معامل التمدد، تختلف القيمة باختلاف نوع الزجاج وسمك الجدار وشكل الزجاج. يجب أخذ أي خدوش موجودة على الزجاج بعين الاعتبار. لذلك، من الصعب جدًا تحديد قيمة دقيقة ضد الصدمة الحرارية. وبطبيعة الحال، فإن معامل التمدد الحراري يستحق المقارنة بحقيقة أن الزجاج المتحلل من الدرجة الأولى أكثر مقاومة للتغيرات في درجات الحرارة من زجاج AR-Glas.
الضغط الميكانيكى
من الناحية الفنية، فإن الخصائص المرنة للزجاج جيدة جدًا، أي أنه عندما يتم تجاوز التسامح، فإن التوتر والضغط لا يسببان تشوهًا، بل يسببان التشقق. يكون التوتر الذي يمكن أن يتحمله الزجاج صغيرًا نسبيًا ويتناقص بشكل أكبر عند وجود خدش أو فجوة في الزجاج. لأسباب تتعلق بالسلامة، يمكن لزجاج التحلل المائي الأساسي المستخدم في التصميمات الميكانيكية والصناعية أن يتحمل شدًا قدره 6 نيوتن / مم2.
إذا كنت بحاجة إلى معلومات أو لديك أي أسئلة، يرجى الاتصال بـ WUBOLAB، صانع الأواني الزجاجية المختبرية.
