Sticlă borosilicată

Sticlă borosilicată
Caracteristici generale
Compoziţie	sticlă de bor
Aspect	transparent
Starea de agregare (în cs )	solid
Cristalinitatea	amorf
Proprietăți fizico-chimice
Densitate (g / cm ³ , în cs )	2,23 ^[1]
Coeficientul de dilatare termică liniară ( K ^-1 )	3,3 × 10 ^-6 ^[1]
Conductivitate termică ( W / m K )	1.4 ^[1]

Sticla borosilicată (uneori denumită și denumirea comercială Pyrex ) este un material robust, cunoscut pentru calitățile sale de rezistență la șocuri termice și pentru coeficientul său redus de expansiune . Este produs prin înlocuirea oxizilor alcalini cu oxidul de bor din rețeaua de sticlă a silicei , obținându-se astfel o sticlă cu o expansiune mai mică. Când oxidul de bor pătrunde în rețeaua de silice, acesta își slăbește structura (datorită prezenței atomilor de bor planari trivalenți) și scade considerabil punctul de înmuiere.

Abrevierea BK7 indică o sticlă borosilicată cu prevalență de oxid de potasiu cu incluziuni de arsenic. ^{[ fără sursă ]}

Istorie

Același subiect în detaliu: Otto Schott și Schott AG .

A fost creat pentru uz farmaceutic , pentru construcția de echipamente chimice , de către chimistul german Otto Schott, fondatorul Schott AG în 1893 , care l-a numit „ Duran ”. Ulterior, US Corning Incorporated , 22 de ani mai târziu, și-a comercializat produsele din sticlă borosilicată sub marca Pyrex .

Compoziţie

Sticla de borosilicat constă din:

70% până la 80% silice (SiO ₂ )
7% până la 13% anhidridă borică (B ₂ O ₃ ).
4% la 8% metale alcaline oxid ( oxid de sodiu Na ₂ O; Potasiu oxid K ₂ O)
2% până la 7% oxid de aluminiu (Al ₂ O ₃ )
0% până la 5% oxizi de metale alcalino-pământoase ( CaO , MgO , ...)

Caracteristici fizice

Sigla Duran

Caracteristicile mecanice, optice și chimice ale lui Duran . ^[2]

Caracteristică	Simbol	Notă
Indicele de refracție pentru lumina portocalie (587 nm)	$n=1{,}473$ ${\ displaystyle n = 1 {,} 473}$ ${\ displaystyle n = 1 {,} 473}$	Mult mai jos decât sticla Flint
Numărul abatului	$\nu =65$ ${\ displaystyle \ nu = 65}$ ${\ displaystyle \ nu = 65}$	Ca o sticlă tip coroană
Densitate	$\rho =2{,}23~\mathrm {g/cm^{3}}$ ${\ displaystyle \ rho = 2 {,} 23 ~ \ mathrm {g / cm ^ {3}}}$ ${\ displaystyle \ rho = 2 {,} 23 ~ \ mathrm {g / cm ^ {3}}}$	Cu aproximativ 10% mai ușor decât sticla obișnuită
Modulul de elasticitate	$E=64\cdot 10^{3}~{\rm {N/mm^{2}}}$ ${\ displaystyle E = 64 \ cdot 10 ^ {3} ~ {\ rm {N / mm ^ {2}}}}$ ${\ displaystyle E = 64 \ cdot 10 ^ {3} ~ {\ rm {N / mm ^ {2}}}}$
Permitivitatea electrică relativă	$\varepsilon _{\text{r}}=4{,}6$ ${\ displaystyle \ varepsilon _ {\ text {r}} = 4 {,} 6}$ ${\ displaystyle \ varepsilon _ {\ text {r}} = 4 {,} 6}$
Coeficient de dilatare termică	$\alpha =3{,}3\cdot 10^{-6}~\mathrm {K^{-1}}$ ${\ displaystyle \ alpha = 3 {,} 3 \ cdot 10 ^ {- 6} ~ \ mathrm {K ^ {- 1}}}$ ${\ displaystyle \ alpha = 3 {,} 3 \ cdot 10 ^ {- 6} ~ \ mathrm {K ^ {- 1}}}$	Aproximativ 40% din sticla obișnuită
Conductivitate termică	$k=1{,}2~{\rm {W/(K\cdot m)}}$ ${\ displaystyle k = 1 {,} 2 ~ {\ rm {W / (K \ cdot m)}}}$ ${\ displaystyle k = 1 {,} 2 ~ {\ rm {W / (K \ cdot m)}}}$	Ca betonul
Căldura specifică	$C=830~{\rm {J/(kg\cdot K)}}$ ${\ displaystyle C = 830 ~ {\ rm {J / (kg \ cdot K)}}}$ ${\ displaystyle C = 830 ~ {\ rm {J / (kg \ cdot K)}}}$
Temperatura maximă de lucru	$T_{\rm {max}}=500~{\rm {^{\circ }C}}$ ${\ displaystyle T _ {\ rm {max}} = 500 ~ {\ rm {^ {\ circ} C}}}$ ${\ displaystyle T _ {\ rm {max}} = 500 ~ {\ rm {^ {\ circ} C}}}$
Temperatura de tranziție a sticlei	$T_{\rm {glas}}=525~{\rm {^{\circ }C}}$ ${\ displaystyle T _ {\ rm {glas}} = 525 ~ {\ rm {^ {\ circ} C}}}$ ${\ displaystyle T _ {\ rm {glas}} = 525 ~ {\ rm {^ {\ circ} C}}}$
Punct de înmuiere	$T=825~{\rm {^{\circ }C}}$ ${\ displaystyle T = 825 ~ {\ rm {^ {\ circ} C}}}$ ${\ displaystyle T = 825 ~ {\ rm {^ {\ circ} C}}}$

Utilizări

Un balon de sticlă Pyrex

Rezistă la substanțe chimice și, prin urmare, este adecvat pentru utilizare în laboratoare. De asemenea, are caracteristici excelente de transparență și robustețe și, din acest motiv, este utilizat pe scară largă în construcția de telescoape , lentile , instrumente medicale și optice, inclusiv componentele echipamentelor de iluminat , are, de asemenea, o rezistență ridicată la foc și este utilizat în ușile de incendiu . Sticla Pyrex este folosită și la producerea de oglinzi din sticlă parabolică pentru unele telescoape, care în acest fel rezistă mai bine la schimbările termice datorate mișcării acestora între un mediu extern și interior.

Datorită caracteristicilor sale de funcționare, este acum utilizat pe scară largă și în cadouri și în alte aplicații (de exemplu, recipiente pentru utilizări specifice în bucătărie, cum ar fi cele pentru prepararea ciocolatei negre) care exploatează, printre altele, transparența sticlei face cu atât mai funcțional instrumentul. Deosebit de potrivită pentru uz alimentar, sticla borosilicată poate fi de fapt utilizată (deși în broșurile de instrucțiuni ale unor obiecte acest lucru nu este recomandat) în congelatorul , cuptoarele tradiționale și cuptoarele cu microunde .

În reactorul nuclear cu apă sub presiune se folosește un pahar cu 12,5% bor, extern și intern învelit în oțel inoxidabil ca otravă arzătoare, realizat în mănunchiuri grupate în grupuri care sunt ancorate la capătul superior al fasciculului de combustibil .

Având în vedere caracteristicile rezistenței termice și a expansiunii reduse, în ultima perioadă, este utilizat pe scară largă ca suprafață de lucru în imprimantele 3D, care necesită o suprafață încălzită și foarte stabilă, ca aderență la imprimare. Este așezat pe suprafața încălzită din aluminiu, care, datorită efectului căldurii, s-ar putea îndoi, afectând imprimarea.