معدات اختبار مختبر المواد المقاومة للحرارة المورد العالمي وقفة واحدة

البريد بنا: [email protected]

جميع الاقسام
معلومات الصناعة

الرئيسية /  الأخبار  /  معلومات الصناعة

كل مختبر لديه بوتقة، هل تعرف كيفية استخدامها؟

أكتوبر 15، 2024 0

البوتقة هي وعاء أو وعاء صهر مصنوع من مواد شديدة المقاومة للحرارة (مثل الطين أو الكوارتز أو طين البورسلين أو المعادن التي يصعب صهرها). تستخدم بشكل أساسي في تبخير أو تركيز أو تبلور المحاليل وحرق المواد الصلبة.

البوتقة وطريقة استخدامها

عندما تحتاج المواد الصلبة إلى التسخين على نار عالية، يجب استخدام بوتقة. عند استخدام بوتقة، يتم وضع غطاء البوتقة عادةً بشكل مائل على البوتقة لمنع الجسم الساخن من القفز للخارج والسماح للهواء بالدخول والخروج بحرية لتفاعلات الأكسدة المحتملة. نظرًا لأن قاع البوتقة صغير جدًا، فيجب عادةً وضعه على حامل ثلاثي من الطين لتسخينه مباشرة بالنار. يمكن وضع البوتقة بشكل مستقيم أو مائل على حامل ثلاثي من الحديد، ويمكنك وضعها بنفسك وفقًا لاحتياجات التجربة. بعد تسخين البوتقة، لا ينبغي وضعها على طاولة معدنية باردة على الفور لتجنب كسرها بسبب التبريد السريع. لا ينبغي وضعها على طاولة خشبية على الفور لتجنب حرق الطاولة أو التسبب في حريق. الطريقة الصحيحة هي تركها على حامل ثلاثي من الحديد لتبرد بشكل طبيعي، أو وضعها على شبكة من الأسبستوس لتبرد ببطء. يرجى استخدام ملقط البوتقة لأخذ البوتقة.

1. الاستخدامات الرئيسية:

(1) التبخر أو التركيز أو تبلور المحاليل.

(2) حرق المواد الصلبة.

2. احتياطات الاستخدام:

(1) يمكن تسخينها مباشرة، ولا يمكن تبريدها فجأة بعد التسخين، ويمكن إزالتها باستخدام ملقط البوتقة.

(2) ضع البوتقة على حامل ثلاثي من الحديد عند تسخينها.

(3) حرك أثناء التبخر؛ استخدم الحرارة المتبقية للتبخر عندما يجف تقريبًا.

3. يمكن تقسيم بوتقات الجرافيت إلى ثلاث فئات: بوتقات الجرافيت، وبوتقات الطين، وبوتقات المعدن.

وصف تفصيلي للمباخر المستخدمة عادة في المختبرات

01 بوتقة البلاتين

1728981477367.jpg

البلاتين، المعروف أيضًا باسم الذهب الأبيض، أغلى من الذهب. ويستخدم كثيرًا بسبب خصائصه الممتازة العديدة. يتمتع البلاتين بدرجة انصهار تصل إلى 1774 درجة مئوية وخصائص كيميائية مستقرة. لا يخضع للتغيرات الكيميائية بعد احتراقه في الهواء، ولا يمتص الرطوبة. ولا تؤثر عليه معظم الكواشف الكيميائية تآكليًا.

1. الخصائص:

القدرة على مقاومة التآكل بحمض الهيدروفلوريك وكربونات الفلزات القلوية المنصهرة هي خاصية مهمة للبلاتين تميزه عن الزجاج والخزف. لذلك، غالبًا ما يتم استخدامه في الوزن المحروق بالترسيب، وعينات ذوبان حمض الهيدروفلوريك ومعالجة ذوبان الكربونات. البلاتين متطاير قليلاً في درجات الحرارة العالية ويحتاج إلى تصحيح بعد وقت احتراق طويل. يفقد البلاتين بمساحة 100 سم2 حوالي 1 مجم عند حرقه عند 1200 درجة مئوية لمدة ساعة. البلاتين غير متطاير بشكل أساسي تحت 1 درجة مئوية.

2. يجب أن يتوافق استخدام أدوات البلاتين مع القواعد التالية:

(1) يجب وضع أنظمة صارمة لجمع البلاتين واستخدامه واستهلاكه وإعادة تدويره.

(2) البلاتين ناعم، حتى السبائك التي تحتوي على كمية صغيرة من الروديوم والإيريديوم ناعمة نسبيًا، لذا لا تستخدم الكثير من القوة عند التقاط أدوات البلاتين لتجنب التشوه. عند إزالة المصهور، لا تستخدم أشياء حادة مثل قضبان الزجاج لكشط أدوات البلاتين لتجنب إتلاف الجدار الداخلي؛ لا تضع أدوات البلاتين الساخنة فجأة في الماء البارد لتجنب التشقق. يمكن تصحيح أوعية أو أوعية البلاتين المشوهة باستخدام نموذج مائي يتناسب مع شكلها (ولكن يجب تصحيح أجزاء كربيد البلاتين الهشة بقوة موحدة).

(3) عند تسخين أوعية البلاتين، لا يمكن أن تتلامس مع أي معدن آخر، لأن البلاتين يشكل بسهولة سبائك مع معادن أخرى عند درجات حرارة عالية. لذلك، يجب وضع بوتقات البلاتين على حامل ثلاثي من البلاتين أو دعامة مصنوعة من السيراميك أو الطين أو الكوارتز وما إلى ذلك للحرق. يمكن أيضًا وضعها على صفيحة تسخين كهربائية أو فرن كهربائي بلوح من الأسبستوس للتسخين، ولكن لا يمكن أن تتلامس بشكل مباشر مع ألواح الحديد أو أسلاك الفرن الكهربائي. يجب أن تكون ملقطات البوتقة المستخدمة مغطاة برؤوس من البلاتين. لا يمكن استخدام ملقط النيكل أو الفولاذ المقاوم للصدأ إلا في درجات حرارة منخفضة.

3. طرق تنظيف أوعية البلاتين:

إذا كانت أوعية البلاتين بها بقع، فيمكن معالجتها بحمض الهيدروكلوريك أو حمض النيتريك وحدهما. وإذا لم يكن هذا فعالاً، فيمكن إذابة بيروكسيد البوتاسيوم في وعاء البلاتين بدرجة حرارة أقل لمدة تتراوح بين 5 و10 دقائق، ثم سكب المادة المنصهرة، وغلي وعاء البلاتين في محلول حمض الهيدروكلوريك. وإذا لم ينجح الأمر، فيمكنك محاولة إذابته باستخدام كربونات الصوديوم، أو فركه برفق بالرمل الناعم الرطب (بتمريره عبر منخل مقاس 100 شبكة، أي 0.14 مم).

02 بوتقة الذهب

الدائرة الذهبية.jpg

الذهب أرخص من البلاتين ولا يتآكل بهيدروكسيدات الفلزات القلوية وحمض الهيدروفلوريك، لذلك يستخدم غالبًا كبديل لأواني البلاتين. ومع ذلك، فإن الذهب له نقطة انصهار أقل (1063 درجة مئوية)، لذلك لا يمكنه تحمل الاحتراق في درجات حرارة عالية ويجب استخدامه عمومًا عند درجات حرارة أقل من 700 درجة مئوية. نترات الأمونيوم لها تأثير تآكلي كبير على الذهب، ولا يمكن للماء الملكي أن يتلامس مع أواني الذهب. مبادئ استخدام أواني الذهب هي في الأساس نفس مبادئ استخدام أواني البلاتين.

03 بوتقة فضية

دائرة فضية.jpg

1. مميزات

تعتبر الأواني الفضية رخيصة الثمن نسبيًا ولا تتآكل بفعل هيدروكسيد البوتاسيوم (الصوديوم). وفي الحالة المنصهرة، لا تتآكل إلا قليلاً عند الحافة القريبة من الهواء.

نقطة انصهار الفضة هي 960 درجة مئوية، ودرجة حرارة التشغيل لا تزيد عمومًا عن 750 درجة مئوية. لا يمكن تسخينها مباشرة على النار. بعد التسخين، ستتشكل طبقة من أكسيد الفضة على السطح، وهي غير مستقرة في درجات الحرارة العالية ولكنها مستقرة تحت 200 درجة مئوية. يجب عدم تبريد بوتقة الفضة التي تم إخراجها للتو من درجة الحرارة العالية بالماء البارد على الفور لمنع التشققات.

يتفاعل الفضة بسهولة مع الكبريت لتكوين كبريتيد الفضة، لذلك لا يمكن تحلل المواد المحتوية على الكبريت وحرقها في بوتقة الفضة، ولا يُسمح باستخدام عوامل الكبريتيد القلوية.

يمكن أن تؤدي أملاح المعادن المنصهرة من الألومنيوم والزنك والقصدير والرصاص والزئبق وما إلى ذلك إلى جعل بوتقة الفضة هشة. لا تُستخدم بوتقات الفضة لصهر البوراكس.

عند استخدام تدفق بيروكسيد الصوديوم، فهو مناسب فقط للتلبيد، وليس الصهر.

2. الاستخلاص والغسيل

لا تستخدم الأحماض عند استخلاص المواد المنصهرة، وخاصة الأحماض المركزة. عند تنظيف الأواني الفضية، يمكن استخدام حمض الهيدروكلوريك المخفف قليلاً (1+5)، ولكن ليس من المناسب تسخين الأواني في الحمض لفترة طويلة.

تتغير كتلة بوتقة الفضة بعد الاحتراق، لذا فهي غير مناسبة لوزن الترسبات.

04 بوتقة النيكل

1728982209423.jpg

نقطة انصهار النيكل هي 1450 درجة مئوية، ويتأكسد بسهولة عند حرقه في الهواء، لذلك لا يمكن استخدام بوتقات النيكل للحرق ووزن الترسيب.

يتمتع النيكل بمقاومة جيدة للتآكل بواسطة المواد القلوية، لذلك يتم استخدامه بشكل أساسي في معالجة ذوبان التدفق القلوي في المختبر.

1. التحكم في درجة الحرارة

يمكن صهر المواد القلوية مثل هيدروكسيد الصوديوم وكربونات الصوديوم في بوتقة النيكل، ولا تتجاوز درجة انصهارها عمومًا 700 درجة مئوية. يمكن أيضًا صهر أكسيد الصوديوم في بوتقة النيكل، ولكن يجب أن تكون درجة الحرارة أقل من 500 درجة مئوية ويجب أن يكون الوقت قصيرًا، وإلا فسيكون التآكل خطيرًا، مما يزيد من محتوى أملاح النيكل التي يتم جلبها إلى المحلول وتصبح شوائب في التحديد.

2. اهتمام خاص

لا يجوز استخدام المذيبات الحمضية مثل بيروكسيد البوتاسيوم وكبريتات هيدروجين البوتاسيوم والمذيبات المحتوية على كبريتيدات في بوتقات النيكل. إذا كان من المقرر صهر المركبات المحتوية على الكبريت، فيجب إجراؤها في بيئة مؤكسدة مع بيروكسيد الصوديوم الزائد. يمكن أن تجعل أملاح المعادن من الألومنيوم والزنك والقصدير والرصاص وما إلى ذلك في حالة منصهرة بوتقات النيكل هشة. لا يجوز حرق مركبات الفضة والزئبق والفاناديوم والبوراكس في بوتقات النيكل. يجب حرق بوتقات النيكل الجديدة عند 700 درجة مئوية لعدة دقائق قبل الاستخدام لإزالة بقع الزيت وتكوين طبقة أكسيد على سطحها لإطالة عمرها الافتراضي. يجب أن تكون البوتقات المعالجة باللون الأخضر الداكن أو الرمادي الأسود. بعد ذلك، اغسلها بالماء المغلي قبل كل استخدام. إذا لزم الأمر، أضف كمية صغيرة من حمض الهيدروكلوريك واغليها لبعض الوقت، ثم اغسلها بالماء المقطر وجففها قبل الاستخدام.

05 بوتقة حديدية

1728982496429.jpg

إن استخدام بوتقة الحديد يشبه استخدام بوتقة النيكل، فهي ليست متينة مثل بوتقة النيكل، ولكنها رخيصة الثمن وأكثر ملاءمة لصهر بيروكسيد الصوديوم، والذي يمكن أن يحل محل بوتقة النيكل.

يجب أن يتم تخمير بوتقة الحديد أو بوتقة الفولاذ السليكوني المنخفض قبل الاستخدام. أولاً، يتم نقعها في حمض الهيدروكلوريك المخفف، ثم يتم مسحها برفق بورق صنفرة ناعم، ثم يتم شطفها بالماء الساخن، ثم يتم نقعها في محلول مختلط من حمض الكبريتيك بنسبة 5% + حمض النيتريك بنسبة 1% لعدة دقائق، ثم يتم غسلها بالماء وتجفيفها وحرقها عند درجة حرارة 300~400 درجة مئوية لمدة 10 دقائق.

06 بوتقة بولي تترافلورو إيثيلين

聚四氟乙烯坩埚.jpg

1. مميزات

بولي تترافلورو إيثيلين هو بلاستيك حراري ذو لون أبيض وملمس شمعي وخصائص كيميائية مستقرة ومقاومة جيدة للحرارة وقوة ميكانيكية جيدة ودرجة حرارة عمل قصوى تبلغ 250 درجة مئوية.

يستخدم بشكل عام في درجات حرارة أقل من 200 درجة مئوية، ويمكنه استبدال أدوات البلاتين للتعامل مع حمض الهيدروفلوريك.

باستثناء الصوديوم المنصهر والفلور السائل، فإنه قادر على مقاومة التآكل الناتج عن جميع الأحماض المركزة والقلويات والمؤكسدات القوية. ولا يتغير حتى عند غليه في الماء الملكي. ويمكن أن نطلق عليه "ملك" المواد البلاستيكية من حيث مقاومة التآكل.

تُستخدم أوعية البولي تترافلوروإيثيلين ذات الأغطية المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ في المعالجة الحرارية تحت الضغط لعينات المعادن وهضم المواد البيولوجية. يتمتع البولي تترافلوروإيثيلين بخصائص عزل كهربائي جيدة ويمكن قطعه ومعالجته.

2. اهتمام خاص

لكنها تتحلل بسرعة عند درجات حرارة أعلى من 415 درجة مئوية وتطلق غاز البيرفلوروإيزو بوتيلين السام.

07بوتقة من البورسلين

陶瓷坩埚.jpg

إن الأواني الخزفية المستخدمة في المختبرات هي في الواقع فخاريات مزججة. وهي تتمتع بنقطة انصهار عالية (1410 درجة مئوية) ويمكنها تحمل الحرق بدرجات حرارة عالية. على سبيل المثال، يمكن تسخين أواني الخزف إلى 1200 درجة مئوية. بعد الحرق، تتغير كتلتها قليلاً جدًا، لذلك غالبًا ما تستخدم لحرق ووزن الترسيب. يمكن لأواني الخزف عالية الجودة التعامل مع العينات في ظروف محكمة الغلق.

الملاحظات:

معامل التمدد الحراري للأواني الخزفية المستخدمة في المختبرات هو (3~4)×10-6. يجب أن تتجنب الأواني الخزفية ذات الجدران السميكة التغيرات المفاجئة في درجات الحرارة والتسخين غير المتساوي أثناء عمليات التبخر والحرق عالية الحرارة لمنع التشقق.

إن أوعية البورسلين أكثر استقرارًا في التعامل مع المواد الكيميائية مثل الأحماض والقلويات مقارنة بالأوعية الزجاجية، ولكنها لا تتلامس مع حمض الهيدروفلوريك. كما أن أوعية البورسلين ليست مقاومة للتآكل بسبب الصودا الكاوية وكربونات الصوديوم، وخاصة عمليات الصهر الخاصة بها.

إن استخدام بعض المواد التي لا تتفاعل مع البورسلين، مثل مسحوق MgO وC، كمواد مالئة، واستخدام ورق الترشيح الكمي لتغليف المواد القلوية في بوتقة البورسلين لصهر ومعالجة عينات السيليكات يمكن أن يحل محل منتجات البلاتين جزئيًا. تتمتع أوعية البورسلين بخصائص ميكانيكية قوية وهي رخيصة الثمن، لذا فهي تستخدم على نطاق واسع.

08بوتقة كوروندوم

刚玉坩埚.jpg

يعتبر الكوراندوم الطبيعي عبارة عن أكسيد الألومنيوم النقي تقريبًا. يتم تصنيع الكوراندوم الصناعي عن طريق التلدين عالي الحرارة للأكسيد النقي. إنه مقاوم لدرجات الحرارة العالية، وله نقطة انصهار تبلغ 2045 درجة مئوية، وله صلابة عالية، ومقاوم للتآكل بدرجة كبيرة للأحماض والقلويات.

الاحتياطات:

يمكن استخدام بوتقات الكوراندوم لصهر وتلبيد بعض التدفقات القلوية، ولكن يجب ألا تكون درجة الحرارة مرتفعة للغاية ويجب أن يكون الوقت قصيرًا قدر الإمكان. في بعض الحالات، يمكن أن تحل محل بوتقات النيكل والبلاتين، ولكن لا يمكن استخدامها عند قياس الألومنيوم حيث يتداخل الألومنيوم مع القياس.

09بوتقات كوروندوم

石玉坩埚.png

يتم تصنيع زجاج الكوارتز الشفاف عن طريق صهر بلورات شفافة عديمة اللون طبيعية بدرجة حرارة عالية. يتم تصنيع الكوارتز الشفاف من عروق الكوارتز النقية الطبيعية أو رمل الكوارتز. إنه شفاف لأنه يحتوي على العديد من الفقاعات التي لا تستنفد أثناء الصهر. الخصائص الفيزيائية والكيميائية لزجاج الكوارتز الشفاف أفضل من خصائص الكوارتز الشفاف. يستخدم بشكل أساسي في تصنيع أدوات الزجاج المعملية والأجهزة البصرية.

إن معامل التمدد الحراري للزجاج الكوارتز صغير جدًا (5.5×10-7)، وهو ما يعادل خمس معامل التمدد الحراري للزجاج فائق الصلابة.

لذلك، يمكنه تحمل التسخين والتبريد السريعين. بعد تسخين زجاج الكوارتز الشفاف إلى درجة حرارة حمراء، لن ينفجر عند وضعه في الماء البارد.

تبلغ درجة حرارة تليين زجاج الكوارتز 1650 درجة مئوية، مما يجعله مقاومًا لدرجات الحرارة العالية.

تُستخدم بوتقات الكوارتز غالبًا لصهر المواد الحمضية وثيوكبريتات الصوديوم، ويجب ألا تتجاوز درجة حرارة الاستخدام 1100 درجة مئوية. تتمتع بمقاومة حمضية جيدة جدًا. باستثناء حمض الهيدروفلوريك وحمض الفوسفوريك، نادرًا ما يتفاعل أي تركيز من الأحماض مع زجاج الكوارتز حتى في درجات الحرارة العالية.

لا يقاوم زجاج الكوارتز التآكل بحمض الهيدروفلوريك، ولكن حمض الفوسفوريك يمكن أن يتفاعل معه أيضًا عند درجات حرارة أعلى من 150 درجة مئوية. يمكن للمحاليل القلوية القوية بما في ذلك كربونات المعادن القلوية أن تتسبب أيضًا في تآكل الكوارتز، ولكن التآكل يكون بطيئًا في درجة حرارة الغرفة، ويتسارع التآكل عندما ترتفع درجة الحرارة.

الأدوات المصنوعة من زجاج الكوارتز تشبه الأدوات الزجاجية من حيث المظهر، فهي عديمة اللون وشفافة، ولكنها أغلى ثمنا وأكثر هشاشة وأسهل كسرا من الأدوات الزجاجية. يجب توخي عناية خاصة عند استخدامها. عادة ما يتم تخزينها بشكل منفصل عن الأدوات الزجاجية والحفاظ عليها بشكل صحيح.

استخدام الأواني الفخارية في الكيمياء التحليلية

تُستخدم عادةً أوعية خزفية بسعة تتراوح من 10 إلى 15 مل في التحليل الكمي للكيمياء التحليلية. تُستخدم عمومًا لجعل المحلل يتفاعل بشكل كامل عند درجة حرارة عالية، ثم يتم قياسه كميًا من خلال الفرق في الكتلة قبل وبعد ذلك.

السيراميك مادة ماصة للرطوبة، لذا من أجل تقليل الأخطاء، يجب تجفيف البوتقة بدقة قبل الاستخدام ووزنها على ميزان تحليلي. في بعض الأحيان يتم ترشيح المحلل باستخدام ورق ترشيح خالٍ من الرماد ووضعه في البوتقة مع ورق الترشيح؛ يتحلل ورق الترشيح هذا تمامًا في بيئة ذات درجة حرارة عالية ولا يؤثر على النتيجة. بعد المعالجة بدرجات حرارة عالية، يتم تجفيف البوتقة ومحتوياتها وتبريدها في مجفف خاص ثم وزنها باستخدام ملقط بوتقة نظيف طوال العملية.