Властивості кварцового скла
термічні властивості
Чудовим властивістю кварцового скла, завдяки якому воно привернуло до себе увагу не тільки фахівців, але і широкої публіки, є його нечутливість до різких змін температури.
Це властивість стає ще більш разючим, якщо порівнювати поведінку кварцового скла з поведінкою абсолютно тотожного за зовнішнім виглядом скла звичайного. Всім прекрасно відомо, з якою легкістю останнім тріскається при раптових змінах температури навіть в невеликих межах, яких-небудь 100 °. Досить найменшої нерівномірності в нагріванні звичайного скла, щоб пішли самі плачевні результати.
Цілком природно і виправдано тому здивування, з яким звичайно в перший раз спостерігають за ризикованими термічними дослідами, проробляють над хімічним посудом з кварцового скла. Її можна без усякого побоювання нагрівати до червоного розжарювання, а потім кидати в воду або поливати холодною водою. Її можна спокійно ставити на розжарену до червоного плиту або без всякої сітки гріти на голому вогні. Результати завжди одні й ті ж, ніколи жодної тріщини.
Дана перевага кварцового скла пояснюється низьким (і майже не змінюється з температурою) коефіцієнтом термічного розширення, який приблизно в 15-20 разів менше КТР звичайного скла. Саме завдяки цьому вироби з кварцового скла переносять без розтріскування вельми різкі зміни температури.
Наприклад, кварцові труби діаметром 10-30 мм витримують багаторазове нагрівання до 800-900 ° С і охолодження в воді. Бруси з кварцового скла, що охолоджуються з одного боку, зберігають на протилежному боці температуру 1500 ° С і тому використовуються в якості вогнетривів. Тонкостінні вироби з кварцового скла витримують різке охолодження на повітрі від температури вище 1300 ° С і тому з успіхом використовуються для високоінтенсивних джерел світла.
Хімічні властивості
Відмітна хімічне властивість кварцового скла - його кислототривкість. Лише плавикова і фосфорна кислоти здатні з ним реагувати. Інші кислоти, в якій би концентрації і при будь-якій температурі вони не знаходилися, абсолютно не діють на кварцове скло.
Плавикова (фтористоводнева, HF) кислота діє на кварцове скло набагато слабкіше, ніж на скло звичайне. Руйнування плавленого кварцу плавиковою кислотою приблизно в 10 разів повільніше руйнування звичайного скла. Інша з діючих на кварцове скло кислот - фосфорна (P2O5) - виявляє тенденцію розкладати його лише при температурах, що перевищують 300 ° C.
Піддаючись дії плавиковою і фосфорної кислот, кварцове стерло абсолютно не змінюється іншими кислотами (азотної, соляної, сірчаної, царської горілкою та ін.), Чому і застосовується з успіхом у всіх тих випадках, коли необхідні вироби з досить кислотоупорного матеріалу, витісняючи часто-густо дорогу платинову посуд в області лабораторного устаткування і громіздкі і тендітні керамічні вироби в області хімічної промисловості.
На відміну від всіх без винятку сортів звичайних стекол, кварцове скло абсолютно не схильне до дії чистої води і атмосферних впливів.
У той же час по щёлочеустойчівості, особливо в висококонцентрованих лужних розчинах, воно має приблизно той же рівень, що і багато сучасних хіміко-лабораторні скла, значно поступаючись деяким найбільш щелочеустойчівий склі.
Оптичні властивості
Кристалічний кварц (мінерал) по праву вважається одним з найпрозоріших речовин, і треба сказати, що кварцове скло мало чим йому в цьому поступається, показуючи досить мале поглинання як в видимих, так і в невидимих частинах спектра. Кращі сорти звичайних стекол, як би прозорі вони не були, завжди виявляють в товстих шарах забарвлення, що вказує на помітне поглинання видимих променів. У цьому найпростіше переконатися, розглядаючи торцеву частину скляної трубки, що має для простих сортів яскравий зелений колір. На противагу цьому, кварцове скло навіть в дуже товстих шарах не виявляє майже ніякого відтінку і дуже незначно поглинає падаючий на нього світло. Так наприклад, через пластину завтовшки 10 см пройде в разі кварцового скла в 2,25 рази більше видимого світла, ніж у випадку віконного скла. Ця обставина послужила причиною застосування плавленого кварцу для пристрою ілюмінаторів в апаратах, призначених для дослідження морських глибин.
Кварцові скло з усіх стекол найбільш прозоро для ультрафіолетових променів. Це властивість кварцу знаходить застосування при виготовленні різних ультрафіолетових джерел світла, наприклад, лампи УФ-стерилізації, ртутні лампи, тощо.
В інфрачервоній частині спектра прозорість кварцу так само висока, як і в ультрафіолетовій. Тому, в поєднанні з високою термостійкістю кварцового скла, його, наприклад, використовують при виготовленні побутових і промислових нагрівачів різних форм і розмірів.
Таким чином хороша прозорість кварцового скла, розуміючи під словом «хороший» пропускання в 90% і більше, простягається на дуже великий діапазон довжин хвиль, в середньому, від 200 до 4000 нанометрів.
На графіку нижче Ви бачите порівняльну характеристику спектру оптичного пропускання синтетичного кварцового скла Suprasil 300, оптичного скла BK7 і звичайного скла. Спектр видимого світла лежить на графіку приблизно в межах від 400 нм до 800 нм.
Дані про прозорість кварцового скла для коротких ультрафіолетових променів досить суперечливі, що пояснюється індивідуальними особливостями досліджуваних зразків. Справа в тому, що сама незначна домішка, що потрапила в кварцове скло в процесі плавки, може надзвичайно змінити його прозорість в короткохвильової частини спектра.
газопроникність
При певних умовах скла мають газопроницаемостью, т. Е. Гази здатні дифундувати (проникати) через скло. Найбільшою проникністю через скло володіють гелій і водень, причому швидкість проникнення водню через скла на порядок нижче, ніж у гелія.Для аргону, кисню та азоту скла можна вважати непроникними, так як проникність цих газів в 105 разів менше проникності гелію.
Газопроникність стекол залежить від роду газу, складу скла, і зменшується при збільшенні товщини стінки і зниженні температури. Чим щільніше структура скла і чим більше молекула газу, тим менше газопроникність.
Найбільшою газопроницаемостью володіє кварцове скло; його газопроникність приблизно в 3 * 102 рази більше, ніж інших стекол. Проникність кристалічного кварцу в 107 разів менше, ніж плавленого.
Цікаво познайомитися з проникністю гелію через стінки колб, виготовлених з різних сортів скла. Якщо при температурі 25 ° С початковий тиск в колбі було 10-16 торр (1 торр = 1 мм рт. Ст. = 133,322 Па), то при тій же температурі тиск підвищиться до 10-6 торр в колбі з:
- плавленого кварцу - через три дні;
- зі скла «пирекс» - через місяць;
- з вапняно-натрієвого скла та інших стекол - лише через довгий час.
Інші властивості
Для виготовлення кварцового скла потрібно дуже висока температура (вище 1700 ° С) .Температура розм'якшення кварцового скла близько 1400 ° С
Вироби з кварцового скла не піддаються деформації при температурах аж до 1000 ° С.
Кварцові скло - хороший діелектрик. Електричний опір кварцу значно вище, ніж кращих силікатних стекол. Це робить кварц відмінним матеріалом для виготовлення працюють при нагріванні ізоляційних елементів.
Щільність кварцового скла дорівнює 2202 ± 5 кг / м3 (2,202 г / см3). Залежно від наявності та змісту бульбашок повітря щільність плавленого кварцу може коливатися від 2,0 до 2,2.
Ми працюємо не тільки в Москві і Підмосков'ї, а й успішно виконуємо замовлення для будь-яких інших городовУкаіни.