Použitie a vlastnosti laboratórneho skla
Sklo je jedným z najčastejšie používaných nástrojov v laboratóriu a žiadny materiál to nedokáže predpovedať. Pre lepšie využitie skleneného tovaru je však okrem základných zručností pri obsluhe dôležité aj pochopenie materiálových vlastností skleneného tovaru, čo vám umožní hlbšie pochopiť sklenený tovar.
Všeobecné vlastnosti skla
Hlavnými surovinami skla sú kremičitý piesok (SiO2), kyselina boritá (H3BO3) alebo bórax (Na2B4O7 10H2O), vápno (CaO), sklenené hobliny (črepy), kyselina fosforečná (P2O5), alkálie (Ha2O, dodáva NaNO3, Na2B4O7 atď.) a Iné suroviny obsahujúce oxidy ako draslík, horčík, zinok a hliník.
Sklenené výrobky majú dobrú chemickú odolnosť voči vode, soľným roztokom, kyselinám, zásadám a organickým rozpúšťadlám a v tomto smere prevyšujú väčšinu plastových výrobkov. Na sklo napáda len kyselina fluorovodíková a silná zásada alebo koncentrovaná kyselina fosforečná pri zvýšených teplotách. Ďalšou vlastnosťou skla je stálosť tvaru (aj pri zvýšených teplotách) a vysoký stupeň priehľadnosti.
Špeciálne vlastnosti konkrétneho skla
V laboratórnych aplikáciách existuje veľa rôznych typov skla, ktoré možno vybrať.
Sodno-vápenaté sklo
Sodno-vápenaté sklo (ako AR-Glas) má dobré chemické a fyzikálne vlastnosti. Vhodné pre krátkodobé vystavenie chemickým činidlám a aplikácie s obmedzeným tepelným šokom.
Borosilikátové sklo (BORO3.3, BORO 5.4)
Borosilikátové sklo má vynikajúce chemické a fyzikálne vlastnosti. Ako je opísané v medzinárodnej norme DIN ISO 3585, primárne hydrolyzované sklo má koeficient lineárnej rozťažnosti 3.3 a je vhodné pre aplikácie vyžadujúce vynikajúcu chemickú a tepelnú odolnosť (vrátane odolnosti proti tepelným šokom) a vysokú mechanickú stabilitu. Je to typické sklo pre chemické prístroje, ako napr banky s okrúhlym dnom a kadičky a odmerné produkty.
Použitie sklenených výrobkov
Pri použití skla je potrebné zvážiť odolnosť voči teplotným šokom a mechanickej sile. Je potrebné dodržiavať prísne bezpečnostné opatrenia:
Merač objemu ohrevu, odmerný valec ani fľaštičku s činidlom nemiešajte za horúca.
Pri vykonávaní exotermickej reakcie, ako je riedenie kyseliny sírovej alebo rozpúšťanie hydroxidu sodného, nezabudnite pokračovať v miešaní a ochladzovaní reagentov a vyberte vhodnú nádobu, ako je kužeľová banka, nikdy nepoužívajte odmerný valec alebo odmernú banku.
Sklenené nástroje nesmú byť nikdy vystavené náhlym, intenzívnym zmenám teploty. Pri vyberaní skleneného nástroja z horúcej sušiacej pece ho ihneď neklaďte na studený alebo mokrý povrch.
Na tlakové aplikácie možno použiť iba sklenené nástroje určené na tento účel. Napríklad filtračnú fľašu a sušičku je možné použiť až po vysatí.
Chemická odolnosť
Chemická interakcia vody alebo kyseliny so sklom je zanedbateľne malá; zo skla sa rozpúšťajú len veľmi malé množstvá, hlavne jednomocné katióny. Na povrchu skla sa vytvorí veľmi tenká vrstva silikagélu takmer bez dutín, aby sa zabránilo ďalšej erózii. Výnimkou je kyselina fluorovodíková a horká kyselina fosforečná, pretože tieto dve kyseliny inhibujú tvorbu ochrannej vrstvy.
Chemická interakcia medzi alkáliou a sklom
Báza sa bude pozerať na sklo a bude sa zvyšovať so zvyšujúcou sa koncentráciou a teplotou. Borosilikátové sklo 3.3 obmedzuje povrch na úroveň μm. Samozrejme, keď sa kontaktný čas zvyšuje, stále môže dôjsť k zmenám objemu a/alebo poškodeniu vodného kameňa.
Odolnosť skla voči hydrolýze
Hydrolyzované sklo prvého stupňa môže dosiahnuť prvý stupeň 5 úrovní odolnosti voči hydrolýze podľa DIN ISO 719 (98 °C). To znamená, že sklo s veľkosťou častíc 300 až 500 μm sa vystaví pôsobeniu vody pri 98 °C počas 1 hodiny a rozpustí sa menej ako 31 μg Na2/g pohára vody. Okrem toho sklo na primárnu hydrolýzu tiež dosiahlo prvý stupeň z troch úrovní hydrolýzy podľa DIN ISO 720 (121 °C). To znamená, že vystavením vode pri 121 °C počas 1 hodiny sa hydrolyzuje menej ako 62 ug Na2/gram skla.
Tolerancia voči kyselinám
Primárne hydrolyzované sklo spĺňa prvú úroveň štyroch úrovní štandardnej tolerancie DIN 12 116. Primárne hydrolyzované sklo, tiež známe ako kyselinovzdorné borosilikátové sklo, sa varí v 6N HCL počas 6 hodín s povrchom menším ako 0.7 mg/100 cm2; Väčšia strata Na1776O podľa DIN ISO 2 je menšia ako 100 ug Na2O/100 cm2.
Odolnosť voči alkáliám
Primárne hydrolyzované sklo spĺňa druhú triedu z troch tried odolných voči alkáliám podľa normy DIN ISO 695. Erózia spôsobená varom rovnakého objemu hydroxidu sodného (1 mol/l) a uhličitanu sodného (0.5 mol/l) počas 3 hodín bola približne 134 mg/100 cm2.
Mechanická odolnosť
Tepelné napätie
Počas výroby a spracovania skla môže dochádzať k škodlivému tepelnému namáhaniu. Počas ochladzovania roztaveného skla dochádza k prechodu z plastového stavu do tvrdého stavu medzi bodmi vysokej a nízkej teploty žíhania. V tomto štádiu je potrebné eliminovať existujúce tepelné namáhanie prostredníctvom starostlivo kontrolovaného procesu návratu. Po dosiahnutí nízkeho bodu žíhania môže sklo urýchliť chladenie bez akéhokoľvek nového významného napätia.
Reakcia opätovného ohrevu skla je podobná, napríklad priamym ohrevom skla vlastným plameňom na teplotu vyššiu ako je teplota uzemnenia, nekontrolovaným ochladzovaním alebo spôsobením „zamrznutia“ tepla a výrazným znížením odolnosti skla voči rozbitiu. Schopnosť a mechanická stabilita. Aby sa odstránilo vnútorné napätie, sklo sa musí zahriať na teplotu medzi vysokou a nízkou teplotou žíhania po dobu asi 30 minút a potom sa musí ochladiť špecifikovanou rýchlosťou znižovania teploty.
Odolnosť voči zmenám teploty
Keď sa sklo zahreje na teplotu nižšiu ako je nízka teplota tlače, slabá tepelná vodivosť a zlá tepelná vodivosť môžu spôsobiť napätie a tlak. Ak dôjde k rozbitiu skla v dôsledku nesprávnej rýchlosti ohrevu alebo ochladzovania, presahuje mechanickú silu, ktorú možno vydržať. Okrem koeficientu rozťažnosti sa hodnota mení podľa typu skla, hrúbky steny a tvaru skla. Je potrebné zvážiť akékoľvek škrabance na skle. Preto je veľmi ťažké určiť presnú hodnotu proti tepelnému šoku. Samozrejme, koeficient tepelnej rozťažnosti sa oplatí porovnať s tým, že prvotriedne hydrolyzované sklo je odolnejšie voči teplotným zmenám ako sklo AR-Glas.
Mechanické namáhanie
Z technického hľadiska sú elastické vlastnosti skla veľmi dobré, to znamená, že pri prekročení tolerancie ťah a tlak nespôsobujú deformáciu, ale spôsobujú praskanie. Napätie, ktoré sklo vydrží, je relatívne malé a ďalej klesá, keď je v skle škrabanec alebo medzera. Z bezpečnostných dôvodov môže primárne hydrolyzačné sklo používané v mechanických a priemyselných dizajnoch odolať ťahu 6 N/MM2.
Ak potrebujete informácie alebo máte nejaké otázky, kontaktujte prosím WUBOLAB, the výrobca laboratórneho skla.
