labor Klaasnõude kasutamine ja omadused
Klaasnõud on laboris üks sagedamini kasutatavaid instrumente ja ükski materjal ei suuda seda ennustada. Klaasnõude paremaks kasutamiseks on aga lisaks elementaarsetele tegutsemisoskustele oluline mõista ka klaasnõude materjaliomadusi, mis annab klaasnõudest sügavama arusaama.
Klaasi üldised omadused
Klaasi peamised toorained on räniliiv (SiO2), boorhape (H3BO3) või booraks (Na2B4O7 10H2O), lubi (CaO), klaasilaastud (puru), fosforhape (P2O5), leelis (Ha2O, tarnib NaNO3, Na2B4O7 jne) ja muud toormaterjalid, mis sisaldavad oksiide nagu kaalium, magneesium, tsink ja alumiinium.
Klaastoodetel on hea keemiline vastupidavus veele, soolalahustele, hapetele, alustele ja orgaanilistele lahustitele ning ületab selle poolest enamikku plasttooteid. Ainult vesinikfluoriidhape ja tugev alus või kontsentreeritud fosforhape kõrgel temperatuuril ründavad klaasi. Klaasnõude teine omadus on kuju stabiilsus (isegi kõrgel temperatuuril) ja kõrge läbipaistvus.
Konkreetse klaasi eriomadused
Laboratoorsetes rakendustes on võimalik valida palju erinevaid klaasitüüpe.
Naatrium-kaltsium klaas
Naatrium-kaltsiumklaasil (nagu AR-Glas) on head keemilised ja füüsikalised omadused. Sobib lühiajaliseks kokkupuuteks keemiliste reaktiividega ja piiratud termilise šokiga rakendustes.
Borosilikaatklaas (BORO3.3, BORO 5.4)
Borosilikaatklaasil on suurepärased keemilised ja füüsikalised omadused. Nagu on kirjeldatud rahvusvahelises standardis DIN ISO 3585, on primaarse hüdrolüüsitud klaasi lineaarpaisumise koefitsient 3.3 ja see sobib rakendusteks, mis nõuavad suurepärast keemilist ja termilist vastupidavust (sh vastupidavus termilisele löögile) ning kõrget mehaanilist stabiilsust. See on tüüpiline klaas keemiainstrumentidele, nagu ümara põhjaga kolvid ja keeduklaasid ja mõõtetooted.
Klaastoodete kasutamine
Klaasi kasutamisel tuleb arvestada vastupidavusega termilisele šokile ja mehaanilisele jõule. Tuleb järgida rangeid ohutusmeetmeid:
Ärge segage kuumutusmahu mõõturit, mõõtesilindrit ega reaktiivipudelit kuumalt.
Eksotermilise reaktsiooni läbiviimisel, näiteks väävelhappe lahjendamisel või naatriumhüdroksiidi lahustamisel, jätkake kindlasti reaktiivide segamist ja jahutamist ning valige sobiv anum, näiteks kooniline kolb, ärge kunagi kasutage mõõtesilindrit ega mõõtekolbi.
Klaasinstrumente ei tohi kunagi kokku puutuda äkiliste ja intensiivsete temperatuurimuutustega. Kui võtate klaasist instrumenti kuumast kuivatusahjust välja, ärge asetage seda kohe külmale või märjale pinnale.
Survet kandvate rakenduste puhul võib kasutada ainult selleks otstarbeks mõeldud klaasist instrumente. Näiteks saab filtripudelit ja kuivatit kasutada alles pärast tolmuimejaga imemist.
Keemiline vastupidavus
Vee või happe keemiline koostoime klaasiga on tühiselt väike; klaasist lahustuvad vaid väga väikesed kogused, peamiselt ühevalentsed katioonid. Klaasi pinnale moodustub väga õhuke, peaaegu tühimikuvaba kiht silikageeli, et vältida edasist erosiooni. Erandiks on vesinikfluoriidhape ja kuum fosforhape, sest need kaks hapet pärsivad kaitsekihi teket.
Leelise ja klaasi keemiline koostoime
Alus vaatab klaasile alla ja suureneb kontsentratsiooni ja temperatuuri tõustes. Borosilikaatklaas 3.3 piirab pinna tasemeni μm. Muidugi võib kokkupuuteaja pikenedes siiski esineda mahumuutusi ja/või katlakivikahjustusi.
Klaasi hüdrolüüsikindlus
Esimese astme hüdrolüüsitud klaas võib vastavalt standardile DIN ISO 5 (719 °C) saavutada 98 hüdrolüüsikindluse esimese astme. See tähendab, et 300–500 μm osakeste suurusega klaas puutub kokku veega temperatuuril 98 ° C 1 tund ja lahustub vähem kui 31 μg Na 2 O / grammi klaasi vett. Lisaks saavutas primaarne hüdrolüüsiklaas ka DIN ISO 720 (121 °C) kolme hüdrolüüsitaseme esimese etapi. See tähendab, et 121 tunni jooksul temperatuuril 1 °C vees hüdrolüüsitakse vähem kui 62 ug Na 2 O / grammi klaasi kohta.
Happetaluvus
Primaarne hüdrolüüsitud klaas vastab DIN 12 116 standardtolerantsi nelja taseme esimesele tasemele. Primaarset hüdrolüüsiklaasi, tuntud ka kui happekindlat boorsilikaatklaasi, keedetakse 6N HCl-s 6 tundi, mille pind on väiksem kui 0.7 mg/100 cm 2; Rohkem DIN ISO 1776 Na2O kadu on väiksem kui 100ug Na2O/100cm2.
Vastupidavus leelisele
Primaarne hüdrolüüsiklaas vastab DIN ISO 695 standardi kolmest leelisekindlast klassist teisele klassile. Erosioon, mis tekkis sama koguse naatriumhüdroksiidi (1 mol/L) ja naatriumkarbonaadi (0.5 mol/L) keetmisel 3 tunni jooksul, oli ligikaudu 134 mg/100 cm2.
Mehaaniline vastupidavus
Termiline stress
Klaasi tootmisel ja töötlemisel võib tekkida kahjulik termiline pinge. Sulaklaasi jahutamise ajal toimub üleminek plastilisest olekust kõvasse olekusse kõrge ja madala lõõmutustemperatuuri punktide vahel. Selles etapis tuleb olemasolevad termilised pinged hoolikalt kontrollitud tagastusprotsessi abil kõrvaldada. Kui madal lõõmutamispunkt on möödas, võib klaas kiirendada jahtumist ilma märkimisväärse uue pingeta.
Klaasi kuumutamisreaktsioon on sarnane, näiteks kuumutades seda otse oma leegiga maandustemperatuurist kõrgemale punktile, kontrollimatu jahutamise või kuumuse "külmumise" ja tugeva klaasi purunemiskindluse vähendamise. Võime ja mehaaniline stabiilsus. Omaste pingete eemaldamiseks tuleb klaasi kuumutada temperatuurini, mis jääb kõrge ja madala lõõmutamistemperatuuri vahele, umbes 30 minutiks ja seejärel jahutada kindlaksmääratud temperatuuri alandamise kiirusega.
Vastupidavus temperatuurimuutustele
Kui klaasi kuumutatakse temperatuurini, mis on madalam tõukejõu temperatuurist, võib halb soojusjuhtivus ja halb soojusjuhtivus põhjustada pinget ja survet. Kui klaas puruneb vale kuumutamise või jahutamise tõttu, ületades talutava mehaanilise jõu. Lisaks paisumistegurile varieerub väärtus sõltuvalt klaasi tüübist, seina paksusest ja klaasi kujust. Arvesse tuleb võtta kõiki klaasil olevaid kriimustusi. Seetõttu on termilise šoki vastu täpset väärtust väga raske määrata. Loomulikult tasub soojuspaisumistegurit võrrelda sellega, et esmaklassiline hüdrolüüsitud klaas on temperatuurimuutustele vastupidavam kui AR-Glas klaas.
Mehaaniline pinge
Tehnilisest küljest on klaasi elastsusomadused väga head ehk tolerantsi ületamisel pinge ja surve ei tekita deformatsiooni, vaid tekitavad pragunemist. Pinge, mida klaas talub, on suhteliselt väike ja väheneb veelgi, kuna klaasis on kriimustus või tühimik. Ohutuskaalutlustel talub mehaanilistes ja tööstuslikes disainides kasutatav primaarne hüdrolüüsiklaas pinget 6 N/MM2.
Kui vajate teavet või teil on küsimusi, võtke ühendust WUBOLABiga laboratoorsete klaasnõude tootja.
