Mai 2002 - n°68
Pourquoi le verre borosilicaté
3,3 est-il indispensable en laboratoire ?
SCHOTT et la verrerie de laboratoire DURAN®
M. Jean-Claude DEHONDT / Mme Christine GUERNIGOU
Tel : 01.40.87.39.65 / Fax : 01.40.87.39.97 / E-mail : ger@schott.fr
/ http://www.schott.fr
Tout a commencé il y a 7000 ans, lors de la surchauffe
du four d’un jeune potier égyptien ; un mélange de sable,
de chaux et de soude qui, sous l’effet de la chaleur, donne naissance
à une glaçure… c’est la découverte du verre
!
Né d’un concours de circonstance, le verre est un produit de fusion
non organique qui se solidifie lors du refroidissement, sans se cristalliser.
Ses principaux composants sont le sable, la soude, l’alumine, la potasse
et la chaux. Mais, dans la fabrication de verre borosilicaté, s'ajoute
un autre élément de première importance : l’acide
borique, dont l’addition permet d’assurer une résistance
chimique extrême et une excellente résistance thermique due à
une expansion thermique très réduite (coefficient de dilatation
minimal).
Il a fallu attendre Otto SCHOTT et la mise au point de ce
verre bien particulier, pour que la chimie puisse accéder à des
territoires qui lui étaient interdits jusqu’alors.
Verre borosilicaté 3,3 (selon la définition internationale DIN/ISO
3585), le verre DURAN® est une marque déposée par SCHOTT Glas.
Ses caractéristiques majeures : une résistance élevée
à la chaleur et aux chocs thermiques, une excellente résistance
aux agents chimiques ainsi qu’une résistance importante aux chocs
mécaniques. Un comportement physique et chimique optimal qui prédestinent
le verre DURAN® ‚ à son utilisation en laboratoire et l’ont
imposé de longue date comme le verre universel de ce secteur, même
dans des conditions extrêmes.
Un comportement chimique remarquable
La résistance chimique du verre DURAN® ‚
est supérieure, même en cas d’exposition prolongée
et pour des températures de plus de 100°C, à celle de la plupart
des métaux et autres matériaux. Sous l’action de l’eau
et des acides, seule une faible quantité d’ions principalement
monovalents se détache du verre. La couche très mince et faiblement
poreuse de gel de silice qui se forme alors à la surface du verre empêche
ensuite d’autres attaques.
La résistance hydrolytique, la résistance aux solutions salines
neutres et acides, aux acides forts, aux mélanges de ces substances ainsi
qu’au chlore, au brome, à l’iode et aux substances organiques,
est très élevée. Seuls l’acide fluorhydrique, les
solutions fluorurées comme par exemple le fluorure d’ammonium,
l’acide phosphorique à haute température et les solutions
alcalines attaquent la surface du verre proportionnellement à l’augmentation
de la concentration et de la température.
Notons que le verre borosilicaté DURAN® ‚ est fabriqué
à partir de matières premières sélectionnées.
Aussi ce verre ne contient-il pratiquement pas d’impuretés, en
particulier aucun métal lourd.
Il n’existe aucun risque de contamination d’une solution à
analyser lors de l’emploi d’un appareillage de laboratoire en DURAN®
, même pour les analyses les plus délicates ou celles de l’ordre
du ppm.
Le verre DURAN® ‚ satisfait aux critères des classes de résistance
suivantes : classe hydrolytique 1 ISO 719-HGB1, classe acide 1, classe alcaline
2, ISO 695-A2.
Résistance hydrolytique
La classe hydrolytique 1 a été déterminée par la méthode de titration en grains d’après la norme DIN 12111. Avec 0,026 ml (0,01 mol/l) de HCI, la consommation d’acide correspond dans le cas du verre DURAN® à un dégagement alcalin de 0,08 mg de Na20 par gramme de grains.
Résistance aux acides
La classe acide 1 est, quant à elle, établie à partir de l’essai de résistance à l’acide d’après la norme DIN 12116. Sur les surfaces de DURAN® ‚ polies au feu, on ne mesure, après 3 heures de cuisson dans de l’acide chlorydrique à 20%, qu’une perte de poids de 0,3 mg / dm2.
Résistance aux alcalins
De même, la classe alcaline 2 est définie à partir de l’essai de résistance aux alcalins d’après la norme DIN 52 322. Sur les surfaces de verre DURAN® ‚ polies au feu, il n’est mesuré qu’une perte de poids de 134 mg/dm2 après 3 heures de cuisson dans une solution d’hydroxyde de sodium concentrée à 1 mol/l.
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Une résistance élevée aux chocs thermiques
Le verre borosilicaté DURAN®, hautement résistant
aux agents chimiques, présente un coefficient de dilatation très
faible et se distingue par une excellente résistance aux chocs thermiques.
Sa plus haute température d’utilisation de courte durée
est de 500°C ; sa résistance aux chocs thermiques est plus de trois
fois supérieure à celle du verre courant. Le coefficient de dilatation
linéaire (à 20/300°C) est de 3,3 x 10 –6/K.
Propriétés optiques
Le verre borosilicaté DURAN®‚ ne présente
pas d’absorption significative dans le spectre visible. Son apparence
est donc claire et incolore, excepté pour les très fortes épaisseurs
(examen axial de tubes) qui prennent un aspect verdâtre.
Notons que pour des travaux sur des substances photosensibles, le verre peut
être teinté en surface au moyen d’un colorant brun à
haut pouvoir de diffusion. Il en résulte une forte absorption dans la
gamme des ondes courtes ; le pic d’absorption des verres teintées
étant de l’ordre de 500 nm.
Dans le domaine spectral d’environ 310-2000 nm, l’absorption du
verre borosilicaté 3,3 est négligeable.
Grâce à ses propriétés chimiques
et physiques exceptionnelles, ce verre est donc, à proprement parler,
prédestiné à une utilisation en laboratoire et en centres
techniques. Outre sa composition chimique même, plusieurs éléments
sont indissociables de la qualité de ce verre borosilicaté 3,3
DURAN® :
- le choix de matières premières hautement sélectionnées
;
- la reproductibilité parfaite dans le temps ;
- un système de contrôle qualité assurant la fabrication
des verres moulés à partir de machines et de moules soumis à
des règles de surveillance permanente et garantissant ainsi une parfaite
régularité des parois…
… un des critères les plus importants pour la sécurité
dans les laboratoires !