זכוכית בורוסיליקט – הבדלי גרסאות

תוכן שנמחק תוכן שנוסף

בשורה

גרסה מ־20:38, 20 ביוני 2013

זכוכיות בורוסיליקטיות הן זכוכיות המכילות בורון ומשמשות לייצור כלי בית, כלי מעבדה ורכיבים אופטיים (כדוגמת עדשות). יתרונן של זכוכיות אלו הוא ביציבותן לחום ובעמידותן המכנית והכימית. הידועה שבהן נקראת פיירקס (Corning 7740) ומיוצרת על ידי חברת "קורנינג". זכוכית בורו-סיליקאט פותחה בסוף המאה ה-19 על ידי היצרן הגרמני Otto Schott ושווקה בשם במסחרי Duran . ב-1915 החלה חברת קורנינג לייצר זכוכיות בורוסילקאט בשם המסחרי פיירקס שהפך למילה נרדפת לזכוכיות אלו בארצות דוברות אנגלית.

הרכב

בנוסף לסיליקה (צורן דו-חמצני) ולתחמוצות נתרן, אשלגן וסידן (המרכיבים של זכוכיות Soda Lime רגילות) מכילה הזכוכית גם תחמוצת בורון, B₂O₃.

טווח הריכוזים המשקליים בזכוכיות בורוסיליקט

4-8% תחמוצות מתכות אלקליות: Na₂O ו K₂O
2-7% תחמוצת אלומיניום Al₂O₃
עד 5% תחמוצת מתכת אלקלית עפרורית CaO או MgO
70-80% סיליקה SiO₂
7-13% תחמוצת בורון B₂O₃

פיירקס

פיירקס היא זכוכית הבורוסיליקט הידועה ביותר. הרכבה (באחוזי משקל):

מרכיב	אחוז משקלי
SiO₂ סיליקה	80.5%
Al₂O₃ אלומינה	2.2%
B₂O₃ בורון אוקסיד	12.9%
%Na₂O תחמוצת נתרן	3.8%
K₂O	0.4%
CaO תחמוצת סידן	0.10%
MgO	0.05%
Fe₂O₃	0.04%

תכונות

הכנסת בורון כ-network former לרשת הטטראדרות היוצרות את הזכוכית גורמת לירידה במקדם ההתפשטות התרמי^[1]

מקדם ההתפשטות התרמי בפיירקס הוא ‎3.3×10^-6‎ בלבד בהשוואה ל-‎9-10×10^-6‎ בזכוכיות רגילות, תכונה זו הופכת זכוכית בורוסיליקטית מתאימה לכלי בישול, לגופי תאורה וכן לייצור מראות טלסקופ ועדשות, שצורתן צריכה להישאר קבועה למרות טמפרטורת סביבה משתנה.

תכולה נמוכה של מתכות אלקליות מעניקה לזכוכית בורוסיליקט יציבות כימית מוגברת בהשוואה לזכוכיות Soda Lime (המכילות כ 15% תחמוצות של מתכות אלקליות). קטיונים של נתרן ואשלגן הם network modifiers - אינם קשורים קוולנטית לרשת הטטראדרות היוצרת את הזכוכית אלא קשורים יונית לחמצנים בלתי מגשרים ויכולים לעבור דיפוזיה או לדלוף מהזכוכית (חילוף יונים) לתמיסות.
צפיפות: 2.23 גרם/סמ"ק (פיירקס)
מבחינה אופטית, זכוכיות בורוסיליקט הן זכוכיות crown: בעלות מקדם שבירה נמוך, 1.51-1.54 בתחום הנראה ובעלות נפיצה נמוכה - מספר אבה בסביבות 65. אחת מזכוכיות הבורוסיליקט שנפוצה מאוד ביישומים אופטיים היא BK7, שבאורך גל 587.6nm מקדם השבירה שלה n_d = 1.5168 ומספר אבה הוא Vd = 64.17 . ^[2]
Annealing point, כלומר הטמפרטורה בה משתחררים במהירות מאמצים ש"הוקפאו" בזכוכית עבור פיירקס היא 565°C לעומת 545°C בזכוכית רגילה (Soda Lime) וה Softening point כלומר הטמפרטורה בה הזכוכית תזרום בהשפעת מאמץ חיצוני היא 820°C בהשוואה ל 735°C בזכוכית רגילה.

יישומים

כלי מעבדה
כלי בישול
צנרת של מים מזוקקים
ציפוי גופי חימום לאקווריום (נדרשת עמידות תרמית בשל הפרשי הטמפרטורות בין גוף החימום הפנימי למי האקווריום)
יישומים אופטיים
- מראות טלסקופ
- עדשות לפנסים
ULE

הערות שוליים

^ Glass–ceramics with zero thermal expansion in the system BaO/Al2O3/B2O3 Diana Tauch and Christian Rüssel, Journal of Non-Crystalline Solids 351 (2005) 2294
^ BK7, Optical glass | Quality Bor-Crown glass

[1] Glass–ceramics with zero thermal expansion in the system BaO/Al2O3/B2O3 Diana Tauch and Christian Rüssel, Journal of Non-Crystalline Solids 351 (2005) 2294

[2] BK7, Optical glass | Quality Bor-Crown glass

[1]

[2]

@@ שורה 53: / שורה 53: @@
 *תכולה נמוכה של מתכות אלקליות מעניקה לזכוכית בורוסיליקט יציבות כימית מוגברת בהשוואה לזכוכיות Soda Lime (המכילות כ 15% תחמוצות של מתכות אלקליות). קטיונים של נתרן ואשלגן הם network modifiers - אינם קשורים קוולנטית לרשת הטטראדרות היוצרת את הזכוכית אלא קשורים יונית לחמצנים בלתי מגשרים ויכולים לעבור דיפוזיה או לדלוף מהזכוכית (חילוף יונים) לתמיסות.
 *צפיפות: 2.23 גרם/סמ"ק (פיירקס)
-* מבחינה [[אופטיקה|אופטית]], זכוכיות בורוסיליקט הן זכוכיות crown: בעלות [[מקדם שבירה]] נמוך, 1.51-1.54 ב[[התחום הנראה|תחום הנראה]] ובעלות [[נפיצה]] נמוכה - [[מספר אבה]] בסביבות 65. אחת מזכוכיות הבורוסיליקט שנפוצה מאוד ביישומים אופטיים היא BK7, שבאורך גל 587.6nm מקדם השבירה שלה n<sub>d</sub> = 1.5168 ומספר אבה הוא Vd = 64.17 . <ref>[http://www.pgo-online.com/intl/katalog/BK7.html]</ref>
+* מבחינה [[אופטיקה|אופטית]], זכוכיות בורוסיליקט הן זכוכיות crown: בעלות [[מקדם שבירה]] נמוך, 1.51-1.54 ב[[התחום הנראה|תחום הנראה]] ובעלות [[נפיצה]] נמוכה - [[מספר אבה]] בסביבות 65. אחת מזכוכיות הבורוסיליקט שנפוצה מאוד ביישומים אופטיים היא BK7, שבאורך גל 587.6nm מקדם השבירה שלה n<sub>d</sub> = 1.5168 ומספר אבה הוא Vd = 64.17 . <ref>[http://www.pgo-online.com/intl/katalog/BK7.html BK7, Optical glass | Quality Bor-Crown glass<!-- Bot generated title -->]</ref>
 * Annealing point, כלומר הטמפרטורה בה משתחררים במהירות מאמצים ש"הוקפאו" בזכוכית עבור פיירקס היא 565°C לעומת 545°C בזכוכית רגילה (Soda Lime) וה Softening point  כלומר הטמפרטורה בה הזכוכית תזרום בהשפעת מאמץ חיצוני היא 820°C בהשוואה ל 735°C בזכוכית רגילה.
 ==יישומים==