การใช้และคุณสมบัติของเครื่องแก้วในห้องปฏิบัติการ

การใช้และคุณสมบัติของเครื่องแก้วในห้องปฏิบัติการ

เครื่องแก้วเป็นหนึ่งในเครื่องมือที่ใช้บ่อยที่สุดในห้องปฏิบัติการ และไม่มีวัสดุใดสามารถคาดเดาได้ อย่างไรก็ตาม เพื่อให้ใช้เครื่องแก้วได้ดีขึ้น นอกเหนือจากทักษะการใช้งานขั้นพื้นฐานแล้ว สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจคุณสมบัติของวัสดุของเครื่องแก้ว ซึ่งจะทำให้คุณเข้าใจเครื่องแก้วอย่างลึกซึ้งยิ่งขึ้น

คุณสมบัติทั่วไปของกระจก

วัตถุดิบหลักของแก้ว ได้แก่ ทรายซิลิกา (SiO2), กรดบอริก (H3BO3) หรือบอแรกซ์ (Na2B4O7 · 10H2O), มะนาว (CaO), เศษแก้ว (เศษแก้ว), กรดฟอสฟอริก (P2O5), อัลคาไล (Ha2O, จัดหาโดย NaNO3, Na2B4O7 เป็นต้น) และวัตถุดิบอื่นๆ ที่มีออกไซด์ เช่น โพแทสเซียม แมกนีเซียม สังกะสี และอลูมิเนียม

ผลิตภัณฑ์แก้วมีความทนทานต่อสารเคมีที่ดีต่อน้ำ สารละลายเกลือ กรด เบส และตัวทำละลายอินทรีย์ และในแง่นี้มากกว่าผลิตภัณฑ์พลาสติกส่วนใหญ่ มีเพียงกรดไฮโดรฟลูออริกและเบสแก่หรือกรดฟอสฟอริกเข้มข้นที่อุณหภูมิสูงเท่านั้นที่จะโจมตีกระจก คุณสมบัติอีกประการหนึ่งของเครื่องแก้วคือความเสถียรของรูปทรง (แม้ภายใต้อุณหภูมิที่สูงขึ้น) และความโปร่งใสในระดับสูง

คุณสมบัติพิเศษของกระจกโดยเฉพาะ

ในการใช้งานในห้องปฏิบัติการ สามารถเลือกกระจกได้หลายประเภท

แก้วโซเดียมแคลเซียม

แก้วโซเดียมแคลเซียม (เช่น AR-Glas) มีคุณสมบัติทางเคมีและกายภาพที่ดี เหมาะสำหรับการสัมผัสกับสารเคมีในระยะสั้นและการใช้งานแบบการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลัน

แก้วโบโรซิลิเกต (BORO3.3, BORO 5.4)

แก้ว Borosilicate มีคุณสมบัติทางเคมีและกายภาพที่ดีเยี่ยม ตามที่อธิบายไว้ในมาตรฐานสากล DIN ISO 3585 กระจกไฮโดรไลซ์ปฐมภูมิมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นที่ 3.3 และเหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการความต้านทานต่อสารเคมีและความร้อนที่ดีเยี่ยม (รวมถึงความต้านทานการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิด้วยความร้อน) และความเสถียรทางกลสูง เป็นแก้วทั่วไปสำหรับเครื่องมือเคมีเช่น ขวดก้นกลม และบีกเกอร์และผลิตภัณฑ์วัดแสง

การใช้ผลิตภัณฑ์แก้ว

เมื่อใช้กระจกจำเป็นต้องพิจารณาความต้านทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและแรงทางกล ต้องปฏิบัติตามมาตรการความปลอดภัยที่เข้มงวด:

อย่าผสมเครื่องวัดปริมาตรความร้อน กระบอกตวง หรือขวดรีเอเจนต์โดยใช้ความร้อน

เมื่อทำปฏิกิริยาคายความร้อน เช่น การเจือจางกรดซัลฟิวริกหรือการละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ ต้องแน่ใจว่าได้กวนและทำให้รีเอเจนต์เย็นลงต่อไป และเลือกภาชนะที่เหมาะสม เช่น ขวดทรงกรวย ห้ามใช้กระบอกสูบตวงหรือขวดวัดปริมาตร

เครื่องแก้วจะต้องไม่ถูกสัมผัสกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่รุนแรงอย่างกะทันหัน เมื่อถอดเครื่องแก้วออกจากเตาอบลมร้อน อย่าวางเครื่องไว้บนพื้นผิวที่เย็นหรือเปียกทันที

สำหรับการใช้งานที่ต้องรับแรงกด สามารถใช้เฉพาะเครื่องมือแก้วที่ออกแบบมาเพื่อจุดประสงค์นี้เท่านั้น เช่น ขวดกรองและเครื่องอบผ้าสามารถใช้ได้หลังจากดูดฝุ่นแล้วเท่านั้น

ทนต่อสารเคมี

ปฏิกิริยาทางเคมีของน้ำหรือกรดกับแก้วมีขนาดเล็กมาก มีเพียงปริมาณที่น้อยมาก ซึ่งส่วนใหญ่เป็นไอออนบวกเชิงเดี่ยวเท่านั้นที่ถูกละลายออกจากแก้ว ชั้นซิลิกาเจลที่บางมากและเกือบจะไม่มีช่องว่างเกิดขึ้นบนพื้นผิวของกระจกเพื่อป้องกันการกัดเซาะเพิ่มเติม ข้อยกเว้นคือกรดไฮโดรฟลูออริกและกรดฟอสฟอริกร้อนเนื่องจากกรดทั้งสองนี้ยับยั้งการก่อตัวของชั้นป้องกัน

ปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างอัลคาไลกับแก้ว

ฐานจะมองลงไปที่กระจกและจะเพิ่มขึ้นตามความเข้มข้นและอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น แก้วบอโรซิลิเกต 3.3 จำกัดพื้นผิวไว้ที่ระดับ μm แน่นอนว่าเมื่อเวลาสัมผัสเพิ่มขึ้น การเปลี่ยนแปลงปริมาตรและ/หรือความเสียหายต่อขนาดก็ยังคงเกิดขึ้นได้

ความต้านทานต่อไฮโดรไลซิสของแก้ว

กระจกไฮโดรไลซ์ขั้นแรกสามารถเข้าถึงระดับความต้านทานไฮโดรไลซิสขั้นแรกได้ 5 ระดับตามมาตรฐาน DIN ISO 719 (98 ° C) ซึ่งหมายความว่าแก้วที่มีขนาดอนุภาค 300-500 μm จะถูกสัมผัสกับน้ำที่อุณหภูมิ 98 ° C เป็นเวลา 1 ชั่วโมง และแก้วที่มีความเข้มข้นน้อยกว่า 31 μg Na 2 O / กรัมจะละลาย นอกจากนี้ แก้วไฮโดรไลซิสปฐมภูมิยังไปถึงขั้นแรกของระดับไฮโดรไลซิสทั้งสามระดับของ DIN ISO 720 (121 ° C) ซึ่งหมายความว่าการสัมผัสกับน้ำที่อุณหภูมิ 121°C เป็นเวลา 1 ชั่วโมง น้อยกว่า 62 ug Na 2 O/กรัมของแก้วจะถูกไฮโดรไลซ์

ความทนทานต่อกรด

กระจกไฮโดรไลซ์หลักมีคุณสมบัติตรงตามระดับแรกของความทนทานมาตรฐาน DIN 12 116 สี่ระดับ แก้วไฮโดรไลซิสปฐมภูมิหรือที่เรียกว่าแก้วบอโรซิลิเกตทนกรด ถูกต้มใน 6N HCL เป็นเวลา 6 ชั่วโมง โดยมีพื้นผิวด้านข้างน้อยกว่า 0.7 มก./100 ซม. 2 ; การสูญเสีย Na1776O ของ DIN ISO 2 น้อยกว่า 100ug Na2O/100cm2

ความต้านทานต่อด่าง

กระจกไฮโดรไลซิสปฐมภูมิมีคุณสมบัติตรงเกรดที่สองของเกรดทนด่างสามเกรดของมาตรฐาน DIN ISO 695 การกัดเซาะที่เกิดจากการต้มโซเดียมไฮดรอกไซด์ในปริมาณเท่ากัน (1 โมล/ลิตร) และโซเดียมคาร์บอเนต (0.5 โมล/ลิตร) เป็นเวลา 3 ชั่วโมงคือประมาณ 134 มก./100 ตารางลูกบาศก์เซนติเมตร

ความต้านทานทางกล

ความเครียดจากความร้อน

ความเครียดจากความร้อนที่เป็นอันตรายอาจเกิดขึ้นในระหว่างการผลิตและการแปรรูปแก้ว ในระหว่างการทำความเย็นของแก้วหลอมเหลว การเปลี่ยนจากสถานะพลาสติกไปเป็นสถานะแข็งเกิดขึ้นระหว่างจุดอุณหภูมิการหลอมสูงและต่ำ ในขั้นตอนนี้ ความเครียดจากความร้อนที่มีอยู่จะต้องถูกกำจัดโดยกระบวนการส่งคืนที่มีการควบคุมอย่างระมัดระวัง เมื่อจุดหลอมเหลวต่ำผ่านไป แก้วสามารถเร่งการทำความเย็นได้โดยไม่เกิดความเครียดใหม่อย่างมีนัยสำคัญ

ปฏิกิริยาการอุ่นแก้วจะคล้ายกัน เช่น โดยให้ความร้อนโดยตรงด้วยเปลวไฟของตัวเอง จนถึงจุดที่อยู่เหนืออุณหภูมิกราวด์ การระบายความร้อนที่ไม่สามารถควบคุมได้ หรือทำให้เกิดความร้อน "กลายเป็นน้ำแข็ง" และลดความต้านทานต่อการแตกหักของกระจกลงอย่างรุนแรง ความสามารถและเสถียรภาพทางกล เพื่อขจัดความเครียดโดยธรรมชาติ แก้วจะต้องได้รับความร้อนจนถึงอุณหภูมิระหว่างอุณหภูมิการอบอ่อนสูงและต่ำเป็นเวลาประมาณ 30 นาที จากนั้นจึงทำให้เย็นลงที่อัตราการลดอุณหภูมิที่ระบุ

ความต้านทานต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ

เมื่อแก้วถูกให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่ต่ำกว่าอุณหภูมิแรงดันไฟต่ำ ค่าการนำความร้อนต่ำและค่าการนำความร้อนต่ำอาจทำให้เกิดความตึงเครียดและแรงกดดันได้ เนื่องจากอัตราการทำความร้อนหรือความเย็นที่ไม่เหมาะสม กระจกแตกเกินกว่าแรงเชิงกลที่สามารถทนได้ นอกจากค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวแล้ว ค่ายังแตกต่างกันไปตามประเภทของกระจก ความหนาของผนัง และรูปร่างของกระจก จำเป็นต้องคำนึงถึงรอยขีดข่วนบนกระจกด้วย ดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากมากที่จะระบุค่าที่แน่นอนสำหรับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิแบบฉับพลัน แน่นอนว่าค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวจากความร้อนนั้นคุ้มค่าเมื่อเปรียบเทียบกับกระจกไฮโดรไลซ์ชั้นหนึ่งที่ทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิได้ดีกว่ากระจก AR-Glas

ความเครียดเชิงกล

จากมุมมองทางเทคนิค คุณสมบัติความยืดหยุ่นของกระจกนั้นดีมาก กล่าวคือ เมื่อเกินค่าความคลาดเคลื่อน แรงดึงและแรงกดจะไม่ทำให้เกิดการเสียรูป แต่ทำให้เกิดการแตกร้าว ความตึงที่กระจกสามารถรับได้นั้นค่อนข้างน้อยและจะลดลงอีกเมื่อมีรอยขีดข่วนหรือช่องว่างในกระจก ด้วยเหตุผลด้านความปลอดภัย กระจกไฮโดรไลซิสหลักที่ใช้ในการออกแบบเครื่องกลและอุตสาหกรรมสามารถทนต่อแรงดึงได้ 6 N/MM2

หากคุณต้องการข้อมูลหรือมีคำถามใดๆ โปรดติดต่อ WUBOLAB ที่ ผู้ผลิตเครื่องแก้วในห้องปฏิบัติการ.