Borosilikatglass 3.3: Egenskaper, sammensetning, termisk sjokk og laboratorieapplikasjoner

Gå inn i nesten ethvert fungerende kjemilaboratorium, og glassene på benken deler stille én spesifikasjon: borosilikatglass 3.3. Nummeret er ikke et merke, en klarhetsgrad eller en markedsføringsetikett. Det er en materialbetegnelse knyttet til en enkelt fysisk egenskap, koeffisienten for gjennomsnittlig lineær ekspansjon, og den forutsier mye om hvordan en kolbe, kondensator, flaske eller reaktor oppfører seg når den varmes opp, kjøles, evakueres eller fylles med aggressiv kjemi. Å forstå hvor 3.3 kommer fra gjør valget av borosilikat 3.3 laboratorieglass langt mindre gjetning.

Hva 3.3 i borosilikatglass 3.3 faktisk betyr

Borosilikatglass 3.3 er definert av sin gjennomsnittlige lineære ekspansjonskoeffisient: ca. 3.3 × 10-6 per kelvin, målt mellom 20 og 300 °C. Det tallet er skrevet inn i ISO 3585, standarden som beskriver egenskapene til denne glassfamilien, og det er grunnen til at materialet vanligvis kalles bare "3.3" i stedet for å få et proprietært navn. Standarden tillater en toleranse på omtrent pluss eller minus 0,1 × 10-6 per kelvin, som er grunnen til at produkter fra forskjellige produsenter forblir dimensjonsmessig og termisk utskiftbare.

Den lave ekspansjonen kommer fra komposisjonen. Et typisk 3,3-glass inneholder omtrent 81 % silisiumdioksid (SiO2), omtrent 13 % bortrioksid (B2O3), rundt 4 % natriumoksid (Na2O), og et par prosent aluminiumoksid (Al2O3) sammen med små mengder kaliumoksid. Bor er nøkkeltilskuddet: det kommer inn i silikanettverket og begrenser hvor mye strukturen strekker seg når den varmes opp. Hvis du vil ha kjemien mer detaljert, vår merknad om borosilikatglasssammensetning og 3,3-figuren går gjennom oksidene en etter en.

Fordi både sammensetningen og utvidelsen er standardisert, tilfredsstiller 3.3 glass flere klassifiseringer samtidig. Det tilsvarer USP Type I borosilikatglass, til ASTM E438 Type I Klasse A, og til materialet utpekt som borosilikatglass 3.3 i DIN ISO 3585. For et laboratorium er denne overlappingen praktisk snarere enn akademisk: det betyr en volumetrisk kolbe kjøpt for farmakopéarbeid og en reaksjonskolbe kjøpt for samme basismateriale og kan ha samme syntesebenk.

Viktige egenskaper på et øyeblikk

Tabellen nedenfor samler tallene som betyr mest når du planlegger et eksperiment, skriver en metode eller sjekker om en leverandørs krav holder mål.

Termisk sjokkmotstand og hvorfor tallet betyr noe

Hvor godt et glass overlever en plutselig temperaturendring avhenger mest av ekspansjonskoeffisienten, fordi ekspansjon er det som skaper indre stress når en del av et kar er varmere enn en annen. Med omtrent en tredjedel utvidelsen av soda-lime glass, tolererer borosilicate 3.3 forskjeller som ville knekke et vanlig drikkeglass. I daglige termer kan en tynnvegget 3,3 kar vanligvis ta en trinnendring på ca. 100 til 120 K, mens soda-kalkglass med lignende tykkelse kan svikte ved 40 K eller mindre.

Hvor det enkle tallet slutter å være enkelt

Veggtykkelse og geometri betyr like mye som selve koeffisienten. Varme beveger seg sakte gjennom glass, så en tykk vegg utvikler større indre gradienter enn en tynn. Brå overganger, for eksempel en tung base som møter en tynn sidevegg eller en fuge sammensmeltet ved høy temperatur, konsentrerer stress. Det er grunnen til at to kolber laget av samme 3.3-rør kan oppføre seg veldig forskjellig når den ene skylles under en kald kran og den andre blir avkjølt i luft.

De fleste brudd skylden på "dårlig glass" er egentlig et håndteringsproblem: oppvarming av den ene siden av en kolbe med bar flamme, helling av kaldt løsemiddel i en varm beholder, klemme en skjøt under bøyebelastning, eller tvinge en bakken avsmalning som har tatt opp grus. Gløding på fabrikken fjerner produksjonsbelastning én gang; skånsom håndtering ved benken holder den fjernet.

Kjemisk motstand og dens grenser

Borosilikat 3.3 er klassifisert som et meget motstandsdyktig glass under ISO 719 og ISO 720, og det oppfyller kravene til syrebestandighet i ISO 1776. Det motstår vann, fortynnede og konsentrerte syrer, saltløsninger og de fleste organiske løsningsmidler uten målbart angrep, som er grunnen til at det brukes til reagenslagring, volumetriske kolonner og reakromatografiske systemer i kjemiske kolonner og reakromatografiske systemer. legemidler.

Det er velkjente unntak, og det er dyrt å ignorere dem:

• Flussyre og enhver fluorholdig blanding angriper silikanettverket raskt og skal aldri lagres eller håndteres i glass.
• Varm konsentrert fosforsyre og varm konsentrert alkali som natrium- eller kaliumhydroksid løser opp glass sakte men jevnt.
• Alkaliske løsninger som blir stående i en flaske i flere måneder, utlekker natrium fra overflaten og etterlater en uklar, etset film.
• Gjentatte varme alkaliske oppvaskmaskiner dugger overflaten på volumetrisk utstyr og kan påvirke den fine boringen til byretter og pipetter.

For rutinerengjøring er nøytrale eller mildt sure rengjøringsmidler etterfulgt av en skylling med destillert vann snillere enn sterke alkaliske bad, spesielt for måleutstyr i klasse A der overflatetilstanden påvirker nøyaktigheten.

Hvor borosilikatglass 3.3 brukes i laboratoriet

Fordi materialet kombinerer termisk stabilitet, kjemisk treghet og optisk klarhet, dukker det opp nesten overalt i et arbeidende laboratorium:

• Reaksjonsarbeid: en- og flerhalsede rundbunnskolber, kappede reaksjonsflasker, benchtoppreaktorer og større fartøy i pilotskala med matchende lokk og røreadaptere.
• Tilbakeløp og kondensering: Liebig, Allihn, Graham og luftkondensatorer, kalde fingre og komplette tilbakeløpsenheter.
• Destillasjon og fordampning: destillasjonshoder, fraksjoneringskolonner, pakkematerialer, vakuumavtaksadaptere, anti-sprutpærer og roterende fordamperkomponenter.
• Filtrering: trakter og smeltedigler av sintret glass, filterkolber og fullvakuumfiltreringsenheter.
• Oppbevaring og håndtering: reagensflasker med skrukork, prøveampuller, ekssikkatorer, gassvaskeflasker og løsemiddelreservoarer.
• Måling og analyse: målekolber, byretter, målepipetter, graderte sylindre, kromatografikolonner, TLC-fremkallingstanker og NMR-rør.
• Prosess- og pilotskala: glassreaktorsystemer, overføringslinjer og siktglass for anlegg som håndterer etsende medier.

Hvis arbeidet ditt fokuserer på syntese, er den trehalsede rundbunnskolben i klasse A 3.3 glass den delen du vil strekke deg etter oftest. Den aksepterer en rører, et termometer eller tilleggstrakt og en kondensator samtidig, og standard koniske holder den utskiftbar med alt annet i skjøtesystemet.

Klasse A trehalset rundbunnet kolbe for laboratoriesyntese En klasse A trehalset rundbunnet kolbe for organisk syntese og kontrollert oppvarming, tilgjengelig i størrelser fra 50 mL til 2000 mL med standard skjøter. Se produkt →

På oppbevaringssiden er en reagensflaske med blå kork i 3,3 høy borosilikatglass den stille arbeidshesten på hyllen: skrukorken tetter uten fett, veggen er tykk nok for daglig håndtering, og materialet trekker av seg syrene og løsningsmidlene som oftest holdes innen rekkevidde.

Blått lokk gjenget reagensflaske i 3,3 borosilikatglass En blåkork 3.3 borosilikatreagensflaske for sikker oppbevaring av laboratoriereagens, tilgjengelig fra 100 ml til 20 000 ml med en gjenget forsegling. Se produkt →

Praktiske benknotater for arbeid med 3.3-glass

Noen få vaner holder 3,3-glass i bruk i årevis i stedet for måneder:

1. Monter jordfuger rent og tørt der det er mulig. Hvis en stoppekran trenger smøring, bruk PTFE-hylser eller et sparsomt snev av silikonfett, og rengjør den etterpå.
2. Støtt flerhalsede kolber og tunge kondensatorer med klemmer plassert over skjøten. Glass skal aldri bære sin egen vekt på skrå.
3. Forsegle skjøter ved forsiktig rotasjon i stedet for kraft. En grepet avsmalning starter vanligvis med en bøyd, skitten eller for strammet skjøt.
4. Varm sakte med kappe, oljebad eller varmeblokk. Unngå direkte flamme og bruk aldri lokal varme på et tynt sted eller et reparert område.
5. Avkjøl gradvis. Å skylle en kolbe rett fra et 200 °C bad under kaldt vann er den vanligste årsaken til uforklarlig brudd.
6. Se temperaturforskjeller i stedet for absolutte temperaturer. 3,3 glasshåndtak 300 °C komfortabelt; den motsetter seg en 150 K gradient over noen få centimeter av veggen.
7. Kontroller felger og skjøter for fine sprekker før støvsugerarbeid. Evakuerte glassvarer lagrer overraskende mye energi.

Velge 3.3-glassvarer som passer til arbeidet ditt

Når du sammenligner kataloger, spør etter ekspansjonstallet i stedet for ordet "borosilikat". Nøytralt glass og andre materialer med høy ekspansjon er noen ganger beskrevet løst som borosilikat, men de oppfører seg ganske annerledes på en kokeplate. Utover materialet, kontroller skjøtestørrelsene mot glassvarene du allerede eier, veggtykkelsen for den termiske belastningen du forventer, og om måleutstyr har en klasse A-merking.

Shanghai Heqi Glassware har produsert standard slipte glassvarer siden 2002, med egne glass-, metallbearbeidings- og monteringsverksteder, og vi leverer både egne brikker og andre produsenters instrumenter slik at et laboratorium kan bygge et komplett oppsett i én ordre. Hvis du er usikker på om en bestemt kolbe eller flaske er ekte 3.3, snakker vi gjerne gjennom spesifikasjonen med deg før du kjøper.

Selv et vanlig beger i lav form drar nytte av den samme disiplinen. Et 3,3 begerglass med tykk vegg og flat bunn varmer jevnt på en kokeplate, overlever en rask flytting til en kald benk, og lar deg se løsningen uten å anstrenge øynene.

Lavform borosilikatglassbeger for laboratoriekjemi Et lavform 3,3 borosilikatbeger for jevn oppvarming og tydelig reaksjonsobservasjon, med helletut og flat bunn for omrøring. Se produkt →

Borosilikatglass 3.3 er en av få laboratoriestandarder som har holdt seg uendret i flere tiår, og at stabilitet er hele poenget. Tallet forteller deg utvidelsen, utvidelsen forteller deg den termiske oppførselen, og standarden forteller deg at en skjøt fra en produsent fortsatt vil passe til en kondensator fra en annen. Velg glass på disse vilkårene, behandle skjøtene forsiktig, hold varme alkaliske bad unna det, og det vil fortsette å jobbe på benken din i veldig lang tid.