Historia [ editar ]
El vidrio borosilicato fue desarrollado por primera vez por el fabricante alemán de vidrios Otto Schott a finales del siglo XIX. Otto Schott es también fundador de la actual SCHOTT AG , que ha vendido vidrio borosilicato bajo la marca DURAN desde 1893. Otro fabricante de DURAN es el Grupo DURAN. Después de que Corning Glass Works introdujera Pyrex en 1915, el nombre se convirtió en sinónimo de vidrio borosilicato en el mundo de habla inglesa. Sin embargo, el vidrio de borosilicato es el nombre de una familia de vidrio con varios miembros adaptando propósitos completamente diferentes. Hoy más común es el vidrio de borosilicato 3.3 como SCHOTT Duran y Pyrex de Corning .
El fabricante europeo de Pyrex, Arc International , utiliza vidrio borosilicato en sus productos de cocina de cristal Pyrex; [1] sin embargo, el fabricante de los EEUU de los utensilios de cocina de Pyrex utiliza el cristal soda-lima templado . [2] Por lo tanto, Pyrex puede referirse a vidrio de sodio-cal o vidrio de borosilicato cuando se habla de cristalería de cocina, mientras Pyrex, Bomex, Duran, TGI y Simax se refieren a vidrio de borosilicato cuando se habla de vidrio de laboratorio . La diferencia real es la marca registrada y la compañía que posee el nombre de Pyrex. La mercancía Corning original hecha de vidrio de borosilicato se registró en letras mayúsculas (PYREX). Cuando se vendió la división de utensilios de cocina, la marca se cambió a minúsculas (pyrex) y se cambió a vidrio de sodio-cal de baja expansión térmica. La parte inferior de los nuevos utensilios de cocina y los utensilios de cocina viejos pueden ser inspeccionados para una diferencia inmediata. [ Citación necesaria ] La división científica de Pyrex siempre ha estado utilizando vidrio de borosilicato. [ Cita requerida ]
Además del cuarzo , el carbonato de sodio y el óxido de aluminio tradicionalmente utilizados en la fabricación de vidrio, el boro se utiliza en la fabricación de vidrio de borosilicato. La composición del vidrio de borosilicato de baja expansión, tal como las gafas de laboratorio mencionadas anteriormente, es de aproximadamente 80% de sílice , 13% de óxido de boro , 4% de óxido de sodio y 12-13% de óxido de aluminio. Aunque es más difícil de fabricar que el vidrio tradicional debido a la alta temperatura de fusión requerida (Corning llevó a cabo una renovación importante de sus operaciones para fabricarla), es económico producir. Su durabilidad superior, resistencia química y térmica encuentra un excelente uso en equipos de laboratorio químico , utensilios de cocina, iluminación y, en ciertos casos, ventanas.
Características físicas [ editar ]
El tipo común de vidrio de borosilicato usado para cristalería de laboratorio tiene un coeficiente de expansión térmica muy bajo (3,3 x 10 -6 K -1 ), [4] aproximadamente un tercio del vidrio de sodio-cal ordinario. Esto reduce las tensiones materiales causadas por los gradientes de temperatura, lo que hace que el borosilicato sea un tipo de vidrio más adecuado para ciertas aplicaciones (ver abajo). El cuarzo fundido es aún mejor a este respecto (teniendo una expansión térmica quince veces menor que el vidrio sosa-cal), sin embargo la dificultad de trabajar con cuarzo fundido hace que el cuarzo sea mucho más caro; El vidrio de borosilicato es un compromiso de bajo costo. Si bien es más resistente al choque térmico que otros tipos de vidrio, el vidrio de borosilicato puede todavía agrietarse o romperse cuando se somete a variaciones de temperatura rápidas o desiguales. Cuando se rompe, el vidrio borosilicato tiende a agrietarse en pedazos grandes en lugar de romperse (se romperá en lugar de astillarse). [5]
El punto de reblandecimiento (temperatura a la cual la viscosidad es aproximadamente 10,76 poise ) del tipo 7740 Pyrex es 820 ° C (1,510 ° F). [6]
El vidrio de borosilicato es menos denso (alrededor de 2,23 g / cm 3 ) que el cristal de sodio-cal típico debido a la baja masa atómica de boro.
El diferencial de temperatura que el vidrio de borosilicato puede soportar antes de fracturarse es de aproximadamente 165 ° C (329 ° F). Esto se compara bien con el vidrio de sodio-cal, que sólo puede resistir un cambio de temperatura de 37 ° C (99 ° F) y es por eso que los utensilios de cocina típicos hechos de vidrio soda-cal tradicional se romperán si un recipiente que contiene agua hirviendo se coloca sobre hielo, Pyrex u otro laboratorio de vidrio de borosilicato no. [7]
Ópticamente, los vasos de borosilicato son copas de copa con baja dispersión ( números Abbe alrededor de 65) e índices de refracción relativamente bajos (1,51-1,54 a través del rango visible).
Uso [ editar ]
El vidrio de borosilicato tiene una amplia variedad de usos que van desde utensilios de cocina a equipos de laboratorio, así como un componente de productos de alta calidad, tales como dispositivos médicos implantables y dispositivos utilizados en la exploración espacial
Salud y ciencia [ editar ]
Además, la tubería de borosilicato se utiliza como materia prima para la producción de envases de fármacos parenterales, tales como viales y jeringas precargadas, ası como ampollas y cartuchos dentales . La resistencia química del vidrio de borosilicato minimiza la migración de iones de sodio de la matriz de vidrio, por lo que es muy adecuado para aplicaciones de fármacos inyectables. Este tipo de vidrio es típicamente referido como USP / EP JP Tipo I. Casi todos los cristales de laboratorio modernos están hechos de vidrio de borosilicato. Es ampliamente utilizado en esta aplicación debido a su resistencia química y térmica y buena claridad óptica, pero el vidrio puede reaccionar con hidruro de sodio al calentarlo para producir borohidruro de sodio , un agente reductor de laboratorio común. El cuarzo fundido también se encuentra en algunos equipos de laboratorio cuando se requiere su punto de fusión superior y la transmisión de UV (por ejemplo, para forros tubulares y cubetas de UV), pero el costo y la dificultad de trabajar con cuarzo lo hacen excesivo para la mayoría del equipo de laboratorio.
El borosilicato es ampliamente utilizado en dispositivos médicos implantables tales como ojos protésicos, articulaciones artificiales de cadera, cementos óseos, materiales compuestos dentales (rellenos blancos) e incluso en implantes mamarios .
Muchos dispositivos implantables se benefician de las ventajas únicas de la encapsulación del vidrio de borosilicato. Las aplicaciones incluyen dispositivos de rastreo veterinario , neuroestimuladores para el tratamiento de la epilepsia, bombas de fármacos implantables, implantes cocleares y sensores fisiológicos. [10]
