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容器材料性质:熔点高、耐压性好、抗化学腐蚀能力强

时间:2023-11-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:下面就容器的材料性质作一简单的介绍。这种材料的熔点高,在1650℃以上,热膨胀系数小,仅是玻璃膨胀系数的1/17,耐压性能好,抗化学腐蚀能力强。可贮存水、标准溶液和某些试剂溶液,比玻璃容器优越,尤其适于痕量物质分析。聚四氟乙烯不与任何化学物质起作用,也不受氧气和紫外线的影响,稳定性超过了金和铂,有塑料王之称。

容器材料性质:熔点高、耐压性好、抗化学腐蚀能力强

试剂的制备和提纯以及在采集样品、处理分析样品、配制与贮存各种标准溶液时都需要使用各种器皿。下面就容器的材料性质作一简单的介绍。

(一)玻璃石英

1.软质玻璃

软质玻璃(又称普通玻璃)有两种:一种是钙钠玻璃,它的主要成分是二氧化硅、氧化钙、氧化钠等;另一种是钾玻璃,它的主要成分是二氧化硅、氧化钙、氧化钾、氧化铝、氧化硼等。软质玻璃有一定的化学稳定性、热稳定性机械强度,透明性好,易于灯焰加工,但热膨胀系数较大,易炸裂破碎,因此多制成不需加热的仪器,如试剂瓶、漏斗干燥器、量筒、玻璃管等。

2.硬质玻璃

硬质玻璃的主要成分是二氧化硅、碳酸钾、碳酸钠、碳酸镁、四硼酸钠、氧化锌、氧化铝等,也称硼硅玻璃。硬质玻璃的耐温、耐腐蚀、耐电压及抗击性能好,膨胀系数小。可以用来制造加热的玻璃仪器,如烧杯、烧瓶、试管、蒸馏仪器等。

3.高硅氧玻璃

高硅氧玻璃是由二氧化硅、硼酸和碱性氧化物如氧化钠、氧化钾等结合而形成的具有网状结构的一种玻璃。它的熔点高,比石英的熔点仅仅低100℃左右,有时可替代熔融的石英制品。

4.石英器皿

石英器皿的主要化学成分是二氧化硅,除氢氟酸外,不与其他酸作用。这种材料的熔点高,在1650℃以上,热膨胀系数小,仅是玻璃膨胀系数的1/17,耐压性能好,抗化学腐蚀能力强。此外,由于石英对紫外光的透光性好,还可用于制造适用于紫外光部分的比色皿等。

石英烧杯和石英皿适于蒸发溶液,而不会带入碱金属。但石英的导热性低,加热和冷却时比铂器所需时间较长。石英器皿价格较贵,且比玻璃更脆,易破碎,使用时需特别小心。

(二)金属类

铂的熔点高,高达1755℃,其膨胀系数和玻璃相近,因而铂和玻璃可以焊接在一起。铂化学性能稳定,高温下不氧化,也不吸收水分,大多数化学试剂对它无侵蚀作用,耐氢氟酸性能好,因而常用作沉淀的灼烧称重、氢氟酸溶样和处理以及Na2CO3、K2S2O7等熔融处理。化学实验室常用的铂制品有铂坩埚、铂蒸发皿、铂电极和铂铑热电偶等等。

在分析实验室中还常用银、铁、镍、锆等制造坩埚,用于试样分解。

表5-12列出各种玻璃、石英和铂的性能。

表5-12 玻璃、石英和铂的性能

(三)非金属类

1.瓷器

瓷器是一种粘土(Al2O3·2SiO2·2H2O)、长石(KAlSi3O8)和石英的混合物。实验室瓷器的主要成分为:二氧化硅约占48%,三氧化二铝约占49%。它的熔点较高,可耐高温灼烧,如瓷坩埚可以加热至1200℃,灼烧后重量变化很小,故常常用来灼烧沉淀和称量。瓷器皿对酸碱等化学试剂的稳定性较玻璃器皿为好,对酸比对碱更稳定,但对氢氟酸和磷酸不稳定。瓷器的机械性能较玻璃强,而且价廉易得,故应用也较广,可制成坩埚、蒸发皿、过滤坩埚、漏斗、研钵和点滴板等。(www.xing528.com)

2.玛瑙研钵

玛瑙是一种贵重的矿物,是石英的隐晶质集合体的一种。除主要成分二氧化硅外,含有少量的铝、铁、钙、镁、锰的氧化物等。它的硬度较大,与很多化学试剂不起作用,主要用于研磨各种物质。

玛瑙研钵不能受热,不可放在烘箱中烘烤,也不能与氢氟酸接触。

3.石墨器皿

石墨是一种耐高温材料,在还原气氛中,即使达到2500℃左右也不熔化,同时在高温时强度不会降低,石墨制品加热至2000℃时,其强度较常温时增高1倍。石墨有很好的耐腐蚀性,无论有机溶剂或无机溶剂都不能溶解它。在常温下不与各种酸、碱发生化学反应,只是在500℃以上才与硝酸、强氧化剂等反应。

石墨还具有良好的导电性和导热性,它的导热性甚至超过铁、钢、铅等金属材料。此外,石墨的热膨胀系数小,耐骤冷骤热性也好。

常用的石墨器皿有石墨坩埚和石墨电极等。

(四)塑料

1.乙烯

聚乙烯分为低压聚乙烯和高压聚乙烯两种。低压聚乙烯的熔点为120~130℃,而高压聚乙烯的熔点为110~115℃。聚乙烯是一种软质材料,呈乳白色,很像石蜡,是最轻的一种塑料,温度降低时变硬,有高度耐塞性,-80℃时才完全失去弹性,介电性能好。

聚乙烯的化学稳定性和机械性能好,可代替某些玻璃、金属和木质品等。在室温下,不受浓盐酸、氢氟酸、磷酸或强碱溶液的影响,只被浓硫酸(>60%)、浓硝酸、溴水及其他强氧化剂慢慢侵蚀。有机溶剂会侵蚀聚乙烯塑料,故不能用塑料瓶贮存。可贮存水、标准溶液和某些试剂溶液,比玻璃容器优越,尤其适于痕量物质分析。

2.聚丙烯

聚丙烯熔点较聚乙烯高,为130~140℃,小于150℃时外观形状不变,因而是一种有发展前途的材料。它的机械性能好,其介电性能好且不受湿度和频率的影响,与大部分化学试剂不作用,高于80℃时开始溶于芳香族碳氢化合物,室温下难溶于有机化合物。

3.聚四氟乙烯氟塑料

聚四氟乙烯外观白而光滑、似蜡,绝缘性好,不受频率影响。它的熔点是塑料中最高的,达380~385℃,使用温度范围为-100~250℃。其薄膜的柔软性在100℃之下不变,不被水浸润。它具有冷流动性,在压力为20~25MPa时,常温下可连续流动。聚四氟乙烯不与任何化学物质起作用,也不受氧气和紫外线的影响,稳定性超过了金和铂,有塑料王之称。可用于制造烧杯、蒸发皿、坩埚、滴定管及分液漏斗的活塞、搅棒和表面皿等。

常用塑料性能见表5-13。

表5-13 常用塑料性能表

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