Respecto al cuarzo

Independientemente del proveedor, todo el cuarzo fundido utilizado en la cristalería ICP (sin importar el fabricante) comienza su vida como arena, la mayoría de la cual es extraída por Unimin Corporation. En general, los tubos, varillas y placas de cuarzo utilizados en ICP y material de laboratorio en general se fabrican utilizando uno de dos procesos de fabricación diferentes: fusión eléctrica y fusión por llama. La fusión eléctrica implica el calentamiento de la materia prima (arena) en un crisol calentado eléctricamente encaramado sobre una torre de cinco pisos. A medida que el cuarzo fundido sale del crisol, viaja a través de un orificio de una dimensión específica y alrededor de un «pasador», también de una dimensión específica, lo que da como resultado una tubería de la dimensión y tolerancia deseadas. La mayor parte del cuarzo que utiliza Precision Glassblowing se fabrica mediante el proceso de fusión eléctrica. La fusión de llamas implica la introducción de arena en una llama de hidrógeno / oxígeno. Al introducirla en la llama, la arena se derrite y se acumula en una varilla que se retira lentamente de la llama, lo que da como resultado un lingote de cuarzo sólido. El soplado de vidrio de precisión utiliza un cuarzo de alta calidad que se produce mediante un proceso de tres pasos que da como resultado un tubo de cuarzo con dimensiones consistentes y excelente claridad.

Desvitrificación

El cuarzo existe en un estado de desequilibrio. La estructura atómica del vidrio de cuarzo es un laberinto caótico de átomos y enlaces atómicos. La desvitrificación es simplemente los átomos de cuarzo que se reorganizan en una estructura cristalina ordenada. El cuarzo solo existe como un material liso y transparente porque, durante el proceso de fabricación, los átomos tienen dificultades para reorganizarse en un patrón ordenado antes de que el material fundido se enfríe y se convierta en un material sólido. La desvitirificación es causada principalmente por dos factores: contaminación y atmósfera. La contaminación, en lo que respecta a la desvitrificación del cuarzo, generalmente se refiere a la introducción de álcali en el cuarzo. Los álcalis incluyen sodio, potasio y litio y generalmente se introducen en la antorcha como resultado del contacto con los aceites presentes en la piel. Afortunadamente, simplemente tocar el cuarzo no necesariamente promoverá la desvitrificación. Debe estar presente un catalizador para iniciar el proceso. En el caso del cuarzo, el catalizador es el calor, específicamente 1000 grados C. Es interesante notar que también se puede introducir contaminación al cuarzo a través del agua. Las gotas de agua sobre la superficie del cuarzo pueden atraer contaminantes y, cuando se secan, los contaminantes pueden permanecer en la superficie del cuarzo.

La atmósfera también tiene un impacto en la desvitrificación. El cuarzo se fabrica en vacío parcial y, como tal, tiene un déficit de oxígeno. Para volver a cristalizar, el cuarzo requiere una estequiometría más perfecta (una proporción de 1: 2 de silicio a oxígeno en el cuarzo). Como la atmósfera contiene una buena cantidad de oxígeno, siempre hay oxígeno presente para promover la desvitrificación, pero agregar oxígeno adicional hará que el cuarzo se desvitrifique más rápido. La temperatura también juega un papel obvio en la desvitrificación. Como las altas temperaturas son necesarias para provocar la desvitrificación, cuanto más alta sea la temperatura, más rápido se desvitrificará el cuarzo. Esto explica por qué las antorchas utilizadas en aplicaciones de alta temperatura, como los laboratorios de aceite, tienden a desvitrificar más rápido que las utilizadas en los laboratorios de agua.

Cambiar a una antorcha que incorpore diferentes materiales para el escudo exterior es la solución definitiva para aquellas aplicaciones más susceptibles a la solarización. Varios fabricantes de equipos originales ofrecen una antorcha «orgánica» que tiene un escudo exterior hecho de cuarzo que resiste la desvitrificación. Este tubo es un poco más caro que el tubo de cuarzo estándar, pero si prolonga la vida útil de la antorcha, puede resultar más barato a largo plazo que usar una antorcha estándar. Si utiliza productos orgánicos, consulte con su representante de ventas para ver si su antorcha está disponible en una versión de metales de desgaste.

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Solarización

Para los usuarios que ejecutan productos orgánicos en configuraciones de alta potencia, verán una forma diferente de desvitrificación llamada solarización. Nuevamente, este es un fenómeno natural / normal del vidrio. Aunque Precision usa tubos de cuarzo con la mayor pureza disponible con> 99,95% de pureza (contenido total de metal publicado <20 ppm en peso), hay hasta un 0,05% de impureza. Cuando esta cantidad microscópica de impureza dentro del vidrio se somete a rayos ultravioleta profundos (como sucedería cuando se procesan orgánicos) en un ambiente de alta temperatura (alta potencia para procesar orgánicos), las impurezas metálicas microscópicas absorben la energía ultravioleta, causando desvitrificación localizada en estos sitios específicos. . Este vidrio desvitrificado tiene un coeficiente de expansión térmica diferente al del vidrio circundante y produce «grietas por tensión» microscópicas a medida que la antorcha se calienta y enfría. Este proceso es un resultado natural e inevitable cuando se operan antorchas en las condiciones inherentes a los orgánicos. Esta evolución se puede agravar limpiando la antorcha. Las pequeñas grietas, o enlaces rotos en el SiO2, creados por la solarización, se unen fácilmente con el componente de hidrógeno de la mayoría de las soluciones utilizadas para limpiar antorchas como el hidrocloruro.