科普:神奇而圣洁的玻璃制品——玻璃仪器


玻 璃 仪 器
我们把在生活、生产和科学技术等领域用于实验、计量、观测、检验的各种玻璃制品统称为玻璃仪器。
玻璃仪器的性能:玻璃仪器是盛装化学试剂或进行化学反应的容器,因此抵抗周围介质等各种化学因素的能力(化学稳定性),为玻璃仪器最重要的性能;玻璃仪器还需具备良好的热稳定性(耐温度急变)和机械强度,同时还应透明,易于制造。因此,保证玻璃仪器质量的关键在于要制造出符合这些要求的玻璃。最初使用的仪器玻璃只是将钠钙硅酸盐玻璃的成分调整为高硅、高钙和低碱,以提高其耐化学腐蚀性,随后,人们发现用B2O3代替玻璃成分中一部分Na2O,不但可作熔剂成分,还显著地降低了热膨胀系数,使玻璃的耐温度急变性能大为增强。经过不断研究、发展和引用锌、钡、镁等玻璃成分,出现一系列硼硅酸盐化学仪器玻璃。满足了玻璃仪器的性能要求。
玻璃仪器的分类:玻璃仪器品种繁多,根据国际标准分为8类:
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输送和截流装置:玻璃接头、接口、阀门、塞、管和棒等;
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容器:皿、瓶、烧杯、烧瓶、槽、试管等;
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基本操作仪器和装置:吸收、干燥、蒸馏、冷凝、分馏、蒸发、萃取、提纯、过滤、分液、搅拌、破碎、离心、气体发生、色谱、燃烧、燃烧分析等;
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测量器具:流量、比重、压力、温度、表面张力等的测量仪表以及量器、滴管、吸液管、注射器等;
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物理测量仪器:测试颜色、光、密度、电参数、相变、放射性、分子量、粘度、颗粒度等;
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化学元素和化合物测定仪器:如砷、二氧化碳、元素分析、官能原子团分析、金属元素、硫、卤素和水等测定仪器;
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材料试验仪器:气氛、爆炸物、气体、金属及矿物、矿物油、建筑材料、水质等测量仪器;
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食品、医药、生物分析仪器:食品分析、血液分析、微生物培养、显微镜附件、血清和疫苗试验、尿化验等分析仪器。
玻璃仪器种类:各类玻璃仪器按使用要求选用适宜的玻璃品种。低膨胀硼硅酸盐玻璃全面性能好,尤其抗温度急变性和化学稳定性好,适用面广,为80%的玻璃仪器所采用。高铝无碱硼硅酸盐玻璃使用温度高,主要用于燃烧管、高压水表等。无硼耐碱玻璃主要用于强碱条件下的玻璃仪器,有时用于硼测定仪器。钠钙玻璃价格低廉,用于形状简单、不需加热的玻璃制品。高硅氧玻璃和石英玻璃性能优越,价格昂贵,用于使用温度高、耐温度变化大和透紫外线等玻璃仪器。纯石英玻璃还用于提炼硅、锗等半导体的坩埚。
玻璃仪器的制作:小批量或形状复杂的玻璃仪器往往采取手工成型;大批量制品采用机械化吹制、压制成型;玻璃管等统一规格的制品采用拉管机成型。具体可表述为热加工和冷加工两类:
热加工包括以下几种:灯工加工法,以玻璃管为主要基材进行弯、吹、按、焊等加工,制成大批仪器;烧结法,以玻璃粉或玻璃纤维为基材,压实烧结制成各种细度的玻璃滤板或滤器;二次拉管法,将原管加工成小直径高精度玻璃管;二次拉板法,将原板加工成薄型载玻片和盖玻片。
冷加工主要包括磨口加工和酸蚀刻度两种。磨口加工是用标准模具对玻璃口、塞等部件进行金刚砂粗细磨加工,制成玻璃仪器标准口和标准塞,普遍应用于玻璃仪器接口、塞口、活塞等紧密配合。酸蚀刻度主要用于标记容量仪器的划线和数字。有时在容器表面用耐酸色釉和扩散着色法印刷并进行热处理以代替酸蚀刻度线和数字。
无论是在科学研究领域中的重要性,还是在工业生产中的广泛应用,玻璃仪器在人类社会发展进步中都起到了至关重要的作用。


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