Proprietà e applicazioni del vetro al quarzo. Grande enciclopedia del petrolio e del gas

Vetro al quarzo, quarzo fuso- vetro monocomponente costituito da ossido di silicio puro, ottenuto per fusione varietà naturali silice: cristallo di rocca, quarzo venato e sabbia di quarzo, nonché biossido di silicio sintetico.

Tipi

Esistono due tipologie di vetro al quarzo industriale: trasparente (ottico e tecnico) e opaco. L'opacità del vetro al quarzo è data da un gran numero di piccole bolle di gas distribuite in esso (con un diametro compreso tra 0,03 e 0,3 micron), che diffondono la luce. Il vetro ottico al quarzo trasparente, ottenuto dalla fusione del cristallo di rocca, è completamente omogeneo e non contiene bolle di gas visibili.

Il vetro al quarzo opaco serve spesso come materia prima per la produzione di materiale refrattario resistente al calore: la ceramica al quarzo.

Proprietà

• Ha l'indice di rifrazione più basso tra i vetri a base di SiO 2 ( nD= 1.4584) e la più alta trasmissione luminosa, soprattutto per i raggi ultravioletti.
• Il vetro al quarzo è caratterizzato da un'elevata resistenza termica, il coefficiente di dilatazione termica lineare è inferiore a 1·10−6 K−1 (nell'intervallo di temperature da 20 a 1400 °C).
• Vetro al quarzo- buon dielettrico, conducibilità elettrica specifica a 20 °C - 10 −14 - 10 −16 Ohm −1 m−1, perdita tangente dielettrica alla temperatura di 20 °C e frequenza di 10 16 Hz - 0,0025-0,0006.

Applicazione

Proprietà ottiche

La dispersione del vetro al quarzo può essere approssimativamente descritta dalla formula di Sellmeyer:

e la lunghezza d'onda è espressa in micrometri.

Appunti

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Nel nostro mondo, la stragrande maggioranza degli oggetti è composta da 5-6 materiali di base, che rappresentano il prodotto finale o le materie prime per la produzione successiva. Senza esagerare, tali sostanze includono il vetro. Fa parte di molti dispositivi e oggetti, quindi il suo ruolo è difficile da sopravvalutare.

L'uso diffuso ha creato i presupposti per la creazione di una varietà di marchi che potevano essere utilizzati in qualsiasi campo. Il vetro al quarzo è un materiale ottenuto dalla pura fusione del cristallo di rocca o della silice. In questo modo è possibile produrre ottimi vetri ignifughi, resistenti non solo alla temperatura ambiente, ma anche agli effetti dei reagenti chimici.

Il vetro al quarzo secondo GOST 15130-86 deve avere determinate caratteristiche che gli consentano di svolgere le funzioni assegnate. Tutti i parametri sono stati ottenuti attraverso calcoli accurati e test di laboratorio. La sicurezza è al centro di ogni standard governativo, quindi non trascurare queste raccomandazioni.

Il documento fissa limiti abbastanza rigidi entro i quali questo o quel valore può cambiare. Se almeno un criterio non soddisfa, il vetro non può essere approvato per l'uso. Pertanto, tutti i produttori passano attraverso una procedura di controllo qualità, a seguito della quale viene loro rilasciato un certificato e una licenza che dà loro il diritto di svolgere attività commerciali in conformità con legislazione attuale Federazione Russa.

La produzione del vetro al quarzo da un punto di vista tecnologico è un processo abbastanza semplice. Sarà molto più difficile trovare materie prime di alta qualità, poiché il risultato finale dipenderà direttamente dai componenti utilizzati.

Qui questo si manifesta in modo particolarmente chiaro, poiché come ingrediente principale viene utilizzata solo una materia prima, il che significa che la sua qualità viene trasferita quasi completamente al prodotto finale. Non sarà possibile migliorare alcun parametro aggiungendo impurità, poiché in tal caso si tratterà di una marca di vetro completamente diversa. Quindi il massimo migliori viste Il vetro al quarzo può essere ottenuto solo dal cristallo di rocca più puro e privo di impurità.

Produzione di materiale

Il processo di produzione del vetro al quarzo è costituito da diverse fasi tecnologiche:

• 1. Innanzitutto vengono preparate le materie prime. Per questo strass, silice, sabbia di quarzo per vetro e talvolta prodotti rotti, vengono accuratamente macinati fino allo stato di polvere. Questa operazione viene eseguita utilizzando una pressa che, sotto pressione, sbriciola tutti i componenti elencati, che vengono aggiunti in un contenitore comune.
• 2. Successivamente la polvere viene fusa in appositi forni, con la presenza di un crogiolo di grafite nella camera interna. Vengono utilizzati solo forni elettrici e spazi airless in modo che nella composizione non cada nulla di superfluo.
• 3. Successivamente, la massa fusa viene sottoposta a procedure di stabilizzazione e raffreddamento sotto pressione adeguata. Ciò gli consente di acquisire le proprietà necessarie.
• 4. Segue il processo di controllo qualità e l'invio del prodotto al magazzino. Il vetro non richiede più tempera o lavorazione aggiuntiva.

Nonostante la semplicità del processo, è richiesto un attento rispetto di tutte le condizioni. Una violazione può portare al guasto dell'intero meccanismo e quindi il prodotto risultante dovrà essere inviato allo smaltimento. Una varietà di prodotti in vetro al quarzo vengono utilizzati principalmente nei laboratori chimici.

Ciò è facilitato dall'elevata resistenza agli ambienti aggressivi, che ne consente l'esecuzione varie esperienze e conservare sostanze pericolose Con rischio minimo le loro fughe di notizie. Inoltre, piccoli inserti di vetro di questo tipo vengono utilizzati nella produzione di lenti Fresnel. Come materia prima può essere inclusa nei materiali da costruzione resistenti al fuoco.

Proprietà e applicazione

La possibilità di utilizzare un materiale per uno scopo particolare è determinata dal suo caratteristiche tecniche. È grazie alla conoscenza di questi valori che si può fare scelta consapevole. Fondamentalmente, questo tipo Il materiale ha un focus molto ristretto, quindi molti consumatori non sanno nemmeno di cosa si tratta. Solo i chimici e i lavoratori coinvolti nella fabbricazione diretta dei prodotti devono capirlo.

Le proprietà del vetro al quarzo differiscono leggermente da quelle standard:

• - ha una rifrazione minima tra tutti i vetri a base di ossido di silicio e di conseguenza ha la migliore trasmissione della luce;
• - ha un'ottima resistenza termica, inaccessibile ad altri vetri;
• - presenta proprietà dielettriche, quindi può fungere da isolante.

Tipi di vetro

Ne esistono due varietà, vetro al quarzo opaco e trasparente. Questo parametro è determinato dal numero di bolle di gas nella struttura del materiale. Più ce ne sono, meno trasparenza. Durante la fusione è impossibile controllare il processo della loro formazione, quindi il risultato finale dipende solo dalla scelta delle materie prime.

Ad esempio, il vetro ottico al quarzo viene prodotto fondendo esclusivamente puro cristallo di rocca senza l'aggiunta di altre materie prime. Il risultato è un vetro omogeneo senza segni visibili di bolle di gas nella sua struttura.

Il prezzo del vetro al quarzo dipende dal tipo di prodotto. Non viene venduto in foglio video per mancanza di tale necessità. Per quanto riguarda i prodotti in vetro, costano circa mille rubli.

Il vetro al quarzo è un tipo di vetro a base di ossido di silicio. Il biossido di silicio è in uno stato amorfo. Ciò non porta alla distruzione del vetro a causa di sbalzi di temperatura, di cui il quarzo cristallino non può vantarsi.

Il vetro di silice viene prodotto fondendo la silice (biossido di silicio), che può presentarsi sotto forma di sabbia di quarzo, materie prime sintetiche, cristallo di rocca o quarzo venato.

Il vetro silicato appartiene al gruppo dei vetri inorganici. Il quarzo può formarsi condizioni naturali. Ad esempio, la sabbia di quarzo che colpisce un fulmine porta alla creazione di vetro di quarzo.

Nella produzione, il vetro ai silicati viene spesso abbreviato in quarzo. Questo tipo il materiale ottico ha la massima trasmissione luminosa. Pertanto, il vetro all'ossido di silicio spesso 100 m trasmette tanta luce quanto il normale vetro delle finestre.

La struttura del materiale è basata su tetraedri di silicio-ossigeno, che interagiscono e si legano tra loro grazie agli ioni di ossigeno. Non esiste un ordine rigido nel posizionamento dei tetraedri, sebbene creino maglie tridimensionali. Questa proprietà indica la natura amorfa del vetro silicato.

Proprietà del vetro al quarzo

Il materiale ha una serie di caratteristiche uniche:

• Elevata uniformità, utilizzata nell'ottica;
• Basso assorbimento della luce;
• Resistenza alle alte e basse temperature, nonché alle ampiezze;
• Buona resistenza alle radiazioni laser ad alta intensità;
• Resistenza alle radiazioni ionizzanti;
• Il vetro al biossido di silicio è chimicamente inerte un numero enorme acidi (ad eccezione di fluoridrico e ortofosfato ad una temperatura di 300 gradi Celsius).

Poiché il vetro al quarzo non interagisce con acidi e altri reagenti, è ampiamente utilizzato nella produzione di materiali puri (reattori, fiale, ecc.)

Una delle proprietà principali del vetro al quarzo è la resistenza a qualsiasi variazione di temperatura, pertanto i tubi in silicato possono facilmente far fronte a riscaldamenti improvvisi fino a 900ᵒ C e al raffreddamento in acqua.

E le barre di materiale, parzialmente raffreddate, mantengono invece la temperatura di riscaldamento. Ciò dà tutto il diritto di utilizzarli come materiale resistente al fuoco. E i prodotti sottili al quarzo vengono utilizzati nei sistemi ottici che funzionano con intense fonti di radiazione termica.

Il vetro al quarzo, le cui proprietà sono apprezzate in quasi tutti i settori, è considerato uno dei migliori materiali tradizionali. L'industria dei semiconduttori e la produzione di dispositivi ottici hanno una passione particolare per il vetro silicato.

È generalmente accettato che il vetro silicato sia un eccellente dielettrico. Il quarzo praticamente non conduce elettricità, che è ampiamente utilizzata anche nell'industria. Il vetro al quarzo può essere utilizzato nella produzione di lampade solari e battericide e di dispositivi elettrici speciali.

Applicazioni del vetro al quarzo

La portata del vetro al quarzo è così ampia che sembra che non esista settore in cui non venga utilizzato. Tutte le apparecchiature di laboratorio per la ricerca sono realizzate in vetro silicato. Strumenti ottici, isolanti, attrezzature spaziali: anche tutto questo è realizzato in quarzo.

Nella regione dell'infrarosso visibile dello spettro, il vetro al quarzo è completamente trasparente. Ciò lo rende un materiale ottico prezioso.

Il quarzo viene utilizzato per produrre:

• Lenti a contatto;
• Prismi;
• Finestre ottiche.

IN produzione moderna Per le lenti ottiche, il vetro ai silicati è considerato un materiale indispensabile nella fabbricazione di prodotti di varia complessità. L'ampia gamma di trasparenze ha promosso l'uso del vetro nel segmento delle telecomunicazioni (fibra ottica).

Vale la pena distinguere tra vetro al quarzo trasparente e opaco. Opaco contiene piccole bolle di gas nella sua struttura. Determinano il colore del vetro. Il vetro trasparente si divide in tecnico e ottico. Il vetro di silice utilizzato nell'ottica è omogeneo.

L'uniformità (omogeneità) è uno dei principali indicatori per i materiali ottici. È questo parametro che determina le caratteristiche del prodotto futuro. Quindi, se al suo interno sono presenti bolle di gas o altre inclusioni, è difficile garantire trasparenza e rifrazione elevata.

Il vetro silicato incolore per scopi ottici è prodotto in tre serie:

• 0 – vetro utilizzato nelle unità in condizioni normali;


• 100 – la marcatura significa che il vetro è utilizzato nella fabbricazione di parti adatte a lavorare nell'area delle radiazioni leggermente ionizzanti;


• 200 – vetro adatto alla produzione di dispositivi, la cui applicazione principale è il lavoro in condizioni aggressive di intense radiazioni ionizzanti.

Nonostante la serie, la composizione del vetro al quarzo può variare. Per designare ogni tipologia di vetro in produzione è stato proposto di utilizzare un proprio codice, riportato come marcatura. Il nome del prodotto è composto da lettere e numeri, il che semplifica la divisione dei materiali in tipi di vetro ottico.

La composizione del vetro al quarzo determina in gran parte le proprietà del materiale. A seconda della sua composizione, il vetro è tecnico o ottico (uso generale).

Esiste anche il vetro al silicato trasparente nella regione degli infrarossi, il vetro al silicio che non si scurisce a causa delle radiazioni radioattive e un materiale particolarmente puro. La produzione produce anche vetro uviol, un materiale speciale che rimane trasparente se esposto a breve raggi ultravioletti.

Il quarzo ha trovato applicazione nella produzione di tubi per livelli di liquidi. Tali bobine e tubi vengono utilizzati nella metallurgia, negli impianti di caldaie e in altre apparecchiature industriali. I tubi al quarzo vengono utilizzati nei riscaldatori elettrici, negli impianti chimici, nei sistemi a semiconduttori e nell'industria dell'illuminazione.

I prodotti in vetro al quarzo possono essere realizzati in vetro silicato trasparente e opaco.

Pertanto, i palloni di quarzo trasparenti sono caratterizzati da:

• Buona resistenza alle alte temperature;
• Inerzia ai composti chimici;
• Eccellente chiarezza ottica.

I tubi in vetro di quarzo opaco hanno le seguenti caratteristiche:

• Elevata conduttività termica rispetto ai vetri trasparenti;
• Basso costo;
• Elevata resistenza alle alte temperature;
• Resistenza ai reagenti.

Il vetro ai silicati viene utilizzato nella costruzione navale (marina e spaziale), nella produzione di lampade di osservazione, dispositivi che forniscono il controllo visivo del processo produttivo, nell'industria chimica e di raffinazione del petrolio.

Il vetro al quarzo ha trovato la sua applicazione anche nella costruzione di aerei. Il vetro ai silicati in più strati svolge il ruolo di vetratura nelle cabine degli aerei. IN aereo Oltre alla vetratura delle cabine in vetro silicato, sono installati sistemi di riscaldamento per la stessa vetratura.

Oltre al quarzo trasparente e opaco esiste anche il vetro colorato. Il colore gli viene conferito durante il processo di cottura con l'aggiunta di ossidi di metalli non ferrosi (oro, rame, ecc.) Con l'aggiunta di ossido di ferro si ottiene il vetro blu, con l'aggiunta di piombo si ottiene il cristallo. Appartiene a una sottospecie unica di vetro silicato decorativo. IN Tempo sovietico Disponibilità vetreria di cristallo indicava l'alto status del proprietario.

Al giorno d'oggi, i piatti di cristallo hanno perso la loro importanza e il materiale ha iniziato ad essere utilizzato nella produzione di lampadari, applique, lampade da parete e da tavolo.

I produttori producono vetro al quarzo secondo GOST. Documento normativo semplifica processi di produzione risolvendoli. Quindi, le condizioni tecniche generali sono in GOST 15130-86. Il vetro ottico al quarzo secondo GOST è destinato a prodotti che funzionano in condizioni di luce unidirezionale. Il documento normativo prevede la produzione di prodotti e grezzi con un diametro fino a 1200 mm.

Il mercato moderno detta le proprie regole ai produttori di vetro al quarzo, non lasciando loro alcuna scelta. La produzione attuale dovrebbe prestare maggiore attenzione alle attrezzature ad alta tecnologia, ai nuovi metodi di lavorazione delle materie prime e aumentare costantemente i requisiti di qualità per i prodotti in vetro silicato. Pertanto, la qualità dei prodotti fabbricati dalle fabbriche migliora costantemente con la modernizzazione delle attrezzature.

Produzione (fabbricazione) di vetro al quarzo

Gli occhiali da vista giocano ruolo importante SU palcoscenico moderno sviluppo dell’umanità. Il quarzo è un tipo di vetro ottico. Il vetro ai silicati viene prodotto dal biossido di silicio mediante fusione. L'ossido può presentarsi sotto forma di quarzo sintetico, sabbia di quarzo o quarzo vena.

Le materie prime per il vetro fondono a una temperatura di 1700 gradi Celsius. Oggigiorno la produzione del vetro al quarzo è un'attività comune. Questa è una direzione di produzione redditizia, poiché questo materiale viene utilizzato in varie aree della produzione domestica e specializzata.

La differenza principale tra il vetro silicato e gli altri tipi è che non può essere tagliato durante la preparazione e l'utilizzo. Allo stesso tempo si diffuse la pratica della lavorazione del vetro dal biossido di silicio mediante dischi diamantati. Durante la lavorazione viene utilizzato anche il carborundum. Vale anche la pena notare che il vetro al quarzo si fora bene e si presta bene alla molatura e alla lucidatura.

Non dovrebbero esserci colpi durante la lucidatura e la molatura. Ciò può provocare la rottura del vetro o una lavorazione di scarsa qualità. Durante la lavorazione per il successivo raffreddamento, il materiale viene trattato con una forte pressione dell'acqua. Ciò garantisce la lavorazione più efficiente del materiale, più adatta al cliente e all'utente finale.

La produzione del vetro al quarzo è molto richiesta perché è uno dei i migliori materiali per isolamento. Il vetro ai silicati è ampiamente utilizzato nell'industria elettrotecnica, nell'ottica, nell'illuminotecnica e nella medicina.

Dato che il quarzo è un eccellente dielettrico, la produzione del vetro al quarzo è molto apprezzata nell'ingegneria elettrica e nell'industria elettronica. In queste aree è ampiamente utilizzato anche un sottotipo di vetro ai silicati, il vetro sottovuoto elettrico.

Una breve descrizione della produzione del vetro al quarzo a seconda della sua tipologia:

• Vetro silicato opaco. Questo tipo è costituito da sabbia pura. I prodotti vengono utilizzati per la fabbricazione di apparecchiature da laboratorio. Tali dispositivi sono caratterizzati da resistenza al calore. Tra i prodotti in vetro opaco, i più richiesti sono i coperchi per termocoppie, le attrezzature da laboratorio e le muffole;


• Vetro trasparente per usi tecnici. Nella produzione del vetro tecnico al quarzo viene utilizzato il cristallo di rocca. In alternativa, può essere utilizzata silice sintetica. Questo tipo di vetro è caratterizzato da un'elevata trasparenza. Per le sue caratteristiche, il vetro tecnico ai silicati viene utilizzato nella produzione di apparecchiature radio e fibra ottica;


• Vetro silicato ottico trasparente. Per la sua produzione viene utilizzato uno speciale quarzo ottico puro. Tali materie prime hanno un elevato grado di purezza chimica. Questa proprietà ha fornito il vetro ottico in silicio alta percentuale trasmissione di luce;


• Il vetro legato è vetro ai silicati, durante la produzione del quale sono stati inclusi nella sua composizione additivi leganti;


• Vetro di silice extra pura. Questo è un tipo speciale di quarzo. Contiene un minimo di bolle di gas e altre impurità. Il vetro extra puro è caratterizzato da una maggiore trasmissione della luce. Questa proprietà viene utilizzata per realizzare la fibra ottica. Ampia applicazione Questo tipo di vetro al quarzo è stato trovato nelle apparecchiature spaziali e nella microelettronica. Anche gli strumenti ottici di prima classe non possono fare a meno del vetro silicato particolarmente puro;


• Vetro ceramico. Realizzato in sabbia di quarzo. Ha trovato applicazione nella produzione di elementi e parti resistenti al fuoco. Il vetro ceramico è caratterizzato da un elevato grado di protezione dalle radiazioni radioattive e da una speciale resistenza agli acidi. Il vetro ceramico è famoso anche per la sua resistenza al calore.

Oltre alla produzione di massa, molte fabbriche accettano piccoli ordini individuali. In questo caso, il cliente fornisce i parametri individuali di cui ha bisogno dai prodotti in vetro silicato.

I grezzi di vetro al quarzo possono presentarsi sotto forma di lastre, dischi (rotondi o forma ovale) e piatti. Le fabbriche producono solo prodotti di alta qualità, la cui qualità soddisfa tutti i requisiti di GOST e di altra letteratura normativa.

Questo è un materiale che si ottiene esponendo l'ossido di silicio ad alte temperature. Si distingue dal vetro tradizionale per il suo stato amorfo (n temperatura esatta fusione), che determina le proprietà fondamentali del prodotto. Non può essere trovato punto specifico la fusione e la transizione dallo stato solido a quello liquido nel vetro al quarzo avviene in modo fluido e graduale sotto l'influenza delle alte temperature. Un'altra differenza è che trasmette non solo la luce, ma anche i raggi ultravioletti e infrarossi. La scienza lo spiega con la particolarità della struttura spaziale delle molecole di SiO 2 e il legame di ossigeno tra loro.

Come lo ottieni?

I materiali di partenza sono:

• quarzo di origine pietra;
• strass;
• sabbia di quarzo;
• SiO 2 (ossido di silicio) da produzione artificiale.

Per la produzione vengono utilizzate attrezzature speciali in grado di mantenere la temperatura di fusione superiore a 1500 gradi. E per creare prodotti in vetro al quarzo, è necessaria una fiamma diretta di 1800°C o più. L'officina deve essere mantenuta assolutamente pulita, Inoltre- sterilità. Perché anche una minima quantità di polvere o altre particelle farà sicuramente perdere al prodotto le sue migliori proprietà. Possono lavorare solo persone appositamente formate e certificate. Tutti gli strumenti per la soffiatura del vetro sono realizzati con materiali resistenti al calore. Di solito vengono utilizzati granito e tungsteno.

Il processo di produzione deve essere organizzato in modo tale che l'output sia ottenuto in conformità con i requisiti di GOST 22291-83. Il risultato finale è influenzato non tanto dal metodo di produzione quanto dall'utilizzo di materie prime di alta qualità. Il prodotto può risultare completamente trasparente se per la sua realizzazione è stato utilizzato puro cristallo di rocca. Altre materie prime producono vetro smerigliato o contenente un gran numero di bolle di gas.

Oltre al vetro trasparente e satinato, producono anche vetro colorato. Quando la materia prima principale viene fusa durante il processo di produzione, ad essa viene aggiunto un ossido di un metallo non ferroso. Il derivato del ferro dà Colore blu e l'aggiunta di piombo lo trasforma in cristallo.

Qualità utili del materiale

I principali benefici possono essere raggruppati in tre categorie:

1. Termico. Il materiale è molto resistente a temperature di circa 1200 gradi. Il coefficiente di dilatazione termica del vetro ai silicati è 13-15 volte superiore a quello del vetro normale. Ciò spiega la sua stabilità cambiamenti improvvisi temperature
2. Chimico. Il vetro al quarzo non reagisce in alcun modo agli acidi e agli alcali. Le eccezioni sono gli acidi fosforico e fluoridrico. Ma iniziano a interagire solo a temperature superiori a 300 gradi.
3. Ottico. Il prodotto ha un indice di rifrazione troppo basso. Questo indicatore per il vetro semplice è 150 volte superiore a quello del vetro ai silicati. Pertanto, non solo la luce ordinaria, ma anche i raggi ultravioletti e infrarossi lo attraversano in modo impeccabile.

Marcatura del vetro ottico

GOST 15130-86 propone di separare i vetri di silicato come segue:

• La serie 0 è destinata all'uso in condizioni normali.
• Serie 100 - designazione di un materiale in grado di funzionare con radiazioni ioniche a bassa intensità;
• Serie 200: questo vetro ha proprietà che possono resistere a intense radiazioni ionizzanti.

Inoltre, viene proposta una marcatura basata sulla capacità di trasmettere radiazioni ultraviolette e infrarosse. COSÌ:

• il marchio KU-1 designa prodotti trasparenti e resistenti alle radiazioni;
• KU-2 - vetro trasparente nella parte visibile dell'ultravioletto, ha un debole assorbimento delle onde 170 -250 Nm;
• KV: il vetro ottico di questo marchio si distingue per l'elevata uniformità e trasparenza;
• KUVI - non luminescente, altamente resistente alle radiazioni.

Area di utilizzo

Grazie alle sue proprietà, il vetro ai silicati ha trovato applicazione nell'edilizia; da esso vengono realizzati vetreria da laboratorio, strumenti ottici e parti di apparecchiature elettriche. Il materiale viene utilizzato nella fabbricazione di prodotti refrattari. Inoltre, le materie prime sono indispensabili per la produzione del vetro da osservazione al quarzo. È necessario per il monitoraggio complesso processi tecnologici all'interno degli impianti che operano sotto alte temperature e pressione.

Tuttavia, l'area di utilizzo principale è considerata la produzione di fibra ottica. Per la sua produzione viene utilizzato solo materiale di alta qualità, il cosiddetto vetro al quarzo ottico. Omogeneo e completamente trasparente, trasmette la luce ultravioletta. Oggi questo materiale è utilizzato quasi ovunque. Viene utilizzato per realizzare cavi ottici durevoli per la trasmissione di dati ad alta velocità, lenti ottiche e prismi.

È richiesto anche il vetro al quarzo smerigliato. Le sue proprietà sono abbastanza prezzo basso rendere il materiale particolarmente applicabile in molti ambiti della vita umana. Si tratta di apparecchi di illuminazione e finestre per navi, aerei e missili. Nella petrolchimica e nella produzione ad alta temperatura, il materiale è apprezzato per la sua resistenza agli ambienti aggressivi.

I laboratori scientifici e industriali non possono funzionare correttamente senza vetreria al quarzo trasparente. È necessario per condurre esperimenti chimici con vari reagenti, compresi quelli aggressivi. I tubi sono particolarmente richiesti per misurare i livelli di vari liquidi e conservare acidi e alcali. Sono utilizzati nei dispositivi di riscaldamento elettrico. In tutti i casi Grande importanza hanno le proprietà del materiale silicato per resistere ad alte temperature condizioni di temperatura e resistenza all'aggressione di molti farmaci, nonché la capacità di trasmettere raggi ultravioletti e infrarossi. Le caratteristiche di produzione ci consentono di produrre non solo prodotti industriali e domestici per scopi pratici, ma anche articoli decorativi.

Le proprietà del vetro al quarzo differiscono da quelle del vetro normale. Il vetro al quarzo presenta una serie di vantaggi unici che sono irraggiungibili per altri materiali. Tuttavia, il vetro al quarzo presenta anche alcuni svantaggi.

Proprietà termali

Una proprietà notevole del vetro al quarzo, grazie alla quale ha attirato l'attenzione non solo degli specialisti, ma anche del grande pubblico, è la sua insensibilità agli sbalzi di temperatura.

Questa proprietà diventa ancora più evidente se confrontiamo il comportamento del vetro al quarzo con il comportamento di vetri completamente identici aspetto vetro ordinario. Tutti sanno perfettamente quanto facilmente quest'ultimo si rompa quando cambiamenti improvvisi temperature anche entro limiti contenuti, circa 100°. La minima irregolarità nel riscaldamento del vetro comune è sufficiente perché ne conseguano i risultati più disastrosi.

È quindi del tutto naturale e giustificato lo stupore con cui di solito si osservano per la prima volta i rischiosi esperimenti termici condotti su recipienti chimici in vetro di quarzo. Può essere riscaldato a fuoco rosso senza alcun pericolo, e poi gettato in acqua o annaffiato acqua fredda. Puoi tranquillamente posizionarlo su un fornello rovente o scaldarlo senza griglia sul fuoco nudo. I risultati sono sempre gli stessi, mai una singola crepa.

Questo vantaggio del vetro al quarzo è spiegato dal coefficiente di dilatazione termica basso (e quasi invariato con la temperatura), che è circa 15-20 volte inferiore al CTE del vetro normale. È grazie a ciò che i prodotti in vetro al quarzo possono resistere a sbalzi di temperatura molto bruschi senza rompersi.

Ad esempio, i tubi in quarzo con un diametro di 10-30 mm possono sopportare ripetuti riscaldamenti fino a 800-900 °C e raffreddamento in acqua. Barre di vetro di quarzo, raffreddate da un lato, mantengono sul lato opposto una temperatura di 1500 °C e vengono quindi utilizzate come refrattari. I prodotti in vetro al quarzo a pareti sottili possono resistere al raffreddamento improvviso nell'aria da temperature superiori a 1300 °C e vengono quindi utilizzati con successo per sorgenti luminose ad alta intensità.

Proprietà chimiche

Distintivo proprietà chimica vetro al quarzo: la sua resistenza agli acidi. Solo gli acidi fluoridrico e fosforico sono in grado di reagire con esso. Altri acidi, indipendentemente dalla concentrazione e dalla temperatura, non hanno assolutamente alcun effetto sul vetro al quarzo.

L'acido fluoridrico (fluoridrico, HF) ha un effetto molto più debole sul vetro al quarzo rispetto al vetro normale. La distruzione del quarzo fuso da parte dell'acido fluoridrico è circa 10 volte più lenta della distruzione del vetro comune. Un altro degli acidi agenti sul vetro al quarzo, il fosforico (P2O5), tende a decomporlo solo a temperature superiori a 300°C.

L'abrasivo al quarzo, pur soccombendo all'azione degli acidi fluoridrico e fosforico, risulta completamente insensibile agli altri acidi (nitrico, cloridrico, solforico, acqua regia, ecc.), per questo viene utilizzato con successo in tutti quei casi in cui prodotti a base di sono necessari materiali sufficientemente resistenti agli acidi, in grado di sostituire completamente la costosa vetreria in platino nel campo delle apparecchiature da laboratorio e prodotti ceramici ingombranti e fragili nel campo dell'industria chimica.

A differenza di tutti i tipi di vetro ordinario, senza eccezione, il vetro al quarzo non è assolutamente influenzato acqua pulita e influenze atmosferiche.

Allo stesso tempo, in termini di resistenza agli alcali, soprattutto nelle soluzioni alcaline altamente concentrate, ha approssimativamente lo stesso livello di molti moderni vetri da laboratorio chimico, essendo significativamente inferiore ad alcuni dei vetri più resistenti agli alcali.

Proprietà ottiche

Il quarzo cristallino (minerale) è giustamente considerato una delle sostanze più trasparenti, e va detto che il vetro al quarzo in questo non è molto inferiore ad esso, mostrando un assorbimento molto basso sia nella parte visibile che in quella invisibile dello spettro. I migliori tipi di vetro comune, per quanto trasparenti possano essere, presentano sempre in strati spessi un colore che indica un notevole assorbimento dei raggi visibili. Il modo più semplice per verificarlo è esaminare la parte terminale del tubo di vetro, che per le varietà semplici ha una parte brillante colore verde. Al contrario, il vetro al quarzo, anche in strati molto spessi, non mostra quasi alcuna tinta e assorbe pochissima luce che lo colpisce. Ad esempio, nel caso del vetro al quarzo, attraverso una lastra di 10 cm di spessore ne passeranno 2,25 volte di più. luce visibile che nel caso vetro della finestra. Questa circostanza è stata la ragione per l'utilizzo del quarzo fuso per la costruzione di oblò in dispositivi destinati all'esplorazione delle profondità del mare.

Il vetro al quarzo è il più trasparente tra tutti i vetri ai raggi ultravioletti. Questa proprietà del quarzo viene utilizzata nella produzione di varie sorgenti di luce ultravioletta, ad esempio lampade per sterilizzazione UV, lampade al mercurio, ecc.

Nella parte infrarossa dello spettro, la trasparenza del quarzo è elevata quanto nell'ultravioletto. Pertanto, in combinazione con l'elevata resistenza al calore del vetro al quarzo, viene utilizzato, ad esempio, nella produzione di riscaldatori domestici e industriali varie forme e dimensioni.

Pertanto, la buona trasparenza del vetro al quarzo, intesa con la parola “buona” trasmissione pari o superiore al 90%, si estende su una gamma molto ampia di lunghezze d'onda, in media da 200 a 4000 nanometri.

Nel grafico sottostante potete vedere una caratteristica comparativa dello spettro di trasmissione ottica del vetro al quarzo sintetico Suprasil 300, del vetro ottico BK7 e del vetro ordinario. Lo spettro della luce visibile si trova sul grafico da circa 400 nm a 800 nm.

I dati sulla trasparenza del vetro al quarzo ai raggi ultravioletti corti sono molto contraddittori, il che si spiega con le caratteristiche individuali dei campioni studiati. Il fatto è che la più piccola impurità che penetra nel vetro al quarzo durante il processo di fusione può massimo grado cambiare la sua trasparenza nella parte a onde corte dello spettro.

Permeabilità ai gas

A certe condizioni Il vetro ha permeabilità ai gas, cioè i gas sono in grado di diffondersi (penetrare) attraverso il vetro. L'elio e l'idrogeno hanno la massima permeabilità attraverso il vetro e la velocità di penetrazione dell'idrogeno attraverso il vetro è un ordine di grandezza inferiore a quella dell'elio. Il vetro può essere considerato impenetrabile per argon, ossigeno e azoto, poiché la permeabilità di questi gas è 105 volte inferiore alla permeabilità dell'elio.

La permeabilità ai gas del vetro dipende dal tipo di gas, dalla composizione del vetro e diminuisce con l'aumentare dello spessore della parete e con la diminuzione della temperatura. Più densa è la struttura del vetro e più grande è la molecola del gas, minore è la permeabilità al gas.

Il vetro al quarzo ha la massima permeabilità ai gas; la sua permeabilità ai gas è circa 3*102 volte maggiore rispetto ad altri vetri. La permeabilità del quarzo cristallino è 107 volte inferiore a quella del quarzo fuso.

È interessante conoscere la permeabilità dell'elio attraverso le pareti dei palloni diverse varietà bicchiere Se alla temperatura di 25 °C la pressione iniziale nel pallone era di 10-16 torr (1 torr = 1 mm Hg = 133,322 Pa), alla stessa temperatura la pressione nel pallone aumenterà fino a 10-6 torr da:

I prodotti in vetro di quarzo non sono soggetti a deformazione a temperature fino a 1000° C.

Il vetro al quarzo è un buon dielettrico. La resistenza elettrica del quarzo è nettamente superiore a quella dei migliori vetri ai silicati. Ciò rende il quarzo un materiale eccellente per la realizzazione di elementi isolanti a funzionamento termico.

La densità del vetro al quarzo è 2202±5 kg/m3 (2,202 g/cm3). A seconda della presenza e del contenuto di bolle d'aria, la densità del quarzo fuso può variare da 2,0 a 2,2.