Verwendung und Eigenschaften von Laborglaswaren
Glaswaren gehören zu den am häufigsten verwendeten Instrumenten im Labor, und kein Material kann dies vorhersagen. Um Glaswaren jedoch besser nutzen zu können, ist es neben den grundlegenden Bedienkenntnissen auch wichtig, die Materialeigenschaften von Glaswaren zu verstehen, was Ihnen ein tieferes Verständnis von Glaswaren vermittelt.
Allgemeine Eigenschaften von Glas
Die Hauptrohstoffe für Glas sind Quarzsand (SiO2), Borsäure (H3BO3) oder Borax (Na2B4O7 · 10H2O), Kalk (CaO), Glasspäne (Glasscherben), Phosphorsäure (P2O5), Alkali (Ha2O, geliefert von NaNO3, Na2B4O7 usw.) und andere Rohstoffe, die Oxide wie Kalium, Magnesium, Zink und Aluminium enthalten.
Glasprodukte weisen eine gute chemische Beständigkeit gegenüber Wasser, Salzlösungen, Säuren, Basen und organischen Lösungsmitteln auf und übertreffen in dieser Hinsicht die meisten Kunststoffprodukte. Nur Flusssäure und starke Basen oder konzentrierte Phosphorsäure bei erhöhten Temperaturen greifen das Glas an. Ein weiteres Merkmal von Glaswaren ist die Formstabilität (auch bei erhöhten Temperaturen) und die hohe Transparenz.
Besondere Eigenschaften eines bestimmten Glases
Bei Laboranwendungen stehen viele verschiedene Glasarten zur Auswahl.
Natrium-Kalzium-Glas
Natrium-Kalzium-Glas (wie AR-Glas) verfügt über gute chemische und physikalische Eigenschaften. Geeignet für kurzzeitige Einwirkung chemischer Reagenzien und begrenzte Thermoschockanwendungen.
Borosilikatglas (BORO3.3, BORO 5.4)
Borosilikatglas verfügt über hervorragende chemische und physikalische Eigenschaften. Wie in der internationalen Norm DIN ISO 3585 beschrieben, weist das primär hydrolysierte Glas einen linearen Ausdehnungskoeffizienten von 3.3 auf und eignet sich für Anwendungen, die eine hervorragende chemische und thermische Beständigkeit (einschließlich Thermoschockbeständigkeit) sowie eine hohe mechanische Stabilität erfordern. Es ist ein typisches Glas für chemische Instrumente, wie z Rundkolben sowie Becher und Dosierprodukte.
Verwendung von Glasprodukten
Bei der Verwendung von Glas ist die Widerstandsfähigkeit gegenüber Temperaturschock und mechanischer Beanspruchung zu berücksichtigen. Es müssen strenge Sicherheitsmaßnahmen befolgt werden:
Mischen Sie den Heizvolumenmesser, den Messzylinder oder die Reagenzflasche nicht heiß.
Wenn Sie eine exotherme Reaktion durchführen, beispielsweise das Verdünnen von Schwefelsäure oder das Auflösen von Natriumhydroxid, achten Sie darauf, die Reagenzien weiter zu rühren und abzukühlen, und wählen Sie einen geeigneten Behälter, beispielsweise einen Erlenmeyerkolben. Verwenden Sie niemals einen Messzylinder oder Messkolben.
Glasinstrumente dürfen niemals plötzlichen, starken Temperaturschwankungen ausgesetzt werden. Wenn Sie das Glasinstrument aus dem heißen Trockenofen nehmen, legen Sie es nicht sofort auf eine kalte oder nasse Oberfläche.
Für drucktragende Anwendungen dürfen nur dafür vorgesehene Glasinstrumente verwendet werden. Beispielsweise können die Filterflasche und der Trockner erst nach dem Staubsaugen verwendet werden.
Chemische Beständigkeit
Die chemische Wechselwirkung von Wasser oder Säure mit Glas ist vernachlässigbar gering; Es werden nur sehr geringe Mengen, hauptsächlich einwertige Kationen, aus dem Glas gelöst. Auf der Glasoberfläche bildet sich eine sehr dünne, nahezu hohlraumfreie Schicht aus Kieselgel, um eine weitere Erosion zu verhindern. Eine Ausnahme bilden Flusssäure und heiße Phosphorsäure, da diese beiden Säuren die Bildung einer Schutzschicht hemmen.
Chemische Wechselwirkung zwischen Alkali und Glas
Die Basis wird auf das Glas herabblicken und sich mit zunehmender Konzentration und Temperatur vergrößern. Das Borosilikatglas 3.3 begrenzt die Oberfläche auf eine Ebene von µm. Natürlich kann es mit zunehmender Kontaktzeit immer noch zu Volumenveränderungen und/oder Kalkschäden kommen.
Hydrolysebeständigkeit von Glas
Das in der ersten Stufe hydrolysierte Glas kann die erste Stufe von 5 Hydrolysebeständigkeitsstufen nach DIN ISO 719 (98 °C) erreichen. Dies bedeutet, dass das Glas mit einer Partikelgröße von 300–500 μm 98 Stunde lang Wasser bei 1 °C ausgesetzt wird und weniger als 31 μg Na 2 O/Gramm Glas Wasser gelöst werden. Darüber hinaus erreichte das Primärhydrolyseglas auch die erste Stufe der drei Hydrolysestufen der DIN ISO 720 (121 °C). Dies bedeutet, dass bei Einwirkung von Wasser bei 121 °C für 1 Stunde weniger als 62 µg Na 2 O/Gramm Glas hydrolysiert werden.
Säuretoleranz
Das primär hydrolysierte Glas erfüllt die erste von vier Stufen der Normtoleranz DIN 12 116. Das primäre Hydrolyseglas, auch säurebeständiges Borosilikatglas genannt, wird 6 Stunden lang in 6 N HCL mit einer Oberflächenflanke von weniger als 0.7 mg/100 cm 2 gekocht; Mehr DIN ISO 1776 Der Na2O-Verlust beträgt weniger als 100 µg Na2O/100 cm2.
Alkalibeständig
Das primäre Hydrolyseglas entspricht der zweiten Klasse der drei alkalibeständigen Klassen der DIN ISO 695. Die durch dreistündiges Kochen des gleichen Volumens Natriumhydroxid (1 mol/L) und Natriumcarbonat (0.5 mol/L) verursachte Erosion betrug etwa 3 mg/134 cm100.
Mechanischer Widerstand
Wärmebelastung
Bei der Herstellung und Verarbeitung des Glases können schädliche thermische Spannungen entstehen. Beim Abkühlen der Glasschmelze erfolgt der Übergang vom plastischen Zustand in den harten Zustand zwischen dem hohen und dem niedrigen Glühtemperaturpunkt. In dieser Phase müssen vorhandene thermische Spannungen durch einen sorgfältig kontrollierten Rückführungsprozess beseitigt werden. Sobald der niedrige Temperpunkt überschritten ist, kann das Glas die Abkühlung beschleunigen, ohne dass es zu nennenswerten neuen Spannungen kommt.
Die Glaserwärmungsreaktion ist ähnlich, indem sie beispielsweise direkt mit der eigenen Flamme auf einen Punkt oberhalb der Erdungstemperatur erhitzt wird, was zu unkontrolliertem Abkühlen oder zum „Einfrieren“ in der Hitze führt und die Bruchfestigkeit des Glases erheblich verringert. Fähigkeit und mechanische Stabilität. Um die inhärenten Spannungen zu beseitigen, muss das Glas etwa 30 Minuten lang auf eine Temperatur zwischen der hohen und der niedrigen Glühtemperatur erhitzt und dann mit einer bestimmten Temperaturabsenkungsrate abgekühlt werden.
Beständigkeit gegen Temperaturschwankungen
Wenn das Glas auf eine Temperatur unterhalb der niedrigen Push-Fire-Temperatur erhitzt wird, können eine schlechte Wärmeleitfähigkeit und eine schlechte Wärmeleitfähigkeit zu Spannungen und Druck führen. Wenn das Glas aufgrund einer unsachgemäßen Erwärmungs- oder Abkühlungsrate zerbricht, überschreitet die mechanische Kraft, der es standhalten kann. Neben dem Ausdehnungskoeffizienten variiert der Wert mit der Glasart, der Wandstärke und der Glasform. Eventuell vorhandene Kratzer auf dem Glas müssen berücksichtigt werden. Daher ist es sehr schwierig, einen genauen Wert gegen Thermoschock anzugeben. Natürlich lohnt es sich, den Wärmeausdehnungskoeffizienten mit der Tatsache zu vergleichen, dass erstklassiges hydrolysiertes Glas temperaturwechselbeständiger ist als AR-Glas.
Mechanische Beanspruchung
Aus technischer Sicht sind die elastischen Eigenschaften des Glases sehr gut, d. h. bei Überschreitung der Toleranz kommt es durch Spannung und Druck nicht zu Verformungen, sondern zu Rissen. Die Spannung, der das Glas standhalten kann, ist relativ gering und nimmt mit jedem Kratzer oder Spalt im Glas weiter ab. Aus Sicherheitsgründen kann das im Maschinen- und Industriebau eingesetzte primäre Hydrolyseglas einer Spannung von 6 N/MM2 standhalten.
Wenn Sie Informationen benötigen oder Fragen haben, wenden Sie sich bitte an WUBOLAB, das Hersteller von Laborglaswaren.
