phòng thí nghiệm sử dụng và tính chất của thủy tinh

phòng thí nghiệm sử dụng và tính chất của thủy tinh

Dụng cụ thủy tinh là một trong những dụng cụ được sử dụng thường xuyên nhất trong phòng thí nghiệm và không có vật liệu nào có thể đoán trước được. Tuy nhiên, để sử dụng đồ thủy tinh tốt hơn, ngoài những kỹ năng vận hành cơ bản, việc hiểu rõ đặc tính vật liệu của đồ thủy tinh cũng rất quan trọng, điều này sẽ giúp bạn hiểu sâu hơn về đồ thủy tinh.

Tính chất chung của thủy tinh

Nguyên liệu chính của thủy tinh là cát silic (SiO2), axit boric (H3BO3) hoặc borax (Na2B4O7H10O), vôi (CaO), phoi thủy tinh (cullet), axit photphoric (P2O2), kiềm (Ha5O, do NaNO2 cung cấp, Na3B2O4, v.v.) và các nguyên liệu thô khác có chứa oxit như kali, magie, kẽm và nhôm.

Các sản phẩm thủy tinh có khả năng kháng hóa chất tốt với nước, dung dịch muối, axit, bazơ và dung môi hữu cơ, vượt xa hầu hết các sản phẩm nhựa về mặt này. Chỉ có axit flohydric và bazơ mạnh hoặc axit photphoric đậm đặc ở nhiệt độ cao mới tấn công thủy tinh. Một đặc điểm khác của đồ thủy tinh là tính ổn định về hình dạng (ngay cả dưới nhiệt độ cao) và độ trong suốt cao.

Tính chất đặc biệt của một loại kính cụ thể

Trong các ứng dụng trong phòng thí nghiệm, có nhiều loại kính khác nhau có thể được lựa chọn.

Thủy tinh natri-canxi

Thủy tinh natri-canxi (như AR-Glas) có tính chất vật lý và hóa học tốt. Thích hợp để tiếp xúc ngắn hạn với thuốc thử hóa học và các ứng dụng sốc nhiệt hạn chế.

Thủy tinh Borosilicate (BORO3.3, BORO 5.4)

Thủy tinh Borosilicate có tính chất vật lý và hóa học tuyệt vời. Như được mô tả trong tiêu chuẩn quốc tế DIN ISO 3585, kính thủy phân sơ cấp có hệ số giãn nở tuyến tính là 3.3 và phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu khả năng chịu nhiệt và hóa chất tuyệt vời (bao gồm cả khả năng chống sốc nhiệt) và độ ổn định cơ học cao. Nó là một loại kính điển hình cho các dụng cụ hóa học, chẳng hạn như bình tròn đáy và cốc và các sản phẩm đo lường.

Sử dụng sản phẩm thủy tinh

Khi sử dụng kính cần quan tâm đến khả năng chống sốc nhiệt và lực cơ học. Phải tuân thủ nghiêm ngặt các biện pháp an toàn:

Không trộn nóng máy đo thể tích gia nhiệt, ống đong hoặc chai thuốc thử.

Khi thực hiện phản ứng tỏa nhiệt, chẳng hạn như pha loãng axit sulfuric hoặc hòa tan natri hydroxit, hãy đảm bảo tiếp tục khuấy và làm nguội thuốc thử, đồng thời chọn vật chứa thích hợp, chẳng hạn như bình nón, không bao giờ sử dụng bình chia độ hoặc bình định mức.

Dụng cụ thủy tinh không bao giờ được tiếp xúc với sự thay đổi nhiệt độ đột ngột và mạnh mẽ. Khi lấy dụng cụ thủy tinh ra khỏi lò sấy nóng, không đặt dụng cụ thủy tinh lên bề mặt lạnh hoặc ẩm ướt ngay lập tức.

Đối với các ứng dụng chịu áp lực, chỉ có thể sử dụng các dụng cụ thủy tinh được thiết kế cho mục đích này. Ví dụ, bình lọc và máy sấy chỉ có thể được sử dụng sau khi hút bụi.

Kháng hóa chất

Tương tác hóa học của nước hoặc axit với thủy tinh nhỏ không đáng kể; chỉ một lượng rất nhỏ, chủ yếu là cation hóa trị một, được hòa tan khỏi thủy tinh. Một lớp silica gel rất mỏng, gần như không có lỗ rỗng được hình thành trên bề mặt kính để ngăn chặn sự xói mòn thêm. Ngoại lệ là axit hydrofluoric và axit photphoric nóng vì hai axit này ức chế sự hình thành lớp bảo vệ.

Tương tác hóa học giữa kiềm và thủy tinh

Đế sẽ nhìn xuống kính và sẽ tăng lên khi tăng nồng độ và nhiệt độ. Thủy tinh borosilicat 3.3 giới hạn bề mặt ở mức μm. Tất nhiên, khi thời gian tiếp xúc tăng lên, sự thay đổi âm lượng và/hoặc hư hỏng cặn vẫn có thể xảy ra.

Khả năng chống thủy phân của thủy tinh

Thủy tinh thủy phân giai đoạn đầu có thể đạt cấp độ đầu tiên là 5 mức kháng thủy phân theo DIN ISO 719 (98 ° C). Điều này có nghĩa là thủy tinh có kích thước hạt 300-500 μm tiếp xúc với nước ở nhiệt độ 98 ° C trong 1 giờ và hòa tan ít hơn 31 μg Na 2 O / gram nước. Ngoài ra, thủy tinh thủy phân sơ cấp cũng đạt đến giai đoạn đầu tiên trong ba cấp độ thủy phân theo tiêu chuẩn DIN ISO 720 (121°C). Điều này có nghĩa là tiếp xúc với nước ở nhiệt độ 121°C trong 1 giờ, dưới 62 ug Na 2 O/gram thủy tinh sẽ bị thủy phân.

Khả năng chịu axit

Kính thủy phân sơ cấp đáp ứng cấp độ đầu tiên trong bốn cấp độ dung sai tiêu chuẩn DIN 12 116. Thủy tinh thủy phân sơ cấp, còn gọi là thủy tinh borosilicate kháng axit, được đun sôi trong HCL 6N trong 6 giờ với sườn bề mặt nhỏ hơn 0.7 mg/100 cm 2 ; Thêm DIN ISO 1776 Na2O mất ít hơn 100ug Na2O/100cm2.

Khả năng chống kiềm

Kính thủy phân sơ cấp đáp ứng loại thứ hai trong ba loại chịu kiềm theo tiêu chuẩn DIN ISO 695. Độ ăn mòn do đun sôi cùng một thể tích natri hydroxit (1 mol/L) và natri cacbonat (0.5 mol/L) trong 3 giờ là khoảng 134 mg/100 cm2.

Kháng cơ

Căng thẳng nhiệt

Ứng suất nhiệt có hại có thể được tạo ra trong quá trình sản xuất và gia công kính. Trong quá trình làm nguội thủy tinh nóng chảy, quá trình chuyển từ trạng thái dẻo sang trạng thái cứng xảy ra giữa các điểm nhiệt độ ủ cao và thấp. Ở giai đoạn này, các ứng suất nhiệt hiện tại phải được loại bỏ thông qua quy trình hoàn trả được kiểm soát cẩn thận. Khi điểm ủ thấp đã qua, kính có thể tăng tốc độ làm mát mà không gặp bất kỳ áp lực mới đáng kể nào.

Phản ứng hâm nóng kính cũng tương tự, ví dụ, bằng cách đốt nóng trực tiếp bằng ngọn lửa của chính nó, đến một điểm cao hơn nhiệt độ tiếp đất, làm mát không kiểm soát hoặc gây ra nhiệt “đóng băng” và làm giảm nghiêm trọng khả năng chống vỡ của kính. Khả năng và độ ổn định cơ học. Để loại bỏ các ứng suất cố hữu, kính phải được nung nóng đến nhiệt độ giữa nhiệt độ ủ cao và thấp trong khoảng 30 phút, sau đó làm nguội ở tốc độ giảm nhiệt độ xác định.

Khả năng chống thay đổi nhiệt độ

Khi kính được nung đến nhiệt độ dưới nhiệt độ đốt cháy thấp, độ dẫn nhiệt kém và độ dẫn nhiệt kém có thể gây ra lực căng và áp suất. Nếu do tốc độ làm nóng hoặc làm nguội không đúng mà kính bị vỡ, vượt quá lực cơ học có thể chịu được. Ngoài hệ số giãn nở, giá trị này còn thay đổi tùy theo loại kính, độ dày thành và hình dạng của kính. Bất kỳ vết trầy xước nào hiện diện trên kính cần phải được xem xét. Vì vậy, rất khó xác định giá trị chính xác chống sốc nhiệt. Tất nhiên, hệ số giãn nở nhiệt đáng được so sánh với thực tế là kính thủy phân hạng nhất có khả năng chịu được sự thay đổi nhiệt độ cao hơn kính AR-Glas.

Ứng suất cơ

Từ góc độ kỹ thuật, tính chất đàn hồi của kính rất tốt, nghĩa là khi vượt quá dung sai, lực căng và áp suất không gây biến dạng mà gây nứt. Lực căng mà kính có thể chịu được tương đối nhỏ và càng giảm đi khi có vết xước hoặc khe hở trên kính. Vì lý do an toàn, kính thủy phân sơ cấp được sử dụng trong các thiết kế cơ khí và công nghiệp có thể chịu được lực căng 6 N/MM2.

Nếu bạn cần thông tin hoặc có bất kỳ câu hỏi nào, vui lòng liên hệ với WUBOLAB, nhà sản xuất dụng cụ thủy tinh phòng thí nghiệm.