Technologia i charakterystyka szkieł nieorganicznych

Ćwiczenie 2
Technologia i charakterystyka szkieł nieorganicznych
Cel ćwiczenia: otrzymanie szkła ołowiowo-boranowego metodą wysokotemperaturowego topienia
Wprowadzenie
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.
S61
Unikać zrzutów do środowiska. Postępować zgodnie z instrukcją lub kartą charakterystyki.
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.
7. Procesy powstawania szkła a procesy krystalizacji (podobieństwa i różnice).