Borosilicaatglas 3.3: eigenschappen, samenstelling, thermische schokken en laboratoriumtoepassingen

Loop bijna elk werkend scheikundig laboratorium binnen en het glaswerk op de bank deelt stilletjes één specificatie: borosilicaatglas 3.3. Het nummer is geen merk, helderheidsgraad of marketinglabel. Het is een materiaalaanduiding die is gekoppeld aan een enkele fysieke eigenschap, de gemiddelde lineaire uitzettingscoëfficiënt, en voorspelt veel over hoe een kolf, condensor, fles of reactor zich gedraagt ​​wanneer deze wordt verwarmd, gekoeld, geëvacueerd of gevuld met agressieve chemie. Begrijpen waar de 3.3 vandaan komt, maakt de keuze borosilicaat 3.3 laboratoriumglaswerk veel minder een vermoeden.

Wat de 3.3 in borosilicaatglas 3.3 eigenlijk betekent

Borosilicaatglas 3.3 wordt gedefinieerd door de gemiddelde lineaire uitzettingscoëfficiënt: ongeveer 3,3 x 10-6 per Kelvin, gemeten tussen 20 en 300 °C. Dat cijfer is vastgelegd in ISO 3585, de norm die de eigenschappen van deze glasfamilie beschrijft, en is de reden dat het materiaal gewoonlijk eenvoudigweg "3.3" wordt genoemd in plaats van dat het een eigennaam krijgt. De norm staat een tolerantie toe van grofweg plus of min 0,1 × 10-6 per Kelvin, waardoor producten van verschillende fabrikanten dimensionaal en thermisch uitwisselbaar blijven.

De lage uitzetting komt voort uit de compositie. Een typisch 3,3-glas bevat ongeveer 81% siliciumdioxide (SiO2), ongeveer 13% boortrioxide (B2O3), ongeveer 4% natriumoxide (Na2O) en een paar procent aluminiumoxide (Al2O3), samen met kleine hoeveelheden kaliumoxide. Borium is de belangrijkste toevoeging: het dringt het silicanetwerk binnen en beperkt de mate waarin de structuur uitrekt als deze wordt verwarmd. Als je de chemie in meer detail wilt, lees dan onze opmerking over borosilicaatglassamenstelling en het 3,3-cijfer gaat één voor één door de oxiden.

Omdat zowel de samenstelling als de uitzetting gestandaardiseerd zijn, voldoet 3.3 glas aan meerdere classificaties tegelijk. Het komt overeen met USP Type I borosilicaatglas, met ASTM E438 Type I Klasse A, en met het materiaal dat in DIN ISO 3585 wordt aangeduid als borosilicaatglas 3.3. Voor een laboratorium is die overlap eerder praktisch dan academisch: het betekent dat een maatkolf gekocht voor farmacopeewerk en een reactiekolf gekocht voor een synthesebank hetzelfde basismateriaal en hetzelfde thermische gedrag kunnen delen.

Belangrijkste eigenschappen in één oogopslag

In onderstaande tabel zijn de cijfers verzameld die er het meest toe doen als je een experiment plant, een methode schrijft of controleert of de claim van een leverancier stand houdt.

Weerstand tegen thermische schokken en waarom het aantal ertoe doet

Hoe goed een glas een plotselinge temperatuurverandering overleeft, hangt grotendeels af van de uitzettingscoëfficiënt, omdat uitzetting interne spanning veroorzaakt wanneer het ene deel van een vat heter is dan het andere. Met ongeveer een derde van de uitzetting van natronkalkglas tolereert borosilicaat 3.3 verschillen die een gewoon drinkglas zouden kraken. In alledaagse termen kan een dunwandig 3.3-vat gewoonlijk een stapsgewijze verandering van ongeveer 100 tot 120 K aan, terwijl natronkalkglas van vergelijkbare dikte het bij 40 K of minder kan begeven.

Waar het eenvoudige getal niet langer eenvoudig is

Wanddikte en geometrie zijn net zo belangrijk als de coëfficiënt zelf. Warmte beweegt langzaam door glas, dus een dikke muur ontwikkelt grotere interne gradiënten dan een dunne muur. Abrupte overgangen, zoals een zware basis die een dunne zijwand ontmoet of een verbinding die bij hoge temperatuur is gesmolten, concentreren de spanning. Dat is de reden waarom twee kolven gemaakt van dezelfde 3.3-buis zich heel verschillend kunnen gedragen als de ene wordt afgespoeld onder een koude kraan en de andere aan de lucht wordt afgekoeld.

De meeste breuken die te wijten zijn aan "slecht glas" zijn in werkelijkheid een probleem: het verwarmen van één kant van een kolf met een open vlam, het gieten van koud oplosmiddel in een heet vat, het vastklemmen van een verbinding onder buigbelasting, of het forceren van een grondconus die gruis heeft opgepikt. Door gloeien in de fabriek wordt de productiestress in één keer weggenomen; zachte behandeling op de bank zorgt ervoor dat het verwijderd wordt.

Chemische resistentie en zijn grenzen

Borosilicaat 3.3 is geclassificeerd als zeer resistent glas volgens ISO 719 en ISO 720 en voldoet aan de zuurbestendigheidseisen van ISO 1776. Het is bestand tegen water, verdunde en geconcentreerde zuren, zoutoplossingen en de meeste organische oplosmiddelen zonder meetbare aantasting. Daarom wordt het gebruikt voor de opslag van reagentia, volumetrische metingen, chromatografische kolommen en reactorsystemen in de fijne chemicaliën en farmaceutische producten.

Er zijn bekende uitzonderingen, en het negeren ervan is duur:

• Fluorwaterstofzuur en elk fluoridehoudend mengsel tasten het silicanetwerk snel aan en mogen nooit in glas worden bewaard of gehanteerd.
• Heet geconcentreerd fosforzuur en hete geconcentreerde alkali zoals natrium- of kaliumhydroxide lossen glas langzaam maar gestaag op.
• Alkalische oplossingen die maandenlang in een fles blijven staan, lekken natrium uit het oppervlak en laten een troebele, geëtste film achter.
• Herhaaldelijke hete alkalische vaatwascycli doen het oppervlak van volumetrische vaat beslaan en kunnen de fijne boring van buretten en pipetten aantasten.

Voor routinematige reiniging zijn neutrale of lichtzure reinigingsmiddelen gevolgd door spoelen met gedestilleerd water vriendelijker dan sterk alkalische baden, vooral voor klasse A-meetgerei waarbij de oppervlakteconditie de nauwkeurigheid beïnvloedt.

Waar borosilicaatglas 3.3 in het laboratorium wordt gebruikt

Omdat het materiaal thermische stabiliteit, chemische inertheid en optische helderheid combineert, duikt het vrijwel overal op in een werklaboratorium:

• Reactiewerk: rondbodemkolven met één en meerdere halzen, reactiekolven met mantel, tafelreactoren en grotere vaten op proefschaal met bijpassende deksels en roeradapters.
• Reflux en condensatie: Liebig, Allihn, Graham en luchtcondensors, koude vingers en complete refluxassemblages.
• Destillatie en verdamping: destillatiekoppen, fractioneerkolommen, verpakkingsmaterialen, vacuümafnameadapters, antispatbollen en roterende verdampercomponenten.
• Filtratie: trechters en smeltkroezen van gesinterd glas, filterkolven en volledige vacuümfiltratiesamenstellen.
• Opslag en verwerking: reagensflessen met schroefdoppen, monsterflesjes, exsiccators, gaswasflessen en reservoirs voor oplosmiddelen.
• Meting en analyse: maatkolven, buretten, maatpipetten, maatcilinders, chromatografiekolommen, TLC-ontwikkeltanks en NMR-buizen.
• Proces- en pilotschaal: glazen reactorsystemen, overdrachtslijnen en kijkglazen voor fabrieken die corrosieve media verwerken.

Als uw werk zich op synthese concentreert, is de driehalskolf met ronde bodem van glas van klasse A 3.3 het stuk waar u het vaakst naar zult grijpen. Er passen tegelijkertijd een roerder, een thermometer of een toevoegingstrechter en een condensor in, en dankzij de standaard taps toelopende delen is hij uitwisselbaar met al het andere in het verbindingssysteem.

Klasse A driehalsrondbodemkolf voor laboratoriumsynthese Een klasse A driehalsrondbodemkolf voor organische synthese en gecontroleerde verwarming, verkrijgbaar in maten van 50 ml tot 2000 ml met standaard gewrichten. Bekijk Product →

Aan de opbergzijde is een reagensfles met blauwe dop van borosilicaatglas met een hoogte van 3,3 mm het stille werkpaard van de plank: de schroefdop sluit vetvrij af, de wand is dik genoeg voor dagelijks gebruik en het materiaal weert de zuren en oplosmiddelen die doorgaans binnen handbereik worden gehouden.

Reagensfles met blauwe dop en schroefdraad in 3,3 borosilicaatglas Een 3.3 borosilicaatreagensfles met blauwe dop voor veilige opslag van reagentia in laboratoria, verkrijgbaar van 100 ml tot 20.000 ml met een schroefdraadafdichting. Bekijk Product →

Praktische banknotities voor het werken met 3.3 Glaswerk

Een paar gewoonten zorgen ervoor dat 3.3 glaswerk jaren in plaats van maanden in gebruik blijft:

1. Monteer slijpverbindingen waar mogelijk schoon en droog. Als een kraan gesmeerd moet worden, gebruik dan PTFE-hulzen of een beetje siliconenvet en maak hem daarna schoon.
2. Ondersteun kolven met meerdere halzen en zware condensors met klemmen die boven de verbinding zijn geplaatst. Glas mag nooit zijn eigen gewicht schuin dragen.
3. Dicht verbindingen af ​​door voorzichtig te draaien in plaats van te forceren. Een vastgelopen conus begint meestal met een verbogen, vuile of te strak aangedraaide verbinding.
4. Langzaam verwarmen met een mantel, oliebad of verwarmingsblok. Vermijd directe vlammen en pas nooit plaatselijke hitte toe op een dunne plek of een gerepareerd gebied.
5. Geleidelijk afkoelen. Het rechtstreeks spoelen van een kolf uit een bad van 200 °C onder koud water is de meest voorkomende oorzaak van onverklaarbare breuk.
6. Let op temperatuurverschillen in plaats van op absolute temperaturen. 3.3 glas verwerkt comfortabel 300 °C; het maakt bezwaar tegen een gradiënt van 150 K over een paar centimeter muur.
7. Controleer velgen en verbindingen op fijne scheurtjes voordat u met stofzuigen begint. Geëvacueerd glaswerk slaat verrassend veel energie op.

3.3 Glaswerk kiezen dat bij uw werk past

Wanneer u catalogi vergelijkt, vraag dan naar het uitbreidingscijfer in plaats van naar het woord "borosilicaat". Neutraal glas en andere materialen met een hoge expansie worden soms losjes omschreven als borosilicaat, maar toch gedragen ze zich heel anders op een kookplaat. Controleer naast het materiaal ook de voegafmetingen ten opzichte van het glaswerk dat u al bezit, de wanddikte voor de thermische belasting die u verwacht en of het meetgerei een Klasse A-markering heeft.

Shanghai Heqi Glassware produceert sinds 2002 standaard glaswerk met geslepen verbindingen, met onze eigen glas-, metaalbewerkings- en assemblagewerkplaatsen. We leveren zowel onze eigen stukken als instrumenten van andere fabrikanten, zodat een laboratorium in één bestelling een complete opstelling kan bouwen. Als u niet zeker weet of een bepaalde fles of fles echt 3.3 is, bespreken wij graag de specificatie met u voordat u koopt.

Zelfs een eenvoudige, lage beker profiteert van dezelfde discipline. Een 3,3-bekerglas met een dikke wand en een vlakke bodem wordt gelijkmatig verwarmd op een kookplaat, overleeft een snelle verplaatsing naar een koude bank en laat je de oplossing bekijken zonder je ogen te spannen.

Lage vorm borosilicaatglas beker voor laboratoriumchemie Een lage 3.3 borosilicaatbeker voor gelijkmatige verwarming en duidelijke reactieobservatie, met een schenktuit en platte bodem voor roeren. Bekijk Product →

Borosilicaatglas 3.3 is een van de weinige laboratoriumstandaarden die al tientallen jaren onveranderd is gebleven, en die stabiliteit is waar het om gaat. Het getal vertelt je de uitzetting, de uitzetting vertelt je het thermische gedrag en de norm vertelt je dat een verbinding van de ene fabrikant nog steeds past op een condensor van een andere fabrikant. Kies uw glaswerk op die voorwaarden, behandel de gewrichten voorzichtig, houd hete alkalische baden uit de buurt en het zal heel lang op uw werkbank blijven werken.