שימוש ומאפיינים של כלי זכוכית במעבדה
כלי זכוכית הם אחד המכשירים הנפוצים ביותר במעבדה, ושום חומר לא יכול לחזות זאת. עם זאת, על מנת להשתמש טוב יותר בכלי זכוכית, בנוסף למיומנויות התפעול הבסיסיות, חשוב להבין גם את תכונות החומר של כלי הזכוכית, מה שיעניק לכם הבנה מעמיקה יותר של כלי הזכוכית.
תכונות כלליות של זכוכית
חומרי הגלם העיקריים של זכוכית הם חול סיליקה (SiO2), חומצת בור (H3BO3) או בורקס (Na2B4O7 10H2O), סיד (CaO), שבבי זכוכית (גולה), חומצה זרחתית (P2O5), אלקלי (Ha2O, מסופק על ידי NaNO3, Na2B4O7 וכו') וחומרי גלם אחרים המכילים תחמוצות כגון אשלגן, מגנזיום, אבץ ואלומיניום.
למוצרי זכוכית עמידות כימית טובה למים, תמיסות מלח, חומצות, בסיסים וממיסים אורגניים, ומבחינה זו עולים על רוב מוצרי הפלסטיק. רק חומצה הידרופלואורית ובסיס חזק או חומצה זרחתית מרוכזת בטמפרטורות גבוהות תוקפים את הזכוכית. תכונה נוספת של כלי זכוכית היא יציבות הצורה (גם בטמפרטורות גבוהות) ומידת השקיפות הגבוהה שלה.
תכונות מיוחדות של זכוכית מסוימת
ביישומי מעבדה, ישנם סוגים רבים ושונים של זכוכית שניתן לבחור.
זכוכית נתרן-סידן
לזכוכית נתרן-סידן (כגון AR-Glas) תכונות כימיות ופיזיקליות טובות. מתאים לחשיפה לטווח קצר לראגנטים כימיים ויישומי הלם תרמי מוגבל.
זכוכית בורוסיליקט (BORO3.3, BORO 5.4)
לזכוכית בורוסיליקט יש תכונות כימיות ופיזיקליות מצוינות. כמתואר בתקן הבינלאומי DIN ISO 3585, לזכוכית המוליזת הראשונית יש מקדם התפשטות ליניארי של 3.3 והיא מתאימה ליישומים הדורשים עמידות כימית ותרמית מצוינת (כולל עמידות בפני זעזועים תרמיים) ויציבות מכנית גבוהה. זוהי זכוכית טיפוסית עבור מכשירים כימיים, כגון צלוחיות בתחתית עגולה וכוסות ומוצרי מדידה.
שימוש במוצרי זכוכית
בעת שימוש בזכוכית, יש צורך לשקול עמידות בפני הלם תרמי וכוח מכני. יש להקפיד על אמצעי בטיחות קפדניים:
אין לערבב חם את מד נפח החימום, גליל המדידה או בקבוק הגיב.
בעת ביצוע תגובה אקזותרמית, כגון דילול חומצה גופרתית או המסת נתרן הידרוקסיד, הקפד להמשיך לערבב ולקרר את הריאגנטים, ולבחור מיכל מתאים, כגון בקבוק חרוטי, לעולם אל תשתמש בגליל מדורג או בבקבוק נפח.
אסור לחשוף מכשירי זכוכית לשינויי טמפרטורה פתאומיים ואינטנסיביים. בעת הוצאת מכשיר הזכוכית מתנור הייבוש החם, אל תניח אותו מיד על משטח קר או רטוב.
עבור יישומים נושאי לחץ, ניתן להשתמש רק במכשירי זכוכית המיועדים למטרה זו. לדוגמה, ניתן להשתמש בבקבוק המסנן ובמייבש רק לאחר שאיבת האבק.
עמידות כימית
האינטראקציה הכימית של מים או חומצה עם זכוכית קטנה באופן זניח; רק כמויות קטנות מאוד, בעיקר קטיונים חד ערכיים, מומסות מהזכוכית. שכבה דקה מאוד, כמעט ללא חללים, של סיליקה ג'ל נוצרת על פני הזכוכית כדי למנוע שחיקה נוספת. היוצא מן הכלל הוא חומצה הידרופלואורית וחומצה זרחתית חמה מכיוון ששתי החומצות הללו מעכבות היווצרות של שכבת הגנה.
אינטראקציה כימית בין אלקלי וזכוכית
הבסיס יביט למטה על הזכוכית ויגדל עם עליית הריכוז והטמפרטורה. זכוכית בורוסיליקט 3.3 מגבילה את פני השטח לרמה של מיקרומטר. כמובן שככל שזמן המגע גדל, עדיין יכולים להתרחש שינויים בנפח ו/או נזק לקנה מידה.
עמידות להידרוליזה של זכוכית
הזכוכית שעברה הידרוליזה בשלב הראשון יכולה להגיע לשלב הראשון של 5 רמות עמידות להידרוליזה לפי DIN ISO 719 (98 מעלות צלזיוס). משמעות הדבר היא שהזכוכית בעלת גודל החלקיקים של 300-500 מיקרומטר נחשפת למים ב-98 מעלות צלזיוס למשך שעה, ופחות מ-1 מיקרוגרם Na 31 O / גרם כוס מים מומסת. בנוסף, זכוכית ההידרוליזה הראשונית הגיעה גם לשלב הראשון של שלוש רמות ההידרוליזה של DIN ISO 2 (720 מעלות צלזיוס). משמעות הדבר היא שחשיפה למים ב-121 מעלות צלזיוס למשך שעה אחת, פחות מ-121 ug Na 1 O / גרם זכוכית עוברת הידרוליזה.
סובלנות לחומצה
הזכוכית הידרוליזה העיקרית עומדת ברמה הראשונה של ארבע רמות של סובלנות תקן DIN 12 116. זכוכית ההידרוליזה העיקרית, הידועה גם כזכוכית בורוסיליקט עמידה לחומצה, מבושלת ב-6N HCL למשך 6 שעות עם צלע פני השטח של פחות מ-0.7 מ"ג/100 ס"מ 2; יותר אובדן DIN ISO 1776 Na2O הוא פחות מ-100 ug Na2O/100cm2.
עמידות בפני אלקלי
זכוכית ההידרוליזה העיקרית עומדת בדרגה השנייה מתוך שלוש הדרגות העמידות בפני אלקלי של תקן DIN ISO 695. השחיקה שנגרמה על ידי הרתחה של אותו נפח של נתרן הידרוקסיד (1 מול/ליטר) ונתרן קרבונט (0.5 מול/ליטר) במשך 3 שעות הייתה כ-134 מ"ג/100 סמ"ר.
התנגדות מכנית
מתח תרמי
במהלך הייצור והעיבוד של הזכוכית עלולים להיווצר מתחים תרמיים מזיקים. במהלך קירור הזכוכית המותכת, המעבר ממצב פלסטי למצב קשה מתרחש בין נקודות טמפרטורת החישול הגבוהות והנמוכות. בשלב זה, יש לבטל מתחים תרמיים קיימים באמצעות תהליך החזרה מבוקר בקפידה. לאחר שנקודת החישול הנמוכה חלפה, הזכוכית יכולה להאיץ את הקירור ללא כל מתח חדש משמעותי.
תגובת החימום מחדש של הזכוכית דומה, למשל, על ידי חימום ישיר שלה עם הלהבה שלה, לנקודה מעל טמפרטורת ההארקה, קירור בלתי מבוקר או גרימת "הקפאה לחום" והפחתה חמורה של עמידות הזכוכית בפני שבירה. יכולת ויציבות מכנית. על מנת להסיר את הלחצים המובנים, יש לחמם את הזכוכית לטמפרטורה שבין טמפרטורת החישול הגבוהה לנמוכה למשך כ-30 דקות ולאחר מכן לקרר בקצב מוגדר של הפחתת טמפרטורה.
עמידות בפני שינויי טמפרטורה
כאשר הזכוכית מחוממת לטמפרטורה מתחת לטמפרטורת הדחיפה הנמוכה, מוליכות תרמית ירודה ומוליכות תרמית ירודה עלולות לגרום למתח ולחץ. אם בגלל קצב חימום או קירור לא תקין נשברה הזכוכית, מעבר לכוח המכני שניתן לעמוד בו. בנוסף למקדם ההתפשטות, הערך משתנה בהתאם לסוג הזכוכית, עובי הדופן וצורת הזכוכית. יש לשקול שריטות כלשהן על הזכוכית. לכן, קשה מאוד לציין ערך מדויק כנגד הלם תרמי. כמובן שכדאי להשוות את מקדם ההתפשטות התרמית לעובדה שהזכוכית הידרוליזה מהשורה הראשונה עמידה יותר לשינויי טמפרטורה מאשר זכוכית AR-Glas.
לחץ מכני
מבחינה טכנית, התכונות האלסטיות של הזכוכית טובות מאוד, כלומר כאשר חורגת מהסבילות, המתח והלחץ אינם גורמים לעיוות, אלא גורמים לסדקים. המתח שהזכוכית יכולה לעמוד בו קטן יחסית ויורד עוד יותר ככל שיש שריטה או פער בזכוכית. מטעמי בטיחות, זכוכית ההידרוליזה העיקרית המשמשת בעיצובים מכניים ותעשייתיים יכולה לעמוד במתח של 6 N/MM2.
אם אתה זקוק למידע או יש לך שאלות כלשהן, אנא צור קשר עם WUBOLAB, ה יצרן כלי זכוכית במעבדה.
