Pyrex Glass: Thành phần hóa học, Đặc điểm, Tính chất

Thủy tinh Pyrex là một loại thủy tinh borosilicate đặc biệt có thương hiệu (Pyrex) xuất hiện tại thành phố New York năm 1915, được sản xuất bởi Corning Glass. Nó nổi lên như một vật liệu cho bao bì thực phẩm hiện đại, cũng được sử dụng để lưu trữ và nướng thực phẩm trong cùng một loại hộp đựng.

Nguồn gốc của từ Pyrex đã tạo ra một số khác biệt nhất định, nhưng người ta chấp nhận rằng nó có nguồn gốc từ bài viết được bán nhiều nhất trong những thời điểm thương mại hóa ban đầu: một chiếc bánh trong đó một chiếc bánh được nướng. Với kính này, nhiều vật liệu và thiết bị thí nghiệm được sản xuất theo nhiều cách, chẳng hạn như tấm hoặc tấm, ống, tế bào và thanh.

Những dụng cụ này có kích thước, độ dày khác nhau và có những ứng dụng và cách sử dụng khác nhau, đòi hỏi mức độ chính xác, hóa học, cơ học và nhiệt độ khác nhau. Ngoài ra, với vật liệu thủy tinh thể tích Pirex thủy tinh (pipet, buret, bình chia độ, vv) được thực hiện.

Các phân tử của nó không phản ứng hóa học với các chất lỏng mà nó chứa, có thể là axit hoặc bazơ; do đó, nó cũng không làm thay đổi độ pH của các chất đóng gói. Ban đầu, chúng được coi là nặng và đắt tiền như dụng cụ nhà bếp.

Thành phần hóa học

Theo Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Hoa Kỳ, tất cả các nhà sản xuất thiết bị và dụng cụ Pyrex - như Corning, International Arc Pyrex và phòng thí nghiệm Pyrex - đều có điểm chung là họ sản xuất nó từ thủy tinh borosilicate có các yếu tố sau Hóa chất:

Một số nhà sản xuất hoặc nhà cung cấp thủy tinh Pyrex đã tiêu chuẩn hóa thành phần như được chỉ định dưới đây, cũng tính theo đơn vị phần trăm nồng độ p / p:

Đặc điểm và tính chất của thủy tinh pyrex

Bảng sau đây tóm tắt các tính chất hoặc đặc tính chung, cơ học, nhiệt và điện được quy cho thủy tinh Pyrex hoặc thủy tinh borosilicate:

Thành phần hóa học của Pyrex, tính chất của nó và chất lượng của các quy trình trong sản xuất của nó cho phép tóm tắt các tính chất sau:

- Về mặt hóa học, thủy tinh borosilicate có khả năng chống tiếp xúc với nước, phần lớn các axit, halogen, dung môi hữu cơ và dung dịch muối. Vì lý do này, bình thủy tinh và bóng bay được sản xuất bằng vật liệu này.

- Nó có khả năng chống thủy phân cao, đó là lý do tại sao nó hỗ trợ nhiệt độ cao và các ứng suất nhiệt lặp đi lặp lại mà nó phải chịu. Ví dụ, nó có khả năng chống lại các quá trình khử trùng liên tiếp có thể bị sử dụng nhiệt ẩm (nồi hấp).

- Vì Pyrex có hệ số giãn nở nhiệt thấp, nên nó có thể được sử dụng ở 500 ° C, nhưng nên sử dụng trong một thời gian ngắn.

- Chất liệu của nó là đồng nhất, tinh khiết, và hàm lượng bong bóng và vùi của nó rất thấp.

- Nó rất chịu được sốc.

- Nó có một chỉ số khúc xạ tốt.

- Liên quan đến các tính chất quang học, khả năng truyền ánh sáng của pyrex trong phạm vi khả kiến ​​của phổ, gần tia cực tím, được tối đa hóa trong lĩnh vực trắc quang hóa học.

Cấu trúc của borosilicates

Hình trên minh họa một cấu trúc có trật tự của silicat, tương phản với sự sắp xếp vô định hình thực sự của thủy tinh Pyrex.

Nhìn từ trên cao, nó cho cảm giác rằng nó bao gồm các hình tam giác màu vàng, nhưng chúng thực sự là các tứ diện, với một nguyên tử silicon kim loại ở trung tâm và các nguyên tử oxy ở các đỉnh của chúng.

Mặc dù có vẻ ngoài tinh thể, phân tử lưới borosilicate trình bày các mẫu rối loạn; đó là một chất rắn vô định hình

Do đó, tứ diện silicat liên kết với các oxit boric (B ₂ O ₃ ). Boron ở đây được tìm thấy như một mặt phẳng lượng giác. Nói cách khác, chúng là các tứ diện liên kết với các tam giác phẳng của boron.

Tuy nhiên, rối loạn này - hoặc cấu trúc vô định hình - cho phép nó chứa các cation, giúp củng cố các tương tác phân tử.

Ưu điểm

- Nó rất hữu ích cho việc sản xuất thiết bị và vật liệu thủy tinh dùng trong phòng thí nghiệm hóa học và nghiên cứu khoa học, chẳng hạn như ống ly tâm, thủy tinh thể tích, pipet và đĩa cho bộ lọc borosilicate, tất cả được tiêu chuẩn hóa theo tiêu chuẩn chất lượng ISO quốc tế.

- Pyrex hình nón, hình cầu, phẳng và ren thủy tinh cũng được sản xuất.

- Chất nền thủy tinh được chế tạo cho lớp phủ điện môi, và để sản xuất các thấu kính rất mỏng và vật liệu quang học chính xác.

- Nó được sử dụng trong ngành hàng không vũ trụ, đặc biệt để sản xuất các thiết bị phản xạ quang do sự giãn nở nhiệt thấp. Tương tự như vậy, gương cho kính viễn vọng đã được sản xuất với Pyrex.

- Nó cho phép sản xuất các vật chứa thủy tinh rất dày

- Phục vụ trong việc xây dựng các bề mặt được sử dụng làm chất nền có chức năng cảm biến.

- Nó được sử dụng trong sản xuất dụng cụ và vỏ bảo vệ ở nhiệt độ cao.

- Nó phục vụ như là vật liệu cho các đồ tạo tác thủy tinh hấp thụ neutron.

Nhược điểm

Cho đến nay có rất ít khía cạnh liên quan có thể được xác định là nhược điểm của kính Pyrex:

- Từ quan điểm hóa học, người ta nhận ra rằng thủy tinh Pyrex bị axit hydrofluoric tấn công, axit photphoric đậm đặc và nóng và dung dịch kiềm mạnh gây ra hiệu ứng ăn mòn.

- Các nhà sản xuất kính Pyrex không đảm bảo sự ổn định của vật liệu khi chúng được sử dụng trong các điều kiện chân không và áp suất khác nhau. Vì lý do này, điều cần thiết là phải tính đến thông tin được cung cấp bởi nhà sản xuất và làm theo hướng dẫn của họ để đảm bảo bảo vệ cả vật liệu và người dùng.

- Có một vài đánh giá về các thực thể bảo vệ người tiêu dùng với các tình huống liên quan đến an toàn khi sử dụng với các hộp đựng được sử dụng để nướng thực phẩm sau khi bị gãy xương do va đập hoặc ngã.

Kính Pyrex trong bếp

Liên quan đến loại dụng cụ này được sử dụng trong nhà bếp, một số nghiên cứu so sánh đã được trình bày giữa các thùng chứa được làm bằng Pyrex của borosilicate và các dụng cụ làm bằng thủy tinh được ủ bằng vôi natri.

Người ta đã xác nhận rằng Pyrex có khả năng chịu nhiệt độ cao hơn, nhưng nó có sức đề kháng cơ học ít hơn so với các vật chứa bằng kính cường lực được sử dụng cho mục đích tương tự.