εργαστηριακή χρήση και ιδιότητες γυαλικών
Τα γυάλινα σκεύη είναι ένα από τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα εργαλεία στο εργαστήριο και κανένα υλικό δεν μπορεί να το προβλέψει. Ωστόσο, για να χρησιμοποιήσετε καλύτερα γυάλινα σκεύη, εκτός από τις βασικές δεξιότητες λειτουργίας, είναι επίσης σημαντικό να κατανοήσετε τις ιδιότητες των υλικών των γυαλικών, κάτι που θα σας δώσει μια βαθύτερη κατανόηση των γυαλικών.
Γενικές ιδιότητες του γυαλιού
Οι κύριες πρώτες ύλες του γυαλιού είναι η πυριτική άμμος (SiO2), το βορικό οξύ (H3BO3) ή ο βόρακας (Na2B4O7 10H2O), ο ασβέστης (CaO), τα ρινίσματα γυαλιού (cullet), το φωσφορικό οξύ (P2O5), το αλκάλιο (Ha2O, που παρέχεται από το NaNO3, Na2B4O7, κ.λπ.) και Άλλες πρώτες ύλες που περιέχουν οξείδια όπως κάλιο, μαγνήσιο, ψευδάργυρο και αλουμίνιο.
Τα προϊόντα γυαλιού έχουν καλή χημική αντοχή στο νερό, τα διαλύματα αλάτων, τα οξέα, τις βάσεις και τους οργανικούς διαλύτες και από αυτή την άποψη υπερβαίνουν τα περισσότερα πλαστικά προϊόντα. Μόνο υδροφθορικό οξύ και ισχυρή βάση ή πυκνό φωσφορικό οξύ σε υψηλές θερμοκρασίες προσβάλλουν το γυαλί. Ένα άλλο χαρακτηριστικό των γυαλικών είναι η σταθερότητα του σχήματος (ακόμη και σε υψηλές θερμοκρασίες) και ο υψηλός βαθμός διαφάνειάς τους.
Ειδικές ιδιότητες ενός συγκεκριμένου γυαλιού
Σε εργαστηριακές εφαρμογές, υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τύποι γυαλιού που μπορούν να επιλεγούν.
Γυαλί νατρίου-ασβεστίου
Το γυαλί νατρίου-ασβεστίου (όπως το AR-Glas) έχει καλές χημικές και φυσικές ιδιότητες. Κατάλληλο για βραχυπρόθεσμη έκθεση σε χημικά αντιδραστήρια και περιορισμένες εφαρμογές θερμικού σοκ.
Βοροπυριτικό γυαλί (BORO3.3, BORO 5.4)
Το βοριοπυριτικό γυαλί έχει εξαιρετικές χημικές και φυσικές ιδιότητες. Όπως περιγράφεται στο διεθνές πρότυπο DIN ISO 3585, το πρωτογενές υδρολυμένο γυαλί έχει γραμμικό συντελεστή διαστολής 3.3 και είναι κατάλληλο για εφαρμογές που απαιτούν εξαιρετική χημική και θερμική αντοχή (συμπεριλαμβανομένης της αντοχής σε θερμικό σοκ) και υψηλή μηχανική σταθερότητα. Είναι ένα τυπικό ποτήρι για χημικά όργανα, όπως π.χ φιάλες με στρογγυλό πάτο και ποτήρια ζέσεως και προϊόντα μέτρησης.
Χρήση γυάλινων προϊόντων
Όταν χρησιμοποιείτε γυαλί, είναι απαραίτητο να λάβετε υπόψη την αντοχή σε θερμικό σοκ και μηχανική δύναμη. Πρέπει να τηρούνται αυστηρά μέτρα ασφαλείας:
Μην ανακατεύετε θερμά τον μετρητή όγκου θέρμανσης, τον κύλινδρο μέτρησης ή τη φιάλη αντιδραστηρίου.
Όταν εκτελείτε μια εξώθερμη αντίδραση, όπως αραίωση θειικού οξέος ή διάλυση υδροξειδίου του νατρίου, φροντίστε να συνεχίσετε την ανάδευση και την ψύξη των αντιδραστηρίων και επιλέξτε ένα κατάλληλο δοχείο, όπως μια κωνική φιάλη, μην χρησιμοποιείτε ποτέ βαθμονομημένο κύλινδρο ή ογκομετρική φιάλη.
Τα γυάλινα όργανα δεν πρέπει ποτέ να εκτίθενται σε ξαφνικές, έντονες αλλαγές θερμοκρασίας. Όταν αφαιρείτε το γυάλινο όργανο από τον καυτό φούρνο στεγνώματος, μην το τοποθετείτε αμέσως σε κρύα ή υγρή επιφάνεια.
Για εφαρμογές που φέρουν πίεση, μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο γυάλινα όργανα που έχουν σχεδιαστεί για αυτό το σκοπό. Για παράδειγμα, η φιάλη φίλτρου και το στεγνωτήριο μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο μετά το σκούπισμα με ηλεκτρική σκούπα.
Χημική αντίσταση
Η χημική αλληλεπίδραση του νερού ή του οξέος με το γυαλί είναι αμελητέα μικρή. μόνο πολύ μικρές ποσότητες, κυρίως μονοσθενή κατιόντα, διαλύονται από το γυαλί. Ένα πολύ λεπτό στρώμα πυριτικής πηκτής σχεδόν χωρίς κενά σχηματίζεται στην επιφάνεια του γυαλιού για να αποτρέψει περαιτέρω διάβρωση. Η εξαίρεση είναι το υδροφθορικό οξύ και το ζεστό φωσφορικό οξύ επειδή αυτά τα δύο οξέα αναστέλλουν το σχηματισμό προστατευτικής στιβάδας.
Χημική αλληλεπίδραση αλκαλίου και γυαλιού
Η βάση θα κοιτάζει προς τα κάτω στο γυαλί και θα αυξάνεται με την αύξηση της συγκέντρωσης και της θερμοκρασίας. Το βοριοπυριτικό γυαλί 3.3 περιορίζει την επιφάνεια σε επίπεδο μm. Φυσικά, καθώς αυξάνεται ο χρόνος επαφής, ενδέχεται να παρουσιαστούν αλλαγές στην ένταση ή/και ζημιά στην κλίμακα.
Αντοχή στην υδρόλυση του γυαλιού
Το υδρολυμένο γυαλί πρώτου σταδίου μπορεί να φτάσει στο πρώτο στάδιο των 5 επιπέδων αντίστασης υδρόλυσης σύμφωνα με το DIN ISO 719 (98 ° C). Αυτό σημαίνει ότι το γυαλί με μέγεθος σωματιδίων 300-500 μm εκτίθεται σε νερό στους 98 ° C για 1 ώρα και λιγότερο από 31 μg Na 2 O / γραμμάριο ποτήρι νερού διαλύεται. Επιπλέον, το πρωτεύον γυαλί υδρόλυσης έφτασε επίσης στο πρώτο στάδιο των τριών επιπέδων υδρόλυσης του DIN ISO 720 (121 ° C). Αυτό σημαίνει ότι η έκθεση σε νερό στους 121 ° C για 1 ώρα, υδρολύεται λιγότερο από 62 ug Na 2 O / γραμμάριο γυαλιού.
Ανοχή στο οξύ
Το πρωτεύον υδρολυμένο γυαλί πληροί το πρώτο επίπεδο τεσσάρων επιπέδων τυπικής ανοχής DIN 12 116. Το πρωτεύον γυαλί υδρόλυσης, γνωστό και ως ανθεκτικό στα οξέα βοριοπυριτικό γυαλί, βράζεται σε 6N HCL για 6 ώρες με επιφανειακή πλευρά μικρότερη από 0.7 mg/100 cm 2. Περισσότερη απώλεια Na1776O κατά DIN ISO 2 είναι μικρότερη από 100 ug Na2O/100 cm2.
Αντοχή στα αλκάλια
Το πρωτεύον γυαλί υδρόλυσης πληροί τη δεύτερη κατηγορία των τριών ανθεκτικών στα αλκάλια ποιοτήτων του προτύπου DIN ISO 695. Η διάβρωση που προκλήθηκε από το βρασμό του ίδιου όγκου υδροξειδίου του νατρίου (1 mol/L) και ανθρακικού νατρίου (0.5 mol/L) για 3 ώρες ήταν περίπου 134 mg/100 cm2.
Μηχανική αντίσταση
Θερμικό στρες
Κατά την παραγωγή και την επεξεργασία του γυαλιού ενδέχεται να εισαχθούν επιβλαβείς θερμικές καταπονήσεις. Κατά τη διάρκεια της ψύξης του λιωμένου γυαλιού, η μετάβαση από την πλαστική κατάσταση στη σκληρή κατάσταση συμβαίνει μεταξύ των σημείων υψηλής και χαμηλής θερμοκρασίας ανόπτησης. Σε αυτό το στάδιο, οι υπάρχουσες θερμικές τάσεις πρέπει να εξαλειφθούν μέσω μιας προσεκτικά ελεγχόμενης διαδικασίας επιστροφής. Μόλις περάσει το χαμηλό σημείο ανόπτησης, το γυαλί μπορεί να επιταχύνει την ψύξη χωρίς καμία σημαντική νέα τάση.
Η αντίδραση αναθέρμανσης του γυαλιού είναι παρόμοια, για παράδειγμα, θερμαίνοντάς το απευθείας με τη δική του φλόγα, σε ένα σημείο πάνω από τη θερμοκρασία γείωσης, ανεξέλεγκτη ψύξη ή προκαλώντας «πάγωμα» σε θερμότητα και μειώνοντας σημαντικά την αντίσταση του γυαλιού στο σπάσιμο. Ικανότητα και μηχανική σταθερότητα. Προκειμένου να αφαιρεθούν οι εγγενείς τάσεις, το γυαλί πρέπει να θερμανθεί σε θερμοκρασία μεταξύ της υψηλής και χαμηλής θερμοκρασίας ανόπτησης για περίπου 30 λεπτά και στη συνέχεια να κρυώσει με καθορισμένο ρυθμό μείωσης της θερμοκρασίας.
Αντοχή στις αλλαγές θερμοκρασίας
Όταν το γυαλί θερμαίνεται σε θερμοκρασία κάτω από τη χαμηλή θερμοκρασία ώθησης, η κακή θερμική αγωγιμότητα και η κακή θερμική αγωγιμότητα μπορεί να προκαλέσουν τάση και πίεση. Εάν, λόγω ακατάλληλου ρυθμού θέρμανσης ή ψύξης, το γυαλί σπάσει, πέρα από τη μηχανική δύναμη που μπορεί να αντέξει. Εκτός από τον συντελεστή διαστολής, η τιμή ποικίλλει ανάλογα με τον τύπο του γυαλιού, το πάχος του τοιχώματος και το σχήμα του γυαλιού. Τυχόν γρατσουνιές στο γυαλί πρέπει να ληφθούν υπόψη. Επομένως, είναι πολύ δύσκολο να προσδιοριστεί μια ακριβής τιμή έναντι θερμικού σοκ. Φυσικά, ο συντελεστής θερμικής διαστολής αξίζει να συγκριθεί με το γεγονός ότι το υδρολυμένο γυαλί πρώτης κατηγορίας είναι πιο ανθεκτικό στις αλλαγές θερμοκρασίας από το γυαλί AR-Glas.
Μηχανική καταπόνηση
Από τεχνικής άποψης οι ελαστικές ιδιότητες του γυαλιού είναι πολύ καλές, δηλαδή όταν ξεπεραστεί η ανοχή η τάση και η πίεση δεν προκαλούν παραμόρφωση, αλλά προκαλούν ρωγμές. Η τάση που μπορεί να αντέξει το γυαλί είναι σχετικά μικρή και μειώνεται περαιτέρω καθώς υπάρχει μια γρατσουνιά ή κενό στο τζάμι. Για λόγους ασφαλείας, το πρωτεύον γυαλί υδρόλυσης που χρησιμοποιείται σε μηχανολογικά και βιομηχανικά σχέδια μπορεί να αντέξει τάση 6 N/MM2.
Εάν χρειάζεστε πληροφορίες ή έχετε οποιεσδήποτε ερωτήσεις, επικοινωνήστε με το WUBOLAB, το κατασκευαστής εργαστηριακών υαλικών.
