Kaca Borosilikat 3.3: Sifat, Komposisi, Kejutan Termal dan Aplikasi Lab

Masuklah ke hampir semua laboratorium kimia yang berfungsi dan peralatan gelas di bangku cadangan memiliki satu spesifikasi yang sama: kaca borosilikat 3.3. Nomor tersebut bukanlah merek, tingkat kejelasan, atau label pemasaran. Ini adalah sebutan material yang terikat pada satu sifat fisik, yaitu koefisien ekspansi linier rata-rata, dan memprediksi banyak hal tentang perilaku labu, kondensor, botol, atau reaktor ketika dipanaskan, didinginkan, dievakuasi, atau diisi dengan bahan kimia agresif. Memahami dari mana 3.3 berasal membuat pilihan peralatan gelas laboratorium borosilikat 3.3 jauh dari dugaan.

Apa Arti Sebenarnya 3.3 dalam Kaca Borosilikat 3.3

Kaca borosilikat 3,3 ditentukan oleh koefisien ekspansi linier rata-ratanya: sekitar 3,3 × 10-6 per kelvin, diukur antara 20 dan 300 °C. Angka tersebut tertulis dalam ISO 3585, standar yang menggambarkan sifat-sifat keluarga kaca ini, dan itulah alasan bahan tersebut biasanya disebut hanya "3.3" daripada diberi nama kepemilikan. Standar ini mengizinkan toleransi sekitar plus atau minus 0,1 × 10-6 per kelvin, itulah sebabnya produk dari produsen berbeda tetap dapat dipertukarkan secara dimensi dan termal.

Rendahnya ekspansi berasal dari komposisi. Gelas 3,3 tipikal mengandung sekitar 81% silikon dioksida (SiO2), sekitar 13% boron trioksida (B2O3), sekitar 4% natrium oksida (Na2O), dan beberapa persen aluminium oksida (Al2O3) serta sejumlah kecil kalium oksida. Boron adalah kunci tambahannya: ia memasuki jaringan silika dan membatasi seberapa besar struktur meregang saat dipanaskan. Jika Anda ingin kimia lebih detail, catatan kami di komposisi kaca borosilikat dan angka 3,3 melewati oksida satu per satu.

Karena komposisi dan pemuaiannya distandarisasi, kaca 3.3 memenuhi beberapa klasifikasi sekaligus. Ini sesuai dengan kaca borosilikat USP Tipe I, dengan ASTM E438 Tipe I Kelas A, dan dengan bahan yang ditetapkan sebagai kaca borosilikat 3.3 dalam DIN ISO 3585. Untuk laboratorium, tumpang tindih tersebut lebih bersifat praktis daripada akademis: artinya labu ukur yang dibeli untuk pekerjaan farmakope dan labu reaksi yang dibeli untuk meja sintesis dapat menggunakan bahan dasar yang sama dan perilaku termal yang sama.

Sekilas tentang Properti Utama

Tabel di bawah ini mengumpulkan angka-angka yang paling penting ketika Anda merencanakan percobaan, menulis metode, atau memeriksa apakah klaim pemasok benar.

Ketahanan Guncangan Termal dan Mengapa Jumlahnya Penting

Seberapa baik kaca bertahan terhadap perubahan suhu yang tiba-tiba sangat bergantung pada koefisien muai, karena pemuaian inilah yang menciptakan tekanan internal ketika satu bagian bejana lebih panas daripada bagian lainnya. Dengan sekitar sepertiga perluasan gelas soda-kapur, borosilikat 3.3 mentolerir perbedaan yang dapat memecahkan gelas minum biasa. Dalam istilah sehari-hari, bejana 3,3 berdinding tipis biasanya dapat mengalami perubahan langkah sekitar 100 hingga 120 K, sedangkan gelas soda-kapur dengan ketebalan serupa mungkin gagal pada 40 K atau kurang.

Dimana Bilangan Sederhana Berhenti Menjadi Sederhana

Ketebalan dinding dan geometri sama pentingnya dengan koefisien itu sendiri. Panas bergerak perlahan melalui kaca, sehingga dinding yang tebal menghasilkan gradien internal yang lebih besar daripada dinding yang tipis. Transisi yang tiba-tiba, seperti pertemuan alas yang berat dengan dinding samping yang tipis atau sambungan yang menyatu pada suhu tinggi, memusatkan tekanan. Itulah sebabnya dua labu yang terbuat dari pipa 3.3 yang sama dapat berperilaku sangat berbeda ketika yang satu dibilas dengan keran dingin dan yang lainnya dibiarkan dingin di udara.

Sebagian besar kerusakan yang disebabkan oleh "kaca jelek" sebenarnya adalah masalah penanganan: memanaskan salah satu sisi labu dengan nyala api, menuangkan pelarut dingin ke dalam bejana panas, menjepit sambungan di bawah beban lentur, atau memaksa tanah meruncing sehingga pasirnya terangkat. Annealing di pabrik menghilangkan stres produksi satu kali; penanganan yang lembut di bangku cadangan membuatnya tetap dilepas.

Ketahanan Bahan Kimia dan Batasannya

Borosilikat 3.3 diklasifikasikan sebagai kaca yang sangat tahan menurut ISO 719 dan ISO 720, dan memenuhi persyaratan ketahanan asam ISO 1776. Borosilikat 3.3 tahan terhadap air, asam encer dan pekat, larutan garam, dan sebagian besar pelarut organik tanpa serangan terukur, itulah sebabnya digunakan untuk penyimpanan reagen, pengukuran volumetrik, kolom kromatografi, dan sistem reaktor dalam bahan kimia halus dan obat-obatan.

Ada beberapa pengecualian, dan mengabaikannya membutuhkan biaya yang besar:

• Asam fluorida dan campuran yang mengandung fluorida menyerang jaringan silika dengan cepat dan tidak boleh disimpan atau ditangani dalam gelas.
• Asam fosfat pekat panas dan alkali pekat panas seperti natrium atau kalium hidroksida melarutkan kaca secara perlahan namun pasti.
• Larutan alkali yang dibiarkan di dalam botol selama berbulan-bulan akan melepaskan natrium dari permukaan dan meninggalkan lapisan tipis yang keruh.
• Siklus pencuci piring alkali panas yang berulang-ulang mengaburkan permukaan peralatan volumetrik dan dapat mempengaruhi lubang halus buret dan pipet.

Untuk pembersihan rutin, deterjen netral atau sedikit asam yang diikuti dengan pembilasan air suling lebih baik daripada rendaman basa kuat, terutama untuk peralatan pengukur Kelas A yang kondisi permukaannya mempengaruhi akurasi.

Dimana Kaca Borosilikat 3.3 Digunakan di Laboratorium

Karena bahan ini menggabungkan stabilitas termal, kelembaman kimia, dan kejernihan optik, bahan ini muncul hampir di semua tempat di laboratorium kerja:

• Pekerjaan reaksi: labu alas bulat berleher tunggal dan berleher banyak, labu reaksi berjaket, reaktor meja, dan bejana skala pilot yang lebih besar dengan tutup dan adaptor pengaduk yang serasi.
• Refluks dan kondensasi: Liebig, Allihn, Graham dan kondensor udara, jari dingin dan rakitan refluks lengkap.
• Distilasi dan evaporasi: kepala distilasi, kolom fraksionasi, bahan pengemas, adaptor pelepasan vakum, bohlam anti percikan, dan komponen evaporator putar.
• Filtrasi: corong dan cawan lebur kaca sinter, labu penyaring dan rakitan filtrasi vakum penuh.
• Penyimpanan dan penanganan: botol reagen dengan tutup ulir, botol sampel, desikator, botol pencuci gas dan wadah pelarut.
• Pengukuran dan analisis: labu ukur, buret, pipet ukur, silinder ukur, kolom kromatografi, tangki pengembangan TLC dan tabung NMR.
• Skala proses dan percontohan: sistem reaktor kaca, jalur transfer dan kaca penglihatan untuk pabrik yang menangani media korosif.

Jika pekerjaan Anda berpusat pada sintesis, labu alas bulat tiga leher dalam gelas Kelas A 3.3 adalah bagian yang paling sering Anda ambil. Ia menerima pengaduk, termometer atau corong tambahan dan kondensor pada saat yang sama, dan lancip standar membuatnya dapat dipertukarkan dengan semua hal lain dalam sistem sambungan.

Labu Alas Bulat Tiga Leher Kelas A untuk Sintesis Laboratorium Labu alas bulat tiga leher Kelas A untuk sintesis organik dan pemanasan terkontrol, tersedia dalam ukuran dari 50 mL hingga 2000 mL dengan sambungan standar. Lihat Produk →

Di sisi penyimpanan, botol reagen bertutup biru yang terbuat dari kaca borosilikat tinggi 3,3 merupakan solusi terbaik dalam rak: tutup ulir dapat menutup tanpa minyak, dinding cukup tebal untuk digunakan sehari-hari, dan bahannya mampu menghindari asam dan pelarut yang biasanya mudah dijangkau.

Botol Reagen Berulir Tutup Biru dalam Kaca Borosilikat 3.3 Botol reagen borosilikat 3,3 tutup biru untuk penyimpanan reagen laboratorium yang aman, tersedia dari 100 mL hingga 20.000 mL dengan segel berulir. Lihat Produk →

Catatan Bangku Praktis untuk Bekerja dengan Peralatan Gelas 3.3

Beberapa kebiasaan menjaga peralatan gelas 3.3 tetap dapat digunakan selama bertahun-tahun, bukan berbulan-bulan:

1. Rakit sambungan tanah dengan bersih dan kering jika memungkinkan. Jika keran perlu dilumasi, gunakan selongsong PTFE atau sedikit minyak silikon, dan bersihkan setelahnya.
2. Topang labu berleher banyak dan kondensor berat dengan klem ditempatkan di atas sambungan. Kaca tidak boleh memikul bebannya sendiri secara miring.
3. Tutup sambungan dengan putaran yang lembut, bukan dengan paksa. Lancip yang macet biasanya dimulai dengan sambungan yang bengkok, kotor, atau terlalu kencang.
4. Panaskan perlahan dengan mantel, penangas minyak, atau blok pemanas. Hindari nyala api langsung dan jangan pernah menggunakan panas lokal pada titik tipis atau area yang diperbaiki.
5. Dinginkan secara bertahap. Membilas labu langsung dari penangas suhu 200 °C dengan air dingin adalah penyebab paling umum kerusakan yang tidak dapat dijelaskan.
6. Perhatikan perbedaan suhu, bukan suhu absolut. 3.3 pegangan kaca 300 °C dengan nyaman; ia menolak gradien 150 K pada beberapa sentimeter dinding.
7. Periksa pelek dan sambungan apakah ada retakan halus sebelum melakukan pekerjaan vakum. Peralatan gelas yang dievakuasi menyimpan sejumlah besar energi.

Memilih 3.3 Peralatan Gelas yang Sesuai dengan Pekerjaan Anda

Saat Anda membandingkan katalog, mintalah angka perluasannya daripada kata "borosilikat". Kaca netral dan bahan dengan ekspansi tinggi lainnya kadang-kadang disebut sebagai borosilikat, namun perilakunya sangat berbeda pada pelat panas. Selain bahannya, periksa ukuran sambungan dengan peralatan gelas yang Anda miliki, ketebalan dinding untuk beban termal yang Anda harapkan, dan apakah peralatan pengukur memiliki tanda Kelas A.

Shanghai Heqi Glassware telah memproduksi peralatan gelas sambungan tanah standar sejak tahun 2002, dengan bengkel kaca, pengerjaan logam, dan perakitan kami sendiri, dan kami menyediakan peralatan kami sendiri dan instrumen dari produsen lain sehingga laboratorium dapat membuat pengaturan lengkap dalam satu pesanan. Jika Anda tidak yakin apakah termos atau botol tertentu adalah asli 3.3, kami akan dengan senang hati membicarakan spesifikasinya dengan Anda sebelum Anda membeli.

Bahkan gelas kimia biasa yang bentuknya rendah pun mendapat manfaat dari disiplin yang sama. Gelas kimia berukuran 3,3 dengan dinding tebal dan alas datar akan memanas secara merata di atas hotplate, tahan jika dipindahkan dengan cepat ke meja dingin, dan memungkinkan Anda melihat larutan tanpa membuat mata Anda lelah.

Gelas Kaca Borosilikat Bentuk Rendah untuk Kimia Laboratorium Gelas kimia borosilikat 3,3 bentuk rendah untuk pemanasan merata dan pengamatan reaksi yang jelas, dengan cerat tuang dan alas datar untuk mengaduk. Lihat Produk →

Kaca borosilikat 3.3 adalah salah satu dari sedikit standar laboratorium yang tidak berubah selama beberapa dekade, dan stabilitas adalah inti dari hal tersebut. Angka tersebut menunjukkan pemuaian, pemuaian menunjukkan perilaku termal, dan standar menunjukkan bahwa sambungan dari satu pembuat masih akan cocok dengan kondensor dari pembuat lainnya. Pilihlah peralatan gelas Anda sesuai dengan persyaratan tersebut, rawat persendiannya dengan lembut, jauhkan dari rendaman air panas alkali, dan peralatan tersebut akan tetap berfungsi di meja Anda untuk waktu yang sangat lama.