研究室用ガラス器具の用途と特性
ガラス器具は研究室で最も頻繁に使用される器具の 1 つであり、それを予測できる材料はありません。しかし、ガラス製品をより使いこなすためには、基本的な操作スキルに加えて、ガラス製品の素材特性を理解することが重要であり、それによってガラス製品についての理解を深めることができます。
ガラスの一般的な性質
ガラスの主原料は、珪砂（SiO2）、ホウ酸（H3BO3）またはホウ砂（Na2B4O7・10H2O）、石灰（CaO）、ガラスの削りくず（カレット）、リン酸（P2O5）、アルカリ（Ha2O、NaNO3から供給されます。 Na2B4O7等）、その他カリウム、マグネシウム、亜鉛、アルミニウム等の酸化物を含む原料。
ガラス製品は、水、塩溶液、酸、塩基、有機溶剤に対する優れた耐薬品性を備えており、この点でほとんどのプラスチック製品を上回っています。フッ化水素酸と、高温の強塩基または濃リン酸のみがガラスを攻撃します。ガラス製品のもう一つの特徴は、高温下でも形状が安定しており、透明度が高いことです。
特定のガラスの特別な特性
実験室用途では、さまざまな種類のガラスを選択できます。
ナトリウムカルシウムガラス
ナトリウム カルシウム ガラス (AR-Glas など) は、優れた化学的および物理的特性を持っています。化学試薬への短期間の暴露や限定的な熱衝撃用途に適しています。
ホウケイ酸ガラス (BORO3.3、BORO 5.4)
ホウケイ酸ガラスは優れた化学的および物理的特性を持っています。国際規格 DIN ISO 3585 に記載されているように、一次加水分解ガラスの線膨張係数は 3.3 であり、優れた耐薬品性、耐熱性 (耐熱衝撃性を含む) と高い機械的安定性が要求される用途に適しています。化学機器などの代表的なガラスです。 丸底フラスコ ビーカーと計量製品。
ガラス製品の使用
ガラスを使用する場合は、熱衝撃や機械的力への耐性を考慮する必要があります。厳格な安全対策に従う必要があります。
加熱容量計、メスシリンダー、試薬瓶を加熱混合しないでください。
希硫酸や水酸化ナトリウムの溶解などの発熱反応を行う場合は、試薬の撹拌と冷却を継続し、三角フラスコなどの適切な容器を選択し、メスシリンダーやメスフラスコは絶対に使用しないでください。
ガラス器具は決して突然の激しい温度変化にさらしてはなりません。ガラス器具を高温の乾燥オーブンから取り出すときは、すぐに冷たい表面や濡れた表面に置かないでください。
圧力に耐える用途には、この目的のために設計されたガラス器具のみを使用できます。たとえば、フィルターボトルやドライヤーは掃除機をかけた後にのみ使用できます。
耐薬品性
水または酸とガラスとの化学的相互作用は無視できるほど小さいです。ガラスからはごく少量、主に一価の陽イオンのみが溶解します。さらなる浸食を防ぐために、ガラスの表面には非常に薄く、ほとんど空隙のないシリカゲルの層が形成されます。フッ化水素酸と熱リン酸は例外です。これら 2 つの酸は保護層の形成を阻害するためです。
アルカリとガラス間の化学的相互作用
ベースはガラスを見下ろし、濃度と温度の上昇とともに増加します。ホウケイ酸ガラス 3.3 は表面をμm レベルに制限します。もちろん、接触時間が増加しても、体積の変化やスケールの損傷が発生する可能性があります。
ガラスの耐加水分解性
第 5 段階の加水分解ガラスは、DIN ISO 719 (98 °C) に準拠した 300 つの耐加水分解レベルの第 500 段階に達することができます。これは、粒径 98 ～ 1 μm のガラスを 31 ℃の水に 2 時間暴露すると、水 720 グラム当たり 121 μg 未満の Na 121 O が溶解することを意味します。さらに、一次加水分解ガラスも DIN ISO 1 の 62 つの加水分解レベルの第 2 段階 (XNUMX ℃) に達しました。これは、XNUMX °C の水に XNUMX 時間暴露すると、ガラス XNUMX グラムあたり XNUMX μg 未満の Na XNUMX O が加水分解されることを意味します。
酸に対する耐性
一次加水分解ガラスは、DIN 12 116 標準公差の 6 つのレベルのうちの最初のレベルを満たしています。耐酸性ホウケイ酸ガラスとしても知られる一次加水分解ガラスは、6N HCL 中で 0.7 時間煮沸され、表面フランクは 100 mg/2 cm 1776 未満になります。 DIN ISO 2 の Na100O 損失は 2ug Na100O/2cmXNUMX 未満です。
耐アルカリ性
一次加水分解ガラスは、DIN ISO 695 規格の 1 つの耐アルカリ性グレードのうちの 0.5 番目のグレードを満たしています。同体積の水酸化ナトリウム (3 mol/L) と炭酸ナトリウム (134 mol/L) を 100 時間沸騰させることによって引き起こされる浸食量は、約 2 mg/XNUMX cmXNUMX でした。
機械的抵抗
熱応力
ガラスの製造および加工中に有害な熱応力が導入される可能性があります。溶融ガラスの冷却中に、アニーリング温度の高い点と低い点の間で、塑性状態から硬質状態への転移が起こります。この段階では、慎重に制御された復帰プロセスを通じて既存の熱応力を除去する必要があります。低い焼きなまし点を過ぎると、ガラスは大きな新たな応力を発生させることなく冷却を加速できます。
ガラスの再加熱反応も同様で、たとえば、ガラスを自らの炎で接地温度よりも高い温度まで直接加熱し、制御されずに冷却または「凍結」熱を引き起こし、ガラスの破損に対する抵抗力を大幅に低下させます。能力と機械的安定性。固有応力を除去するには、ガラスを高アニール温度と低アニール温度の間の温度まで約 30 分間加熱し、その後、指定された温度降下速度で冷却する必要があります。
温度変化に対する耐性
ガラスがプッシュファイアの低い温度よりも低い温度に加熱されると、熱伝導率が低く、張力や圧力が発生する可能性があります。不適切な加熱または冷却速度により、耐えられる機械的力を超えてガラスが破損した場合。膨張係数に加えて、その値はガラスの種類、壁厚、ガラスの形状によって異なります。ガラスに傷がある場合は考慮する必要があります。したがって、熱衝撃に対する正確な値を指定することは非常に困難です。もちろん、熱膨張係数は、第一級加水分解ガラスが AR-Glas ガラスよりも温度変化に強いという事実と比較する価値があります。
機械的ストレス
技術的な観点から見ると、ガラスの弾性特性は非常に優れています。つまり、許容値を超えた場合、張力や圧力によって変形は生じませんが、亀裂が生じます。ガラスが耐えられる張力は比較的小さく、ガラスに傷や隙間があるとさらに低下します。安全上の理由から、機械設計や工業設計で使用される主要な加水分解ガラスは 6 N/MM2 の張力に耐えることができます。
情報が必要な場合やご質問がある場合は、WUBOLAB までお問い合わせください。 実験用ガラス器具メーカー.
