Was ist Borosilikatglas 3.3? Eigenschaften und Normen
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On the technical figures: the thermal expansion coefficient, ISO 3585, hydrolytic class 1, and the composition ranges are standard published properties of borosilicate 3.3. The softening point (~820°C), transformation temperature (~525°C) and the ~500°C short-term limit are typical DURAN-type values, so I phrased them as approximate and told the reader to check the manufacturer datasheet, since exact limits vary slightly by maker.
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Was ist Borosilikatglas 3.3? Eigenschaften, Normen und Anwendungen
Kurze Antwort: Borosilikatglas 3.3 ist ein Spezialglas mit besonders geringer Waermeausdehnung. Die 3.3 steht fuer den linearen Waermeausdehnungskoeffizienten von 3,3 x 10^-6 K^-1 (zwischen 20 und 300 Grad Celsius). Diese niedrige Ausdehnung macht das Glas ausserordentlich temperaturwechsel- und chemikalienbestaendig, weshalb es der internationale Standard fuer Laborglas ist, festgelegt in der Norm ISO 3585. Bekannte Marken wie DURAN, Simax und Kimble bestehen aus Borosilikatglas 3.3.
Wer Laborglas kauft, stoesst frueher oder spaeter auf die Angabe Borosilikatglas 3.3. Sie ist kein Marketingbegriff, sondern eine genormte Materialkennzeichnung, die viel darueber aussagt, was ein Glasgeraet aushaelt. Dieser Beitrag erklaert, was die Zahl bedeutet, woraus das Glas besteht, welche Eigenschaften daraus folgen und wo die Grenzen liegen.
Was bedeutet die Zahl 3.3?
Die 3.3 bezeichnet den linearen Waermeausdehnungskoeffizienten des Glases: 3,3 x 10^-6 pro Kelvin, gemessen im Bereich von 20 bis 300 Grad Celsius. Vereinfacht gesagt beschreibt dieser Wert, wie stark sich das Material bei Erwaermung ausdehnt. Je kleiner der Wert, desto weniger arbeitet das Glas bei Temperaturaenderungen und desto geringer sind die inneren Spannungen, die zu Rissen fuehren. Zum Vergleich: gewoehnliches Kalk-Natron-Glas dehnt sich mit rund 9 x 10^-6 K^-1 fast dreimal so stark aus. Genau diese niedrige Ausdehnung ist der Grund fuer die hohe Temperaturwechselbestaendigkeit von Borosilikatglas 3.3.
Woraus besteht Borosilikatglas 3.3?
Der Name verraet die zwei Hauptbestandteile: Silicium und Bor. Ein typisches Borosilikatglas 3.3 setzt sich ungefaehr so zusammen:
- Siliciumdioxid (SiO2)ca. 80 bis 81 %
- Bortrioxid (B2O3)ca. 12 bis 13 %
- Natrium- und Kaliumoxidca. 4 %
- Aluminiumoxid (Al2O3)ca. 2 bis 3 %
Das Bortrioxid ist der entscheidende Zusatz. Es bildet ein sehr stabiles, engmaschiges Netzwerk im Glas und ist der Grund fuer die geringe Waermeausdehnung und die hohe chemische Bestaendigkeit.
Welche Eigenschaften hat Borosilikatglas 3.3?
Aus der Zusammensetzung ergeben sich die Eigenschaften, die das Material fuer den Laboralltag so wertvoll machen:
- Temperaturwechselbestaendigkeit. Das Glas vertraegt ploetzliche Temperaturunterschiede von rund 150 Grad Celsius, ohne zu springen. Ein heisser Kolben kann also deutlich gefahrloser abgestellt oder erhitzt werden als bei einfachem Glas.
- Chemische Bestaendigkeit. Borosilikatglas 3.3 gehoert zur hoechsten hydrolytischen Klasse 1 und widersteht Wasser, den meisten Saeuren, Salzloesungen und organischen Substanzen nahezu vollstaendig.
- Hitzebestaendigkeit. Der Erweichungspunkt liegt bei etwa 820 Grad Celsius, die Transformationstemperatur bei rund 525 Grad Celsius. Fuer den praktischen Gebrauch sind kurzfristig etwa 500 Grad Celsius moeglich.
- Optische Klarheit. Das Glas ist farblos und hochtransparent, was das genaue Ablesen von Fuellstaenden und das Beobachten von Reaktionen erleichtert.
Die massgebliche Norm ist ISO 3585 (in Deutschland DIN ISO 3585), die die Eigenschaften von Borosilikatglas 3.3 definiert. International entspricht das Material dem Typ 1 Klasse A nach ASTM E438.
Borosilikatglas 3.3 im Vergleich zu Kalk-Natron-Glas
Der schnellste Weg, den Nutzen von Borosilikatglas 3.3 zu verstehen, ist der direkte Vergleich mit dem guenstigeren Kalk-Natron-Glas:
| Eigenschaft | Borosilikatglas 3.3 | Kalk-Natron-Glas |
|---|---|---|
| Waermeausdehnungskoeffizient | ca. 3,3 x 10^-6 K^-1 | ca. 9 x 10^-6 K^-1 |
| Temperaturwechselbestaendigkeit | Sehr hoch (rund 150 Grad Celsius) | Gering |
| Chemische Bestaendigkeit | Sehr hoch (hydrolytische Klasse 1) | Maessig |
| Typische Anwendung | Laborglas, Prozesstechnik | Verpackungsglas, einfache Gefaesse |
| Kosten | Hoeher | Niedriger |
Borosilikatglas 3.3 oder 5.0: was ist der Unterschied?
Neben 3.3 gibt es Borosilikatglas 5.0 mit einem etwas hoeheren Waermeausdehnungskoeffizienten von rund 4,9 bis 5,1 x 10^-6 K^-1. Dieses sogenannte Neutralglas wird vor allem fuer pharmazeutische Primaerverpackungen wie Ampullen, Vials und Karpulen eingesetzt. Fuer klassisches Laborglas und Prozessanlagen ist dagegen 3.3 der Standard, weil es die hoechste Temperaturwechselbestaendigkeit bietet.
Wofuer wird Borosilikatglas 3.3 verwendet?
Wegen dieser Kombination aus Hitze- und Chemikalienbestaendigkeit ist Borosilikatglas 3.3 das Standardmaterial fuer nahezu alle wiederverwendbaren Glasgeraete im Labor: Becherglaeser, Erlenmeyerkolben, Rundkolben, Messkolben, Reagenzglaeser, Laborflaschen, Exsikkatoren und Glasrohre. Auch grosse Prozessanlagen, Kuehler und Reaktoren aus Glas bestehen daraus. Ausserhalb des Labors findet man das Material in hitzebestaendigem Kochgeschirr und in der Beleuchtungstechnik.
Grenzen und sicherer Umgang
So robust das Material ist, ein paar Grenzen sollten Sie kennen:
Mit der richtigen Handhabung und schonender Reinigung haelt Borosilikatglas 3.3 viele Jahre. Wie Sie es fleckenfrei und ohne Materialschaeden saeubern, lesen Sie in unserer Anleitung zum Reinigen von Laborglas.
Haeufig gestellte Fragen
Ist Borosilikatglas 3.3 dasselbe wie Pyrex?
Nicht immer. Historisch war Pyrex ein Borosilikatglas, ein Teil des heutigen Pyrex-Konsumgeschirrs besteht jedoch aus gehaertetem Kalk-Natron-Glas. Laborglas-Marken wie DURAN, Simax und Kimble bestehen aus echtem Borosilikatglas 3.3 nach ISO 3585.
Kann man Borosilikatglas 3.3 mit einer Flamme erhitzen?
Ja. Dank der geringen Waermeausdehnung vertraegt Borosilikatglas 3.3 direktes Erhitzen ueber dem Bunsenbrenner und ploetzliche Temperaturunterschiede von rund 150 Grad Celsius, anders als Kalk-Natron-Glas.
Ist Borosilikatglas 3.3 autoklavier- und spuelmaschinenfest?
Ja. Borosilikatglas 3.3 ist autoklavierbar und fuer die Laborspuelmaschine geeignet. Seine hohe hydrolytische Bestaendigkeit (Klasse 1) sorgt dafuer, dass es auch bei wiederholter Reinigung stabil bleibt.
Bis zu welcher Temperatur ist Borosilikatglas 3.3 bestaendig?
Der Erweichungspunkt liegt bei rund 820 Grad Celsius, die praktische Dauergebrauchsgrenze deutlich darunter. Kurzfristig sind etwa 500 Grad Celsius moeglich. Vermeiden Sie rasches Abkuehlen aus hoher Hitze und pruefen Sie stets das Datenblatt des Herstellers.
Welche Chemikalien greifen Borosilikatglas 3.3 an?
Flusssaeure, heisse konzentrierte Phosphorsaeure sowie starke heisse Laugen greifen das Glas an. Gegenueber Wasser, Saeuren, Salzloesungen und organischen Substanzen ist es dagegen sehr bestaendig.
Was ist der Unterschied zwischen Borosilikatglas 3.3 und 5.0?
Borosilikatglas 3.3 (Waermeausdehnungskoeffizient 3,3 x 10^-6 K^-1) ist der Standard fuer Laborglas und Prozesstechnik. Borosilikatglas 5.0 (rund 4,9 bis 5,1 x 10^-6 K^-1) ist ein Neutralglas fuer pharmazeutische Primaerverpackungen wie Ampullen und Vials.
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