Ćwiczenie 2
Technologia i charakterystyka szkieł nieorganicznych
Cel ćwiczenia: otrzymanie szkła ołowiowo-boranowego metodą wysokotemperaturowego topieniaWprowadzenie
Otrzymywanie szkieł tlenkowych metodą wysokotemperaturowego topienia polega na otrzymywaniu fazy ciekłej, z odpowiednio przygotowanej mieszaniny substancji szkłotwórczych, poprzez ich topienie w piecu nagrzanym do odpowiedniej temperatury przez określony czas. W metodzie tej rozpoczyna się od ustalenia ilościowego stosunku surowców, do których należą tlenki szkłotwórcze, tlenki modyfikujące oraz tlenki stabilizujące. Odważki poszczególnych składników uciera się w moździerzu agatowym w celu uzyskania mieszaniny homogenicznej. Tak przygotowane próbki przenosi się do pieca elektrycznego i wytapia w wysokiej temperaturze.
Do głównych zalet metody wysokotemperaturowego topienia należy krótki czas wytopu szkła, w porównaniu do innych metod otrzymywania układów szklistych. Natomiast wadą jest konieczność posiadania pieca z szerokim zakresem temperaturowym oraz możliwość zanieczyszczenia próbki niechcianymi tlenkami lub innymi związkami a także możliwość powstawania pęknięć na szkle. Ponadto, ze względu na stosowanie wysokich temperatur utrudnione jest otrzymywanie jednorodnych szkieł. Dotyczy to głównie matryc, w których jeden ze składników jest bardziej lotny.
Odczynniki i sprzęt
Odczynniki: tlenek ołowiu (II), tlenek boru, tlenek glinu, tlenek wolframu (VI), tlenki lantanowców
Sprzęt: waga, łyżeczki do ważenia, moździerz agatowy, tygiel korundowy, piec pracujący w szerokim zakresie temperaturowym
Zagrożenia i środki ostrożności Tlenek ołowiu (II)
Symbol i oznaczenie zagrożenia: Niebezpieczeństwo Zwroty wskazujące rodzaj zagrożenia (R)
R20/22 Działa szkodliwie przez drogi oddechowe i po połknięciu.
R33 Niebezpieczeństwo kumulacji w organizmie.
R50/53 Działa bardzo toksycznie na organizmy wodne; może powodować długo utrzymujące się niekorzystne
zmiany w środowisku wodnym.
R61 Może działać szkodliwie na dziecko w łonie matki.
R62 Możliwe ryzyko upośledzenia płodności.
Zwroty określające warunki bezpiecznego stosowania (S)
S45 W przypadku awarii lub jeżeli źle się poczujesz, niezwłocznie zasięgnij porady lekarza - jeżeli to
możliwe, pokaż etykietę.
S53 Unikać narażenia - przed użyciem zapoznać się z instrukcją
S60 Produkt i opakowanie usuwać jako odpad niebezpieczny.
Tlenek boru
Symbol i oznaczenie zagrożenia: Niebezpieczeństwo Zwroty wskazujące rodzaj zagrożenia (R)
R61 Może działać szkodliwie na dziecko w łonie matki.
R62 Możliwe ryzyko upośledzenia płodności.
Zwroty określające warunki bezpiecznego stosowania (S)
S45 W przypadku awarii lub jeżeli źle się poczujesz, niezwłocznie zasięgnij porady lekarza - jeżeli to
możliwe, pokaż etykietę.
S53 Unikać narażenia - przed użyciem zapoznać się z instrukcją
Tlenki lantanowców
Zwroty wskazujące rodzaj zagrożenia (R)
R36/37/38 Działa drażniąco na oczy, drogi oddechowe i skórę.
Zwroty określające warunki bezpiecznego stosowania (S)
S26 Zanieczyszczone oczy przemyć natychmiast dużą ilością wody i zasięgnąć porady lekarza.
S36 Nosić odpowiednią odzież ochronną.
Wykonanie ćwiczenia
1. Odważyć naważki surowców: tlenku ołowiu (II), tlenku boru, tlenku glinu, tlenku wolframu (VI) oraz tlenków lantanowców.
2. Naważki ucierać bardzo dokładnie w moździerzu agatowym przez 30 minut w celu uzyskania dużej jednorodności.
3. Składniki umieścić w tyglu korundowym w celu wytopu w piecu elektrycznym w temperaturze 850°C. 4. Po stopieniu (około 40 minut) próbki wylać do formy i powoli studzić do temperatury otoczenia.
Sprawozdanie z wykonania ćwiczenia
W sprawozdaniu należy zamieścić opis wykonanego ćwiczenia oraz dokonać krótkiego opisu właściwości i zastosowań szkieł ołowiowo-boranowych.
Zagadnienia do kolokwium 1 cz. II 1. Definicja szkła.
2. Budowa wewnętrzna szkieł. 3. Klasyfikacja szkieł.
4. Podział tlenków i ich rola w strukturze szkieł tlenkowych. 5. Właściwości szkieł i ich zastosowanie.
6. Właściwości szkieł krzemianowych i ich otrzymywanie.
