Borosilikatglas 3.3: Egenskaber, sammensætning, termisk stød og laboratorieapplikationer

Gå ind i næsten ethvert fungerende kemilaboratorium, og glasset på bænken deler stille og roligt én specifikation: borosilikatglas 3.3. Nummeret er ikke et brand, en klarhedsgrad eller et marketingmærke. Det er en materialebetegnelse knyttet til en enkelt fysisk egenskab, koefficienten for middel lineær ekspansion, og den forudsiger en hel del om, hvordan en kolbe, kondensator, flaske eller reaktor opfører sig, når den opvarmes, køles, evakueres eller fyldes med aggressiv kemi. At forstå hvor 3.3 kommer fra gør valget af borosilikat 3.3 laboratorieglas langt mindre et gæt.

Hvad 3.3 i borosilikatglas 3.3 faktisk betyder

Borosilikatglas 3.3 er defineret ved dets gennemsnitlige lineære ekspansionskoefficient: omkring 3,3 × 10-6 pr. kelvin, målt mellem 20 og 300 °C. Det tal er skrevet ind i ISO 3585, standarden, der beskriver egenskaberne for denne glasfamilie, og det er grunden til, at materialet normalt kaldes blot "3.3" i stedet for at få et proprietært navn. Standarden tillader en tolerance på ca. plus eller minus 0,1 × 10-6 pr. kelvin, hvorfor produkter fra forskellige producenter forbliver dimensionelt og termisk udskiftelige.

Den lave ekspansion kommer fra sammensætningen. Et typisk 3,3-glas indeholder omkring 81 % siliciumdioxid (SiO2), omkring 13 % bortrioxid (B2O3), omkring 4 % natriumoxid (Na2O) og et par procent aluminiumoxid (Al2O3) sammen med små mængder kaliumoxid. Bor er nøgletilsætningen: det kommer ind i silicanetværket og begrænser, hvor meget strukturen strækker sig, når den opvarmes. Hvis du gerne vil have kemien mere detaljeret, så vores note vedr borosilikatglassammensætning og 3,3-figuren går gennem oxiderne én efter én.

Fordi både sammensætningen og udvidelsen er standardiseret, opfylder 3.3 glas flere klassifikationer på én gang. Det svarer til USP Type I borosilikatglas, til ASTM E438 Type I Klasse A og til materialet betegnet som borosilikatglas 3.3 i DIN ISO 3585. For et laboratorium er denne overlapning praktisk snarere end akademisk: Det betyder en målekolbe købt til farmakopéarbejde og en reaktionskolbe købt til samme syntesebasemateriale og kan have samme syntesemateriale.

Et overblik over nøgleegenskaber

Tabellen nedenfor samler de tal, der betyder mest, når du planlægger et eksperiment, skriver en metode eller tjekker, om en leverandørs påstand holder stik.

Termisk stødmodstand og hvorfor antallet betyder noget

Hvor godt et glas overlever en pludselig temperaturændring afhænger for det meste af dets ekspansionskoefficient, fordi ekspansion er det, der skaber indre stress, når en del af et kar er varmere end en anden. Med omkring en tredjedel af soda-kalkglasets udvidelse tolererer borosilikat 3.3 forskelle, der ville knække et almindeligt drikkeglas. I hverdagen kan et tyndvægget 3.3 kar normalt tage en trinændring på omkring 100 til 120 K, mens soda-kalkglas af lignende tykkelse kan svigte ved 40 K eller mindre.

Hvor det simple tal holder op med at være enkelt

Vægtykkelse og geometri betyder lige så meget som selve koefficienten. Varme bevæger sig langsomt gennem glas, så en tyk væg udvikler større indre gradienter end en tynd. Pludselige overgange, såsom en tung base, der møder en tynd sidevæg eller en samling sammensmeltet ved høj temperatur, koncentrerer stress. Derfor kan to kolber lavet af samme 3.3-rør opføre sig meget forskelligt, når den ene skylles under en kold hane, og den anden køles i luft.

De fleste brud, der skyldes "dårligt glas", er virkelig et håndteringsproblem: opvarmning af den ene side af en kolbe med en bar flamme, hældning af koldt opløsningsmiddel i en varm beholder, fastspænding af en samling under bøjningsbelastning eller fremtvingelse af en jordtilspidsning, der har optaget grus. Udglødning på fabrikken fjerner produktionsbelastning én gang; skånsom håndtering ved bænken holder den fjernet.

Kemisk resistens og dens grænser

Borosilikat 3.3 er klassificeret som et meget modstandsdygtigt glas under ISO 719 og ISO 720, og det opfylder kravene til syrebestandighed i ISO 1776. Det modstår vand, fortyndede og koncentrerede syrer, saltopløsninger og de fleste organiske opløsningsmidler uden målbart angreb, hvorfor det bruges til reagensopbevaring, volumenopbevaring og reakromatografiske systemer i kemiske søjler og kemiske målesystemer og kemiske systemer. lægemidler.

Der er velkendte undtagelser, og det er dyrt at ignorere dem:

• Flussyre og enhver fluorholdig blanding angriber silicanetværket hurtigt og bør aldrig opbevares eller håndteres i glas.
• Varm koncentreret phosphorsyre og varm koncentreret alkali, såsom natrium- eller kaliumhydroxid, opløser glas langsomt, men støt.
• Alkaliske opløsninger efterlades i en flaske i flere måneder udvasker natrium fra overfladen og efterlader en uklar, ætset film.
• Gentagne varme alkaliske opvaskemaskiner dugger overfladen af ​​volumetrisk tøj og kan påvirke den fine boring af buretter og pipetter.

Til rutinemæssig rengøring er neutrale eller mildt sure rengøringsmidler efterfulgt af en skylning med destilleret vand venligere end stærke alkaliske bade, især til klasse A måleudstyr, hvor overfladens tilstand påvirker nøjagtigheden.

Hvor borosilikatglas 3.3 bruges i laboratoriet

Fordi materialet kombinerer termisk stabilitet, kemisk inertitet og optisk klarhed, dukker det op næsten overalt i et arbejdende laboratorium:

• Reaktionsarbejde: enkelt- og flerhalsede rundbundede kolber, kappede reaktionskolber, bordreaktorer og større pilotskalabeholdere med matchende låg og omrøreradaptere.
• Tilbageløb og kondensering: Liebig, Allihn, Graham og luftkondensatorer, kolde fingre og komplette tilbagesvalingssamlinger.
• Destillation og fordampning: destillationshoveder, fraktioneringskolonner, pakkematerialer, vakuumudtagsadaptere, anti-stænkpærer og roterende fordamperkomponenter.
• Filtrering: sintrede glastragte og digler, filterkolber og fuldvakuumfiltreringsenheder.
• Opbevaring og håndtering: reagensflasker med skruelåg, prøvehætteglas, ekssikkatorer, gasvaskeflasker og opløsningsmiddelbeholdere.
• Måling og analyse: målekolber, buretter, graduerede pipetter, graduerede cylindre, kromatografisøjler, TLC-fremkaldertanke og NMR-rør.
• Proces- og pilotskala: glasreaktorsystemer, overførselsledninger og skueglas til anlæg, der håndterer ætsende medier.

Hvis dit arbejde fokuserer på syntese, er den trehalsede rundbundede kolbe i klasse A 3.3 glas det stykke, du oftest vil nå. Den accepterer en omrører, et termometer eller tilsætningstragt og en kondensator på samme tid, og standardkonerne holder den udskiftelig med alt andet i fugesystemet.

Klasse A trehalset rundbundet kolbe til laboratoriesyntese En klasse A trehalset rundbundet kolbe til organisk syntese og kontrolleret opvarmning, tilgængelig i størrelser fra 50 ml til 2000 ml med standardfuger. Se produkt →

På opbevaringssiden er en reagensflaske med blåt låg i 3,3 høj borosilikatglas hyldens stille arbejdshest: skruelåget forsegler uden fedt, væggen er tyk nok til daglig håndtering, og materialet trækker de syrer og opløsningsmidler af, som oftest holdes inden for rækkevidde.

Blå hætte gevindreagensflaske i 3,3 borosilikatglas En 3.3 borosilikatreagensflaske med blåt låg til sikker opbevaring af laboratoriereagens, tilgængelig fra 100 ml til 20.000 ml med en gevindforsegling. Se produkt →

Praktiske bænknoter til arbejde med 3.3 glasvarer

Nogle få vaner holder 3.3 glasvarer i brug i årevis i stedet for måneder:

1. Saml jordfuger rene og tørre, hvor det er muligt. Hvis en stophane trænger til smøring, så brug PTFE-manchetter eller et sparsomt strejf af silikonefedt, og rens den af ​​bagefter.
2. Understøt flerhalsede kolber og tunge kondensatorer med klemmer placeret over samlingen. Glas bør aldrig bære sin egen vægt i en vinkel.
3. Forsegl samlinger ved forsigtig rotation i stedet for kraft. En grebet konus starter normalt med en bøjet, snavset eller overspændt samling.
4. Opvarm langsomt med en kappe, oliebad eller varmeblok. Undgå direkte ild og anvend aldrig lokal varme på et tyndt sted eller et repareret område.
5. Afkøl gradvist. Skylning af en kolbe direkte fra et 200 °C bad under koldt vand er den mest almindelige årsag til uforklarlig brud.
6. Se temperaturforskelle i stedet for absolutte temperaturer. 3,3 glashåndtag 300 °C komfortabelt; den gør indsigelse mod en 150 K gradient hen over et par centimeters væg.
7. Kontroller fælge og samlinger for fine revner før støvsugerarbejde. Evakuerede glasvarer lagrer en overraskende mængde energi.

At vælge 3.3 glasvarer, der passer til dit arbejde

Når du sammenligner kataloger, så spørg efter ekspansionstallet i stedet for ordet "borosilikat". Neutralt glas og andre højekspansionsmaterialer beskrives nogle gange løst som borosilikat, men alligevel opfører de sig helt anderledes på en kogeplade. Ud over materialet skal du kontrollere fugestørrelserne i forhold til det glas, du allerede ejer, vægtykkelsen for den termiske belastning, du forventer, og om målegrej bærer en klasse A-mærkning.

Shanghai Heqi Glassware har produceret standard slebet glasvarer siden 2002, med vores egne glas-, metalbearbejdnings- og montageværksteder, og vi leverer både vores egne stykker og andre producenters instrumenter, så et laboratorium kan bygge et komplet setup i én ordre. Hvis du er usikker på, om en bestemt kolbe eller flaske er ægte 3.3, taler vi gerne specifikationen igennem med dig, inden du køber.

Selv et almindeligt bæger i lav form nyder godt af den samme disciplin. Et 3,3 bægerglas med en tyk væg og en flad bund opvarmes jævnt på en kogeplade, overlever en hurtig flytning til en kold bænk og lader dig se løsningen uden at anstrenge dine øjne.

Lavform borosilikatglasbæger til laboratoriekemi Et lavformet 3,3 borosilikatbægerglas til jævn opvarmning og klar reaktionsobservation, med hældetud og flad bund til omrøring. Se produkt →

Borosilikatglas 3.3 er en af de få laboratoriestandarder, der har været uændret i årtier, og den stabilitet er hele pointen. Tallet fortæller dig ekspansionen, ekspansionen fortæller dig den termiske adfærd, og standarden fortæller dig, at en samling fra en producent stadig passer til en kondensator fra en anden. Vælg dit glas på disse vilkår, behandl fugerne forsigtigt, hold varme alkaliske bade væk fra det, og det vil blive ved med at arbejde på din bænk i meget lang tid.