玻璃的一般性質
玻璃的原料主要是硅砂(SiO2)、硼酸(H3BO3)或硼砂(Na2B4O7、10H2O )、石灰(CaO)、玻璃屑(碎玻璃)、磷酸(P2O5)、堿(Na2O,由Na2CO3、Na2SO4、NaNo3、Na2B4O7等提供)及其他含鉀、鎂、鋅、鋁等氧化物之原料。
玻璃制品對于水、鹽溶液、酸、堿以及有機溶劑具有很好的化學耐性,從這點來看超過大多數(shù)的塑料制品,僅有氫氟酸以及在升溫條件下的強堿或濃磷酸會攻擊玻璃。玻璃制品的另一個特點是形狀的穩(wěn)定性(即使在升溫條件下),以及高度透明。
特定玻璃的特殊性質
實驗室應用中,有許多不同性質不同種類的玻璃可以選擇。
納-鈣玻璃
納-鈣玻璃(比如AR-Glas)具有良好的化學與物理性質。適用于短時間接觸化學試劑與有限的熱沖擊的應用。
硼硅酸鹽玻璃(BORO3.3、BORO5.4)
硼硅酸鹽玻璃具有出色的化學與物理性質。如國際標準DIN ISO 3585所述,一級水解玻璃的線性膨脹系數(shù)為3.3,適用于需要出色化學耐性和熱耐性(包含耐受熱沖擊),以及高機械穩(wěn)定性的應用。是典型的用于化學器械的玻璃,比如圓底燒瓶與燒杯及計量產(chǎn)品。
玻璃制品的使用
在使用玻璃的時候,必需要考慮抵抗熱沖擊與機械力的耐性。必需遵循嚴格的安全措施:
不要在熱板上加熱體積計量儀器、量筒或者試劑瓶。
在進行放熱反應,例如稀釋硫酸或者溶解氫氧化鈉時,一定要進行持續(xù)攪拌并冷卻試劑,并且選擇合適的容器,例如錐形瓶,決不可使用刻度量筒或者容量瓶。
玻璃儀器絕不可暴露于突然的劇烈的溫度變化。從熱干燥箱中取出玻璃儀器時,千萬不要立刻放置于冷的或者濕的臺面上。
對于承壓應用,只能使用設計用于此用途的玻璃儀器。例如:抽濾瓶與干燥器,只能在確認完好之后才能抽真空使用。
化學耐性
水或酸與玻璃的化學相互作用
水或酸與玻璃表面的化學相互作用小到幾乎可以忽略;只有非常少量的,主要為單價陽離子會從玻璃中溶出。在玻璃表面形成非常薄的,幾乎無空隙的硅膠層,阻止進一步的侵蝕。氫氟酸與熱磷酸是例外,因為這兩種酸會抑制保護層的形成。
堿與玻璃的化學相互作用
堿會侵蝕玻璃且隨濃度與溫度升高而增強。硅硼酸鹽玻璃3.3可限制表面侵蝕達到um的水平。當然,隨著接觸時間的延長,體積變化與/或者刻度損壞仍有可能發(fā)生。
玻璃的水解耐性
一級水解玻璃可以達到DIN ISO 719(98℃)5個水解耐性級別的第一級。這意味著顆粒度為300-500um的玻璃暴露于98℃的水中1小時,少于31ug Na2O/克玻璃被水解。此外,一級水解玻璃也達到了DIN ISO 720(121℃)3個水解級別的第一級。這意味著暴露于121℃的水中1小時,少于62 ug Na2O/克玻璃被水解。
對酸的耐性
一級水解玻璃達到了DIN 12 116標準酸耐性的4個級別的第一級。一級水解玻璃也被稱為耐酸硅硼酸鹽玻璃,與6N HCL中煮沸6小時,其表面侵蝕小于0.7 mg/100 cm2。
對堿的耐性
一級水解玻璃達到了DIN ISO 695標準3個耐堿級別的第二級。3小時相同體積氫氧化鈉(1 mol/L)與碳酸鈉(0.5 mol/L)煮沸產(chǎn)生的侵蝕大約為 134 mg/100 cm2。
化學耐性 |
水 DIN ISO 719 (HGB Class 1-5) |
酸 DIN 12 116 (Class 1-4) |
堿 DIN ISO 695 (Class 1-3) |
納-鈣玻璃(AR-Glas) |
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硼硅酸鹽玻璃3.3 (A級水解玻璃) |
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