PROJEKT OPERAČNÍHO PROGRAMU VZDĚLÁVÁNÍ PRO KONKURENCESCHOPNOST
MODERNIZACE VÝUKY NOVĚ ZŘÍZENÉHO ATELIÉRU DESIGNU SKLA REGISTRAČNÍ ČÍSLO CZ.1.07/2.2.00/15.0451
LABORATORNÍ METODY JAROSLAVA JÁČOVÁ, JAROSLAVA HŘEBÍČKOVÁ
VÝVOJ TOHOTO UČEBNÍHO TEXTU JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY
O projektu
Učební text byl vyvinut v rámci projektu Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost „Modernizace výuky nově zřízeného Ateliéru designu skla“, registrační číslo CZ.1.07/2.2.00/15.0451, jehož příjemcem je Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně. Cílem projektu je vytvoření inovativní podpory vzdělávání s multimediálními prvky, zaměřené na nové postupy a poznatky v oblasti designu skla a jeho aplikací. Realizace projektu vytvoří podmínky pro rozvoj Atelieru designu skla v rámci studijního programu Výtvarná umění na Fakultě multimediálních komunikací UTB ve Zlíně. Projekt je určen pro studenty třech akreditovaných studijních oborů v bakalářském a navazujícím magisterském studiu v prezenční i kombinované formě. Projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
Abstrakt
Tento učební text seznamuje studenty s obecnými základy laboratorních prací a jejich aplikacemi pro stanovování fyzikálně-chemických vlastností skel a jejich surovin. Obsahuje návody k provedení příslušných analýz, postup a způsob zpracování výsledků do laboratorních protokolů, včetně pokynů pro dodržování zásad bezpečnosti práce.
Cílová skupina
Učební text je určen pro posluchače 2. ročníku bakalářského studia studijního programu Výtvarná umění, studijního oboru Multimedia a design, ateliéru Design skla na Fakultě multimediálních komunikací Univerzity Tomáše Bati ve Zlíně. Předpokladem jsou středoškolské znalosti fyziky a chemie, rovněž je potřeba absolvovat vysokoškolský předmět Technologie zpracování skla, navazující na Technologické disciplíny a vlastnosti materiálů.
Obsah
1
Laboratorní metody I .............................................................................................. 4 1.1
1.1.1
Základy práce v laboratoři........................................................................ 4
1.1.2
Zpracování výsledků do laboratorních protokolů ...................................... 4
1.1.3
Bezpečnost práce v chemické laboratoři.................................................. 5
1.1.4
Nakládání s chemickými látkami a přípravky............................................ 7
1.2
Roztoky ........................................................................................................ 23
1.2.1
Koncentrace roztoků .............................................................................. 23
1.2.2
Ředění roztoků ...................................................................................... 25
1.3
Stanovení pH roztoků ................................................................................... 27
1.3.1
pH.......................................................................................................... 27
1.3.2
Metody určování pH roztoků .................................................................. 27
1.3.3
Neutralizace .......................................................................................... 28
1.3.4
Hydrolýza solí ........................................................................................ 29
1.4
Sklářský kmen I ............................................................................................ 30
1.4.1
Sklářský kmen ....................................................................................... 30
1.4.2
Sklářský písek ....................................................................................... 31
1.4.3
Stanovení vlhkosti sklářského kmene .................................................... 32
1.5
Sklářský kmen II ........................................................................................... 33
1.5.1
Stanovení ztrát sklářských surovin žíháním ........................................... 33
1.5.2
Výpočet složení sklářského kmene ........................................................ 34
1.6 2
Úvod do předmětu .......................................................................................... 4
Alkalita sklářského kmene ............................................................................ 35
Laboratorní metody II ........................................................................................... 37 2.1
Sklářské suroviny a jejich identifikace I (suroviny rozpustné ve vodě) ........... 37
2.2
Sklářské suroviny a jejich identifikace II (suroviny nerozpustné ve vodě) ...... 39
2.3
Stanovení obsahu Fe2O3 ve vápenci............................................................. 41
2.4
Hydrolytická odolnost skel ............................................................................ 43
2.5
Teplotní roztažnost a hustota skla ................................................................ 45
2.5.1
Teplotní roztažnost ................................................................................ 45
2.5.2
Hustota skel ........................................................................................... 48
2.6
Index lomu skla, vnitřní napětí ...................................................................... 50
2.6.1
Index lomu skla...................................................................................... 50
2.6.2
Vnitřní napětí ......................................................................................... 52
Seznam literatury ........................................................................................................ 55 Seznam obrázků ......................................................................................................... 56
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky
1 Laboratorní metody I 1.1 Úvod do předmětu Studijní cíle: Po absolvování této laboratorní práce bude student způsobilý pro práci v laboratoři, bude schopen pod vedením vyučujícího samostatně pracovat na jednotlivých úkolech a přehledně zpracovávat výsledky do laboratorních protokolů. Klíčová slova: bezpečnost práce v laboratoři, laboratorní s chemickými látkami, piktogram, bezpečnostní list
protokoly,
nakládání
Potřebný čas: 4 hodiny
1.1.1 Základy práce v laboratoři Do laboratoře vstupte přezuti, oblečte si laboratorní plášť a řádně si jej zapněte. Dlouhé vlasy sepněte do culíku. V laboratoři nejezte, nepijte, nekuřte, dbejte pokynů vyučujícího. Pohybujte se s rozvahou. Výsledky a poznámky k jednotlivým úlohám si zapisujte do laboratorního deníku, budou vám podkladem k napsání protokolu. Před odchodem z laboratoře si vždy umyjte ruce. Všechny úrazy hlaste vyučujícímu. Jste–li těhotná, uvědomte vyučujícího.
1.1.2 Zpracování výsledků do laboratorních protokolů Laboratorní protokol je dokladem o provedené práci. Napište jej proto přehledně tak, aby byl kdokoli schopen podle něj analýzu zopakovat a došel ke stejnému výsledku. Protokol vždy napište co nejdříve po absolvování daného cvičení, odevzdejte jej při následujícím cvičení. Pro každé laboratorní cvičení použijte nový arch papíru. Dodržujte stále stejnou, vámi zvolenou, úpravu (viz obr. 1). Do části Princip napište, jak daná metoda funguje, případně proč se hodí právě pro stanovení daného parametru. S principem vám pomůže teoretický úvod, kterým je zahájeno každé cvičení. Používáte-li při provádění úkolu nějakou aparaturu, nakreslete ji do části Nákres. Nezapomeňte popsat jednotlivé součásti aparatury! V Postupu přesně popište, jak postupovat při realizaci toho kterého úkolu, nejlépe v bodech. Do Výsledků a výpočtů napište, co jste naměřili, navážili apod. a všechny výpočty, které jste použili. Nejdůležitější částí protokolu je Závěr. Musí obsahovat nejen to, co vám vyšlo, ale i komentář výsledku (co z něj vyplývá; co to znamená; případně proč vám stanovení vyšlo jinak, než mělo).
4
Laboratorní cvičení č. …. Téma cvičení
Vypracoval/a: Spolupracoval/a: Datum:
Princip: Nákres: Postup: Výsledky a výpočty: Závěr: Obr. 1: Laboratorní protokol
1.1.3 Bezpečnost práce v chemické laboratoři V laboratoři používejte tyto ochranné pomůcky: a) přezůvky b) plášť c) brýle d) rukavice e) štít f) V laboratoři nejezte, nepijte (abyste zabránili záměně pití/jídla s chemikálií a tím i otravě), nekuřte (hrozí výbuch hořlavin, vnášení škodlivin do úst). Práce s žíravinami a) Při ředění žíravin vždy lijte kyselinu/hydroxid do vody a vydatně míchejte b) Při zasažení žíravinou postupujte následovně: a. kyseliny i. polití kůže – omyjte vodou (až 20 min), případně neutralizujte slabou zásadou (soda nebo mýdlo) ii. vniknutí do oka – co nejrychleji vymyjte proudem vody (20 min), vyhledejte lékaře. Do oka nic nelijte! iii. požití – pokud se napijete kyseliny, vypijte co nejvíce vody. Nevyvolávejte zvracení!
5
b. hydroxidy i. polití kůže – omyjte vodou (až 20 min), případně neutralizujte slabou kyselinou (citrónová nebo octová) ii. vniknutí do oka – co nejrychleji vymyjte proudem vody (20 min), vyhledejte lékaře. Do oka nic nelijte! iii. požití – pokud se napijete hydroxidu, vypijte co nejvíce vody. Nevyvolávejte zvracení! Práce s plyny a těkavými látkami a) S plyny a těkavými látkami pracujte v digestoři. Dbejte na to, aby byl odtah digestoře zapnutý. Přední dvířka digestoře stáhněte tak, abyste před obličejem měli sklo, zatímco ruce budete mít v digestoři. b) Při vdechnutí plynů vyveďte postiženého ven na vzduch, hoďte přes něj bundu, aby mu nebylo zima. Vezměte si s sebou mobilní telefon pro případ, že by se jeho zdravotní stav náhle zhoršil. Nenechte jej venku samotného! Práce s toxickými látkami S toxickými látkami budete pracovat jen výjimečně, v souladu s pokyny cvičícího. V případě požití či vniknutí toxické látky do oka či do rány postupujte podle údajů v bezpečnostním listě dané látky. Práce s kahanem a) Pokud odcházíte od zapáleného kahanu, přepněte jeho plamen na svítivý. Nejde-li to, raději kahan vypněte. b) Zahříváte-li nad kahanem roztok ve zkumavce, nikdy zkumavku nedržte v ruce, použijte držáku. Do zkumavky nalijte roztok do výšky maximálně 2 cm, vložte do plamene v dolní třetině zkumavky. Při zahřívání zkumavkou pohybujte, aby nedošlo k utajenému varu. Ústí zkumavky vždy nasměrujte proti zdi!(Viz obr. 2)
Obr. 2: Zahřívání roztoků ve zkumavce [1]
Práce s píckou (Hot box) Pícka vytemperovaná na 1000°C je rozžhavená do rudého žáru. Pokud do ní vkládáte či z ní vyjímáte kelímky, použijte rukavice a dlouhé kleště. Práce se sušárnou Sušárna je nejčastěji vytemperována na 105°C. Pokud z ní vytahujete chemické nádobí, použijte kleště a/nebo rukavice. Pozor! Teplé a studené sklo vypadá stejně!
6
Ošetření popálenin Popáleniny I. stupně (kůže je horká a zarudlá) intenzivně chlaďte proudem studené vody (alespoň 20 min). Popáleniny vyššího stupně (objeví se puchýřky naplněné tekutinou, odhalí se maso či kůže zčerná) překryjte sterilní gázou a vyhledejte lékaře. Požár Hasební zásah musí být úměrný velikosti požáru! a) Hoří-li roztok v kádince, kádinku přikryjte (zamezíte tak přístupu vzduchu a oheň samovolně zhasne) nebo ji nechejte dohořet. Nepoužívejte hasicí přístroj. Tlak hasiva by kádinku odmrštil, ta by se rozbila, a požár by se jen rozšířil! b) Hoří-li kapalina rozlitá na pracovním stole, hoďte přes ni mokrý hadr. c) Hoří-li spolužákovi plášť, sundejte mu jej. Nejde-li to, hoďte přes něj jiný, mokrý plášť. d) Požár větších než výše uvedených rozměrů haste hasicími přístroji. V laboratoři jsou hasicí přístroje sněhové a práškové. Vodní hasicí přístroj v laboratoři není, neboť je zde mnoho elektrických přístrojů a chemikálií, které by s vodou reagovaly, a požár by se rozšířil. Vymkne-li se požár kontrole, zahajte evakuaci školy. Pokuste se vynést hořlavé látky. Vypněte plyn a elektrický proud. Zavřete okna a dveře (zejména ty protipožární). Zasažení elektrickým proudem Dojde-li k úrazu elektrickým proudem, vypněte proud. Nejde-li to, odstraňte zasaženého od zdroje pomocí nevodivých materiálů (násada smetáku apod.) Na člověka, kterým prochází elektrický proud, nikdy nesahejte! Lidské tělo je tvořeno převážně vodou a je tedy vodivé. Elektrický proud by zasáhl i Vás! Zkontrolujte životní funkce, zejména činnost srdce, příp. zahajte resuscitaci. Přivolejte sanitku.
1.1.4 Nakládání s chemickými látkami a přípravky Nakládáním s chemickými látkami a přípravky se zabývá Zákon č. 356/2003 Sb., ze dne 23. září 2003, o chemických látkách a chemických přípravcích a o změně některých zákonů, s účinností od 1. května 2004. Tento zákon upravuje v souladu s právem Evropských společenství práva a povinnosti právnických osob a podnikajících fyzických osob (dále jen "osoby") při klasifikaci a zkoušení nebezpečných vlastností, balení a označování, uvádění na trh nebo do oběhu a při vývozu a dovozu chemických látek a chemických přípravků, při oznamování a registraci chemických látek, a vymezuje působnost správních orgánů při zajišťování ochrany zdraví a životního prostředí před škodlivými účinky chemických látek a chemických přípravků. Nebezpečné látky nebo nebezpečné přípravky jsou látky nebo přípravky, které za podmínek stanovených tímto zákonem mají jednu nebo více nebezpečných vlastností, pro které jsou klasifikovány jako: a) výbušné; jimi jsou pevné, kapalné, pastovité nebo gelovité látky a přípravky, které mohou exotermně reagovat i bez přístupu vzdušného kyslíku, přičemž rychle 7
uvolňují plyny, a které, pokud jsou v částečně uzavřeném prostoru, za definovaných zkušebních podmínek detonují, rychle shoří nebo po zahřátí vybuchují, b) oxidující; jimi jsou látky a přípravky, které vyvolávají vysoce exotermní reakci ve styku s jinými látkami, zejména hořlavými, c) extrémně hořlavé; jimi jsou kapalné látky a přípravky, které mají extrémně nízký bod vzplanutí a nízký bod varu, a nebo plynné látky a přípravky, které jsou hořlavé ve styku se vzduchem při pokojové teplotě a tlaku, d) vysoce hořlavé; jimi jsou 1. látky a přípravky, které se mohou samovolně zahřívat a nakonec se vznítí ve styku se vzduchem při pokojové teplotě bez jakéhokoliv dodání energie, 2. pevné látky a přípravky, které se mohou snadno zapálit po krátkém styku se zdrojem zapálení a které pokračují v hoření ne o vyhořely po jeho odstranění 3. kapalné látky a přípravky, které mají velmi nízký bod vzplanutí, 4. látky a přípravky, které ve styku s vodou nebo vlhkým vzduchem uvolňují vysoce hořlavé plyny v nebezpečných množstvích, hořlavé; jimi jsou kapalné látky nebo přípravky, které mají nízký bod vzplanutí, vysoce toxické; jimi jsou látky nebo přípravky, které při vdechnutí, požití nebo při průniku kůží ve velmi malých množstvích způsobují smrt nebo akutní nebo chronické poškození zdraví, g) toxické; jimi jsou látky nebo přípravky, které při vdechnutí, požití nebo při průniku kůží v malých množstvích způsobují smrt nebo akutní nebo chronické poškození zdraví, h) zdraví škodlivé; jimi jsou látky nebo přípravky, které při vdechnutí, požití nebo při průniku kůží mohou způsobit smrt nebo akutní nebo chronické poškození zdraví, i) žíravé; jimi jsou látky nebo přípravky, které mohou zničit živé tkáně při styku s nimi, j) dráždivé; jimi jsou látky nebo přípravky, které mohou při okamžitém, dlouhodobém nebo opakovaném styku s kůží nebo sliznicí vyvolat zánět a nemají žíravé účinky, k) senzibilizující; jimi jsou látky nebo přípravky, které jsou schopné při vdechování, požití nebo při styku s kůží vyvolat přecitlivělost, takže při další expozici dané látce nebo přípravku vzniknou charakteristické nepříznivé účinky, l) karcinogenní; jimi jsou látky nebo přípravky, které při vdechnutí nebo požití nebo průniku kůží mohou vyvolat rakovinu nebo zvýšit její výskyt, m) mutagenní; jimi jsou látky nebo přípravky, které při vdechnutí nebo požití nebo průniku kůží mohou vyvolat dědičné genetické poškození nebo zvýšit jeho výskyt, n) toxické pro reprodukci; jimi jsou látky nebo přípravky, které při vdechnutí nebo požití nebo průniku kůží mohou vyvolat nebo zvýšit výskyt nedědičných nepříznivých účinků na potomstvo nebo zhoršení mužských nebo ženských reprodukčních funkcí nebo schopností, o) nebezpečné pro životní prostředí; jimi jsou látky nebo přípravky, které při vstupu do životního prostředí představují nebo mohou představovat okamžité nebo pozdější nebezpečí pro jednu nebo více složek životního prostředí. e) f)
8
Označování chemických látek a přípravků Na obalu nebezpečné látky musí být v souladu se Zákonem č. 356/2003 Sb. jasně, čitelně a nesmazatelně v českém jazyce uvedeny následující údaje: a) chemický název látky ve tvaru jednoho z názvů uvedených v Seznamu dosud klasifikovaných nebezpečných chemických látek (dále jen Seznam); pokud látka není v Seznamu uvedena, musí být chemický název látky uveden v souladu s mezinárodně uznávaným názvoslovím, b) jméno, popřípadě jména, příjmení, název, popřípadě obchodní firma, místo podnikání (sídlo) a telefonní číslo osoby s trvalým pobytem na území Evropských společenství, která je odpovědná za uvedení látky v daném obalu na trh nebo do oběhu, a to buď výrobce, dovozce nebo distributora, c) výstražné symboly a písmenné označení nebezpečných vlastností fyzikálněchemických a vlastností nebezpečných pro zdraví nebo životní prostředí (viz obr. 3)
Obr. 3: Symboly nebezpečnosti chemických látek
d) standardní věty označující specifickou rizikovost (R-věta): Jednoduché R-věty • • • • • • • • • • • • • • • •
R1: Výbušný v suchém stavu R2: Nebezpečí výbuchu při úderu, tření, ohni nebo působením jiných zdrojů zapálení R3: Velké nebezpečí výbuchu při úderu, tření, ohni nebo působením jiných zdrojů zapálení R4: Vytváří vysoce výbušné kovové sloučeniny R5: Zahřívání může způsobit výbuch R6: Výbušný za přístupu i bez přístupu vzduchu R7: Může způsobit požár R8: Dotek s hořlavým materiálem může způsobit požár R9: Výbušný při smíchání s hořlavým materiálem R10: Hořlavý R11: Vysoce hořlavý R12: Extrémně hořlavý R14: Prudce reaguje s vodou R15: Při styku s vodou uvolňuje extrémně hořlavé plyny R16: Výbušný při smíchání s oxidačními látkami R17: Samovznětlivý na vzduchu
9
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
R18: Při používání může vytvářet hořlavé nebo výbušné směsi par se vzduchem R19: Může vytvářet výbušné peroxidy R20: Zdraví škodlivý při vdechování R21: Zdraví škodlivý při styku s kůží R22: Zdraví škodlivý při požití R23: Toxický při vdechování R24: Toxický při styku s kůží R25: Toxický při požití R26: Vysoce toxický při vdechování R27: Vysoce toxický při styku s kůží R28: Vysoce toxický při požití R29: Uvolňuje toxický plyn při styku s vodou R30: Při používání se může stát vysoce hořlavým R31: Uvolňuje toxický plyn při styku s kyselinami R32: Uvolňuje vysoce toxický plyn při styku s kyselinami R33: Nebezpečí kumulativních účinků R34: Způsobuje poleptání R35: Způsobuje těžké poleptání R36: Dráždí oči R37: Dráždí dýchací orgány R38: Dráždí kůži R39: Nebezpečí velmi vážných nevratných účinků R40: Podezření na karcinogenní účinky R41: Nebezpečí vážného poškození očí R42: Může vyvolat senzibilizaci při vdechování R43: Může vyvolat senzibilizaci při styku s kůží R44: Nebezpečí výbuchu při zahřátí v uzavřeném obalu R45: Může vyvolat rakovinu R46: Může vyvolat poškození dědičných vlastností R48: Při dlouhodobé expozici nebezpečí vážného poškození zdraví R49: Může vyvolat rakovinu při vdechování R50: Vysoce toxický pro vodní organismy R51: Toxický pro vodní organismy R52: Škodlivý pro vodní organismy R53: Může vyvolat dlouhodobé nepříznivé účinky ve vodním prostředí R54: Toxický pro rostliny R55: Toxický pro živočichy R56: Toxický pro půdní organismy R57: Toxický pro včely R58: Může vyvolat dlouhodobé nepříznivé účinky v životním prostředí R59: Nebezpečný pro ozonovou vrstvu R60: Může poškodit reprodukční schopnost R61: Může poškodit plod v těle matky R62: Možné nebezpečí poškození reprodukční schopnosti R63: Možné nebezpečí poškození plodu v těle matky R64: Může poškodit kojené dítě R65: Zdraví škodlivý: při požití může vyvolat poškození plic R66: Opakovaná expozice může způsobit vysušení nebo popraskání kůže R67: Vdechování par může způsobit ospalost a závratě R68: Možné nebezpečí nevratných účinků
10
Kombinované R-věty • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
R14/15: Prudce reaguje s vodou za uvolňování extrémně hořlavých plynů R15/29: Při styku s vodou uvolňuje toxický, extrémně hořlavý plyn R20/21: Zdraví škodlivý při vdechování a při styku s kůží R20/22: Zdraví škodlivý při vdechování a při požití R20/21/22: Zdraví škodlivý při vdechování, styku s kůží a při požití R21/22: Zdraví škodlivý při styku s kůží a při požití R23/24: Toxický při vdechování a při styku s kůží R23/25: Toxický při vdechování a při požití R23/24/25: Toxický při vdechování, styku s kůží a při požití R24/25: Toxický při styku s kůží a při požití R26/27: Vysoce toxický při vdechování a při styku s kůží R26/28: Vysoce toxický při vdechování a při požití R26/27/28: Vysoce toxický při vdechování, styku s kůží a při požití R27/28: Vysoce toxický při styku s kůží a při požití R36/37: Dráždí oči a dýchací orgány R36/38: Dráždí oči a kůži R36/37/38: Dráždí oči, dýchací orgány a kůži R37/38: Dráždí dýchací orgány a kůži R39/23: Toxický: nebezpečí velmi vážných nevratných účinků při vdechování R39/24: Toxický: nebezpečí velmi vážných nevratných účinků při styku s kůží R39/25: Toxický: nebezpečí velmi vážných nevratných účinků při požití R39/23/24: Toxický: nebezpečí velmi vážných nevratných účinků při vdechování a při styku s kůží R39/23/25: Toxický: nebezpečí velmi vážných nevratných účinků při vdechování a při požití R39/24/25: Toxický: nebezpečí velmi vážných nevratných účinků při styku s kůží a při požití R39/23/24/25: Toxický: nebezpečí velmi vážných nevratných účinků při vdechování, styku s kůží a při požití R39/26: Vysoce toxický: nebezpečí velmi vážných nevratných účinků při vdechování R39/27: Vysoce toxický: nebezpečí velmi vážných nevratných účinků při styku s kůží R39/28: Vysoce toxický: nebezpečí velmi vážných nevratných účinků při požití R39/26/27: Vysoce toxický: nebezpečí velmi vážných nevratných účinků při vdechování a při styku s kůží R39/26/28: Vysoce toxický: nebezpečí velmi vážných nevratných účinků při vdechování a při požití R39/27/28: Vysoce toxický: nebezpečí velmi vážných nevratných účinků při styku s kůží a při požití R39/26/27/28: Vysoce toxický: nebezpečí velmi vážných nevratných účinků při vdechování, styku s kůží a při požití R42/43: Může vyvolat senzibilizaci při vdechování a při styku s kůží R48/20: Zdraví škodlivý: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici vdechováním R48/21: Zdraví škodlivý: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici stykem s kůží R48/22: Zdraví škodlivý: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici požíváním R48/20/21: Zdraví škodlivý: nebezpečí vážného poškození zdraví při 11
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
dlouhodobé expozici vdechováním a stykem s kůží R48/20/22: Zdraví škodlivý: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici vdechováním a požíváním R48/21/22: Zdraví škodlivý: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici stykem s kůží a požíváním R48/20/21/22: Zdraví škodlivý: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici vdechováním, stykem s kůží a požíváním R48/23: Toxický: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici vdechováním R48/24: Toxický: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici stykem s kůží R48/25: Toxický: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici požíváním R48/23/24: Toxický: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici vdechováním a stykem s kůží R48/23/25: Toxický: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici vdechováním a požíváním R48/24/25: Toxický: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici stykem s kůží a požíváním R48/23/24/25: Toxický: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici vdechováním, stykem s kůží a požíváním R50/53: Vysoce toxický pro vodní organismy, může vyvolat dlouhodobé nepříznivé účinky ve vodním prostředí R51/53: Toxický pro vodní organismy, může vyvolat dlouhodobé nepříznivé účinky ve vodním prostředí R52/53: Škodlivý pro vodní organismy, může vyvolat dlouhodobé nepříznivé účinky ve vodním prostředí R68/20: Zdraví škodlivý: možné nebezpečí nevratných účinků při vdechování R68/21: Zdraví škodlivý: možné nebezpečí nevratných účinků při styku s kůží R68/22: Zdraví škodlivý: možné nebezpečí nevratných účinků při požití R68/20/21: Zdraví škodlivý: možné nebezpečí nevratných účinků při vdechování a při styku s kůží R68/20/22: Zdraví škodlivý: možné nebezpečí nevratných účinků při vdechování a při požití R68/21/22: Zdraví škodlivý: možné nebezpečí nevratných účinků při styku s kůží a při požití R68/20/21/22: Zdraví škodlivý: možné nebezpečí nevratných účinků při vdechování, styku s kůží a při požití
e) standardní pokyny pro bezpečné zacházení (S-věta) Jednoduché S-věty • • • • • • • •
S1: Uchovávejte uzamčené S2: Uchovávejte mimo dosah dětí S3: Uchovávejte na chladném místě S4: Uchovávejte mimo obytné objekty S5: Uchovávejte pod … (příslušnou kapalinu specifikuje výrobce) S6: Uchovávejte pod … (inertní plyn specifikuje výrobce) S7: Uchovávejte obal těsně uzavřený S8: Uchovávejte obal suchý
12
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
S9: Uchovávejte obal na dobře větraném místě S12: Neuchovávejte obal těsně uzavřený S13: Uchovávejte odděleně od potravin, nápojů a krmiv S14: Uchovávejte odděleně od … (vzájemně se vylučující látky uvede výrobce) S15: Chraňte před teplem S16: Uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení - Zákaz kouření S17: Uchovávejte mimo dosah hořlavých materiálů S18: Zacházejte s obalem opatrně a opatrně jej otevírejte S20: Nejezte a nepijte při používání S21: Nekuřte při používání S22: Nevdechujte prach S23: Nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly (příslušný výraz specifikuje výrobce) S24: Zamezte styku s kůží S25: Zamezte styku s očima S26: Při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc S27: Okamžitě odložte veškeré kontaminované oblečení S28: Při styku s kůží okamžitě omyjte velkým množstvím … (vhodnou kapalinu specifikuje výrobce) S29: Nevylévejte do kanalizace S30: K tomuto výrobku nikdy nepřidávejte vodu S33: Proveďte preventivní opatření proti výbojům statické elektřiny S35: Tento materiál a jeho obal musí být zneškodněny bezpečným způsobem S36: Používejte vhodný ochranný oděv S37: Používejte vhodné ochranné rukavice S38: V případě nedostatečného větrání používejte vhodné vybavení pro ochranu dýchacích orgánů S39: Používejte osobní ochranné prostředky pro oči a obličej S40: Podlahy a předměty znečistěné tímto materiálem čistěte … (specifikuje výrobce) S41: V případě požáru nebo výbuchu nevdechujte dýmy S42: Při fumigaci nebo rozprašování používejte vhodný ochranný prostředek k ochraně dýchacích orgánů (specifikaci uvede výrobce) S43: V případě požáru použijte … (uveďte zde konkrétní typ hasicího zařízení. Pokud zvyšuje riziko voda, připojte „Nikdy nepoužívat vodu“) S45: V případě nehody, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení) S46: Při požití okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc a ukažte tento obal nebo označení S47: Uchovávejte při teplotě nepřesahující … °C (specifikuje výrobce) S48: Uchovávejte ve zvlhčeném stavu … (vhodnou látku specifikuje výrobce) S49: Uchovávejte pouze v původním obalu S50: Nesměšujte s … (specifikuje výrobce) S51: Používejte pouze v dobře větraných prostorách S52: Nedoporučuje se pro použití v interiéru na velké plochy S53: Zamezte expozici - před použitím si obstarejte speciální instrukce S56: Zneškodněte tento materiál a jeho obal ve sběrném místě pro zvláštní nebo nebezpečné odpady S57: Použijte vhodný obal k zamezení kontaminace životního prostředí S59: Informujte se u výrobce nebo dodavatele o regeneraci nebo recyklaci S60: Tento materiál a jeho obal musí být zneškodněny jako nebezpečný 13
• • • •
odpad S61: Zabraňte uvolnění do životního prostředí. Viz speciální pokyny nebo bezpečnostní listy S62: Při požití nevyvolávejte zvracení: okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc a ukažte tento obal nebo označení S63: V případě nehody při vdechnutí přeneste postiženého na čerstvý vzduch a ponechte jej v klidu S64: Při požití vypláchněte ústa velkým množstvím vody (pouze je-li postižený při vědomí)
Kombinované S-věty • • • •
• • • • • • • •
• • • • • • •
S1/2: Uchovávejte uzamčené a mimo dosah dětí S3/7: Uchovávejte obal těsně uzavřený na chladném místě S3/9/14: Uchovávejte na chladném, dobře větraném místě odděleně od … (vzájemně se vylučující látky uvede výrobce) S3/9/14/49: Uchovávejte pouze v původním obalu na chladném dobře větraném místě, odděleně od … (vzájemně se vylučující látky uvede výrobce) S3/9/49: Uchovávejte pouze v původním obalu na chladném, dobře větraném místě S3/14: Uchovávejte na chladném místě, odděleně od (vzájemně se vylučující látky uvede výrobce) S7/8: Uchovávejte obal těsně uzavřený a suchý S7/9: Uchovávejte obal těsně uzavřený, na dobře větraném místě S7/47: Uchovávejte obal těsně uzavřený, při teplotě nepřesahující … °C (specifikuje výrobce) S20/21: Nejezte, nepijte a nekuřte při používání S24/25: Zamezte styku s kůží a očima S27/28: Po styku s kůží okamžitě odložte veškeré kontaminované oblečení a kůži okamžitě omyjte velkým množstvím … (vhodnou kapalinu specifikuje výrobce) S29/35: Nevylévejte do kanalizace, tento materiál a jeho obal musí být zneškodněny bezpečným způsobem S29/56: Nevylévejte do kanalizace, zneškodněte tento materiál a jeho obal ve sběrném místě pro zvláštní nebo nebezpečné odpady S36/37: Používejte vhodný ochranný oděv a ochranné rukavice S36/37/39: Používejte vhodný ochranný oděv, ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít S36/39: Používejte vhodný ochranný oděv a ochranné brýle nebo obličejový štít S37/39: Používejte vhodné ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít S47/49: Uchovávejte pouze v původním obalu při teplotě nepřesahující … °C (specifikuje výrobce)
f) číslo ES podle Einecs, Elincs nebo Nlp, g) slova "označení ES", pokud jde o látky uvedené v Seznamu.
14
Každá chemická látka je proto označena etiketou (viz obr. 4). Označení láky provádí výrobce, dovozce nebo distributor.
Obr. 4: Etiketa chemické látky [2]
Pokud se při použití chemické látky přelévá nebo přesypává tato látka do jiného obalu (menší balení, příprava roztoku apod.), není nutné uvádět všechny údaje z původního obalu, ale je nezbytné toto pracovní (náhradní) balení vždy označit názvem látky a její koncentrací. Pro každou chemickou látku musí výrobce, dodavatel a distributor zpracovat bezpečnostní list. Jedná se o průvodní dokument, který je souhrnem identifikačních údajů o výrobci nebo dovozci a údajů potřebných pro ochranu zdraví a životního prostředí. Bezpečnostní list umožní osobám, které zacházejí s těmito látkami nebo přípravky, přijímat příslušná opatření týkající se ochrany zdraví, bezpečnosti a ochrany zdraví při práci. Příklad bezpečnostního listu [3]:
BEZPEČNOSTNÍ LIST podle nařízení (ES) č. 1907/2006 a č.1272/2008 Datum vydání: 18.10.2010 Název výrobku: ANILIN 1. Identifikace látky nebo směsi a společnosti/podniku: 1.1 Chemický název látky/obchodní název přípravku: Anilin 1.2 Další názvy látky: Aminobenzen, aniline, anilinový olej Použití látky: Organická chemikálie 1.3 Identifikace firmy: MACH CHEMIKÁLIE spol. s r.o. Telefon: 596 244 841 711 00 Ostrava-Hrušov, Plechanovova 163/19 Fax: 596 244 841 IČO: 25818104 e-mail:
[email protected] 1.4 Nouzové tel. číslo, adresa: Toxikologické informační středisko, Na Bojišti 1, 128 08 Praha 2 224919293, 224914575, 224915402
15
2. Identifikace nebezpečnosti: Klasifikace látky nebo směsi Podle nařízení (ES) č.1272/2008 Akutní toxicita, Vdechnutí (Kategorie 3) Akutní toxicita, Kožní (Kategorie 3) Akutní toxicita, Orálně (Kategorie 3) Karcinogenita (Kategorie 2) Mutagenita v zárodečných buňkách (Kategorie 2) Toxicita pro specifické cílové orgány - opakovaná expozice (Kategorie 1) Vážné poškození očí (Kategorie 1) Senzibilizace kůže (Kategorie 1) Akutní toxicita pro vodní prostředí (Kategorie 1) Podle evropské směrnice 67/548/EHS ve smyslu pozdějšího znění a doplňků. Toxický při vdechování, styku s kůží a při požití. Toxický: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici vdechováním, stykem s kůží a požíváním. Podezření na karcinogenní účinky. Možné nebezpečí nevratných účinků. Nebezpečí vážného poškození očí. Může vyvolat senzibilizaci při styku s kůží. Vysoce toxický pro vodní organismy. Obsah štítku Piktogram
Signálním slovem: Nebezpečí Rizikové věty H372 Při prodloužené nebo opakované expozici způsobuje poškození orgánů. H400 Vysoce toxický pro vodní organismy. H301 Toxický při požití. H311 Toxický při styku s kůží. H317 Může vyvolat alergickou kožní reakci. H318 Způsobuje vážné poškození očí. H331 Toxický při vdechování. H341 Podezření na genetické poškození. H351 Podezření na vyvolání rakoviny. Bezpečnostní oznámení P261 Zamezte vdechování prachu/dýmu/plynu/mlhy/par/aerosolů. P273 Zabraňte uvolnění do životního prostředí. P280 Používejte ochranné rukavice/ochranné brýle/obličejový štít. P301 + P310 PŘI POŽITÍ: Okamžitě volejte TOXIKOLOGICKÉ INFORMAČNÍ STŘEDISKO nebo lékaře. P305 + P351 + P338 PŘI ZASAŽENÍ OČÍ: Několik minut opatrně vyplachujte vodou. Vyjměte kontaktní čočky, jsou-li nasazeny a pokud je lze vyjmout snadno. Pokračujte ve vyplachování. P311 Volejte TOXIKOLOGICKÉ INFORMAČNÍ STŘEDISKO nebo lékaře. Symboly nebezpečnosti T Toxický N Nebezpečný pro životní prostředí R-věty R23/24/25 Toxický při vdechování, styku s kůží a při požití. R40 Podezření na karcinogenní účinky. R41 Nebezpečí vážného poškození očí. R43 Může vyvolat senzibilizaci při styku s kůží. R48/23/24/25 Toxický: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici vdechováním, stykem s kůží a požíváním. R68 Možné nebezpečí nevratných účinků. R50 Vysoce toxický pro vodní organismy. S-věty S26 Při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc.
16
S27 Okamžitě odložte veškeré kontaminované oblečení. S36/37/39 Používejte vhodný ochranný oděv, ochranné rukavice a ochranné brýle nebo obličejový štít. S45 V případě nehody, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc (je-li možno, ukažte toto označení). S46 Při požití okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc a ukažte tento obal nebo označení. S61 Zabraňte uvolnění do životního prostředí. Viz speciální pokyny nebo bezpečnostní listy. S63 V případě nehody při vdechnutí přeneste postiženého na čerstvý vzduch a ponechte jej v klidu. jiná rizika - žádný 3. Údaje o složení látky nebo směsi: Anilin vzorec : C6H7N Molekulová hmotnost : 93,13 g/mol, koncentrace min. 99 % Reg.č. CAS 62-53-3, Č.ES 200-539-3, Č. indexu 612-008-00-7, Klasifikace : Acute Tox. 3; Carc. 2; Muta. 2; STOT RE 1; Eye Dam. 1; Skin Sens. 1; Aquatic Acute 1; H372, H400, H301, H311, H317, H318, H331, H341, H351 T, N, Carc.Cat.3, Mut.Cat.3, R23/24/25 - R40 - R41 - R43 - R48/23/24/25 - R68 - R50 Plný text H-údajů uvedených v tomto oddíle viz oddíl 16. 4. Pokyny pro první pomoc: Všeobecné pokyny Konzultujte s lékařem. Předložte tuto bezpečnostní přílohu ošetřujícímu lékaři. Při vdechnutí Při nadýchání dopravte postiženého na čerstvý vzduch. Pokud postižený nedýchá, poskytněte umělé dýchání. Konzultujte s lékařem. Při styku s kůží Omývejte mýdlem a velkým množstvím vody. Postiženého ihned dopravte do nemocnice. Konzultujte s lékařem. Při styku s očima Nejméně 15 minut pečlivě vyplachujte velkým množstvím vody a konzultujte s lékařem. Při požití Osobám v bezvědomí nikdy nepodávejte nic ústy. Vypláchněte ústa vodou. Konzultujte s lékařem. 5. Opatření pro hasební zásah: Vhodná hasiva Použijte proud vody, pěnu vhodnou k hašení alkoholu, práškový hasicí prostředek nebo oxid uhličitý. Zvláštní ochranné prostředky pro hasiče Při požáru použijte v případě nutnosti izolační dýchací přístroj. 6. Opatření v případě náhodného úniku: Opatření na ochranu osob Použijte zařízení k ochraně dýchacího traktu. Zabraňte šíření plynu/mlhy/par tekutiny. Zajistěte přiměřené větrání. Personál odveďte do bezpečí. Opatření na ochranu životního prostředí Zabraňte dalšímu unikání nebo rozlití, není-li to spojeno s rizikem. Nenechejte vniknout do kanalizace. Zabraňte vypuštění do okolního prostředí. Metody a materiály pro kontrolu a vyčištění Nechejte vsáknout do inertního absorbčního materiálu a zlikvidujte jako nebezpečný odpad. Uložte do vhodné uzavřené nádoby 7. Pokyny pro zacházení a skladování: Opatření pro bezpečné zacházení Zamezte styku s kůží a očima. Nevdechujte páry ani mlhu. Uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení - Zákaz kouření. Zabezpečte proti vzniku elektrostatických nábojů. Podmínky pro bezpečné skladování Skladujte na chladném místě. Nádoby skladujte dobře uzavřené na suchém, dobře větraném místě. Otevřené obaly musí být pečlivě uzavřeny a ponechávány ve svislé poloze, aby nedošlo k úniku.
17
Manipulace pod inertním plynem. Chraňte před vlhkem. Citlivý na světlo. 8. Kontrola expozice a ochrana osob: Kontrolní parametry (nejvyšší přípustná koncentrace v pracovním ovzduší): PEL 5 mg/m3 NPK-P 10 mg/m3 Při expozici se významně uplatňuje pronikání látky kůží Osobní ochranné prostředky Ochrana dýchacích cest Pokud z odhadu rizika plyne, že jsou vhodné respirátory čistící vzduch, použijte celoobličejový respirátor s víceúčelovou kombinací (US) nebo respirátorové patrony typu ABEK (EN 14387) jako náhradu pro regulaci. Pokud je respirátor jediným prostředkem ochrany, použijte respirátor dodávaný jako celoobličejový. Používejte respirátory a součásti testované a schválené dle příslušných státních norem, jako je NIOSH (US) nebo CEN (EU). Ochrana rukou Zvolené ochranné rukavice mají vyhovovat specifikacím směrnice EU 89/686/EHS a z ní odvozené normě EN 374. Používejte ochranné rukavice Ochrana očí Ochranný štít na obličej a bezpečnostní brýle. Ochrana kůže a těla Zvolte osobní ochranné prostředky podle množství a koncentrace nebezpečné látky na pracovišti. Hygienická opatření Zabraňte potřísnění pokožky a oděvu a vniknutí do očí. Před pracovní přestávkou a ihned po skončení manipulace s výrobkem si umyjte ruce. 9. Fyzikální a chemické vlastnosti: Skupenství (při 20 °C): kapalina Zápach (vůně): podobná aminu Barva: bezbarvá, skladováním tmavne Teplota (rozmezí teplot) tání/tuhnutí (°C): -5 až - 6,5 Teplota (rozmezí teplot) varu (°C): 181 - 185 Bod vzplanutí (°C): 76 Bod vznícení (°C): 540 Hořlavost: hořlavá látka Meze výbušnosti: horní mez (% obj.): 11 dolní mez (% obj.): 1,2 Tenze par (při °C): 0,05 kPa (20) Hustota (při °C): 1,02 g/cm3 Rozpustnost ve vodě (při °C): 36 g/l (20) Rozdělovací koeficient n-oktanol/voda: log P(oct) 0,91 Další údaje: rozpustný v alkoholu, mísitelný s organickými rozpouštědly 10. Stabilita a reaktivita: Chemická stabilita Stabilní za doporučených skladovacích podmínek. Podmínky, kterých je třeba se vyvarovat Chraňte před vlhkostí. Materiály, kterých je třeba se vyvarovat Oxidační činidla, Železo a soli železa, Zinek Nebezpečné produkty rozkladu Nebezpečné rozkladné produkty vzniknuvší při požáru. - Oxidy uhlíku, oxidy dusíku (NOx) Termický rozklad 190 °C 11. Toxikologické informace: Akutní toxicita LD50 Orálně - krysa - 250 mg/kg LC50 Vdechnutí - myš - 4 h - 248 ppm LD50 Kožní - králík - 820 mg/kg Žíravost/dráždivost pro kůži Kůže - králík - Kožní dráždivost - 24 h Vážné poškození očí / podráždění očí Oči - králík - Silné dráždění očí
18
Respirační nebo kožní senzibilizace Může vyvolat alergickou reakci kůže. Mutagenita v zárodečných buňkách Laboratorní experimenty ukázaly mutagenní účinky. Zkoušky in vitro ukázaly mutagenní účinky Karcinogenita Produkt nebo jeho složky jsou dle své klasifikace IARC, ACGIH, NTP nebo EPA považovány za možné karcinogeny. Omezený důkaz karcinogenity ve studiích na zvířatech IARC: Žádná ze složek obsažených v tomto produktu nebyla IARC identifikována při hladinách větších nebo rovných 0,1% jako pravděpodobný, možný nebo potvrzený karcinogen. Toxicita pro reprodukci data neudána Toxicita pro specifické cílové orgány - jednorázová expozice data neudána Toxicita pro specifické cílové orgány - opakovaná expozice data neudána Nebezpečnost při vdechnutí data neudána Možné ovlivnění zdraví Vdechnutí Toxický při vdechování. Může způsobit podráždění dýchacích cest. Požití Toxický při požití. Kůže Toxický při absorpci kůží. Může způsobit podráždění kůže. Oči Způsobuje vážné podráždění očí. Příznaky a symptomy expozice Absorpce do těla vede k tvorbě methemoglobinu, který v dostatečné koncentraci způsobuje cyanózu. Nástup může být zpožděn o2-4 hodiny, nebo i déle., Cyanóza, Bolesti hlavy, Zvracení, Nevolnost, Ztráta koordinace., Únava, Závrať, Ospalost, Zmatenost., Slabost, Bezvědomí, Symptomy mohou být zpožděny. Další informace RTECS: BW6650000 12. Ekologické Informace: Toxicita Toxicita pro ryby LC50 - Oncorhynchus mykiss (pstruh duhový) - 10,96 mg/l - 96,0 h Toxicita pro dafnie a jiné vodní bezobratlé EC50 - Daphnia magna (perloočka velká) - 80 - 380 mg/l – 48 h Toxicita pro řasy EC50 - SELENASTRUM - 19 mg/l – 72 h Perzistence a rozložitelnost Biologická odbouratelnost Bioakumulační potenciál data neudána Mobilita v půdě data neudána Posouzení perzistentních bioakumulativních a toxických (PBT) a vysoce perzistentních a vysoce bioakumulativních (vPvB) látek data neudána Jiné nepříznivé účinky Vysoce toxický pro vodní organismy. 13. Informace o zneškodňování: Výrobek Tento hořlavý materiál může být spálen ve spalovně chemických odpadů, která je vybavena přídavným spalováním a pračkou plynů. Dodržujte všechny státní a místní předpisy o životním prostředí. Tento materiál nechte zneškodnit profesionální licencovanou firmou. Znečištěné obaly Zlikvidujte jako nespotřebovaný výrobek. 14. Informace pro přepravu RID/ADR Číslo UN (UN Number): 1547 Třída: 6.1 Obalová skupina (PG): II
19
Předepsaný přepravní název: Anilin IMDG Číslo UN (UN Number): 1547 Třída: 6.1 Obalová skupina (PG): II Předepsaný přepravní název: Aniline Polutant mořského prostředí: Ne Silný polutant mořského prostředí: Ne IATA Číslo UN (UN Number): 1547 Třída: 6.1 Obalová skupina (PG): II Předepsaný přepravní název: Aniline Inhalace - skupina obalu I: Ne 15. Informace o právních předpisech: ADR/RID Číslo UN: 1547 Třída: 6.1 Obalová skupina: II Pojmenování látek přepravy: ANILÍN IMDG UN-Number: 1547 Class: 6.1 Packing group: II EMS-No: F-A, S-A Proper shipping name: ANILINE Marine pollutant: No IATA UN-Number: 1547 Class: 6.1 Packing group: II Proper shipping name: Aniline Informace o předpisech: Tento bezpečnostní list splňuje požadavky Nařízení (ES) č. 1907/2006 16. Další informace: Obsahy textů H-kódů a R-vět jsou v sekci 3 Acute Tox. Akutní toxicita Aquatic Acute Akutní toxicita pro vodní prostředí Carc. Karcinogenita Eye Dam. Vážné poškození očí H301 Toxický při požití. H311 Toxický při styku s kůží. H317 Může vyvolat alergickou kožní reakci. H318 Způsobuje vážné poškození očí. H331 Toxický při vdechování. H341 Podezření na genetické poškození. H351 Podezření na vyvolání rakoviny. H372 Při prodloužené nebo opakované expozici způsobuje poškození orgánů. H400 Vysoce toxický pro vodní organismy. Muta. Mutagenita v zárodečných buňkách Skin Sens. Senzibilizace kůže N Nebezpečný pro životní prostředí T Toxický R23/24/25 Toxický při vdechování, styku s kůží a při požití. R40 Podezření na karcinogenní účinky. R41 Nebezpečí vážného poškození očí. R43 Může vyvolat senzibilizaci při styku s kůží. R48/23/24/25 Toxický: nebezpečí vážného poškození zdraví při dlouhodobé expozici vdechováním, stykem s kůží a požíváním. R50 Vysoce toxický pro vodní organismy. R68 Možné nebezpečí nevratných účinků. Uvedené informace a údaje vycházejí z dnešního stavu znalostí a nelze na ně pohlížet jako na záruky vlastností výrobku. Platné zákony a ustanovení musí odběratel dodržovat na vlastní zodpovědnost.
20
Shrnutí V laboratoři pracujte tak, abyste neohrožovali sami sebe ani své kolegy. Dodržujte zásady bezpečnosti práce. Dbejte pokynů cvičícího. Berete-li do ruky chemickou látku, nejprve se podívejte na etiketu, zejména na piktogramy, které graficky znázorňují nebezpečnost dané látky. V případě komplikací při manipulaci s chemickou látkou (rozlití, požití, apod.) postupujte dle údajů uvedených v Bezpečnostním listu dané látky. Všechny výsledky, výpočty a poznámky k dané úloze si zaznamenávejte do laboratorního deníku, na jejichž základě doma vypracujte laboratorní protokol. Protokol odevzdejte na začátku následujícího cvičení. Pojmy k zapamatování • • • • • •
Laboratorní protokol Zákon č. 356/2003 Sb. Piktogram R-věty S-věty Bezpečnostní list
Kontrolní otázky 1. Co patří do části laboratorního protokolu, označené jako Princip? 2. Jak se liší Závěr laboratorního protokolu od Výsledků a výpočtů? 3. Proč se v laboratoři nesmí pít? 4. Jak se postupuje při ředění kyseliny sírové? 5. Co uděláte, když si polijete ruku kyselinou? 6. Co uděláte, když vám vnikne hydroxid do oka? 7. Které místo v laboratoři je vyhrazeno pro práci s plyny? 8. Kam má mířit ústí zkumavky, zahříváte-li v ní nějakou kapalinu? 9. Jak ošetříte popáleninu I. stupně? 10. Proč v laboratoři není vodní hasicí přístroj? 11. Jak se postaráte o kolegu, který sáhnul na špatně izolovaný elektrický kabel? 12. Co jsou to látky žíravé? 13. Co vyjadřují R-věty na etiketách chemických látek? 14. Co vyjadřují S-věty na etiketách chemických látek? 15. Na co nesmíte zapomenout, když si odlijete malé množství zásobního roztoku do kádinky? 16. Co najdete v kapitole 4 každého Bezpečnostního listu?
21
Cvičení 1. Přiřaďte k piktogramům odpovídající slovní vyjádření nebezpečnosti látky: dráždivý, extrémně hořlavý, žíravý, nebezpečný pro životní prostředí, zdraví škodlivý, oxidující, toxický, výbušný, vysoce hořlavý, vysoce toxický a)
c)
b)
d)
2. V bezpečnostním listu na str. 15-20 vyhledejte: a) nouzové telefonní číslo, kam lze zavolat v případě otravy b) čím lze anilin hasit c) jak jej lze bezpečně skladovat d) barvu a skupenství e) materiály, se kterými by neměl anilin přijít do styku Řešení 1. Své odpovědi porovnejte s úplnými piktogramy na str. 9 odstavec c) 2. a) kapitola 1, odstavec 1.4, str. 15 b) kapitola 5, str. 17 c) kapitola 7, str. 17 d) kapitola 9, str. 18 e) kapitola 10, str. 18
22
1.2 Roztoky Studijní cíle: Po absolvování této laboratorní práce bude student umět správně připravit chemický roztok kýžené koncentrace, a to jak rozpuštěním vypočítaného množství pevné látky v rozpouštědle, tak i zředěním roztoku o vyšší koncentraci. Klíčová slova: roztok, látková koncentrace, hmotnostní koncentrace, hmotnostní zlomek, ředění roztoků, křížové pravidlo, směšovací rovnice Potřebný čas: 4 hodiny
1.2.1 Koncentrace roztoků Roztoky jsou homogenní směsi dvou a více látek. Za roztoky považujeme všechny směsi plynů, slitiny a zejména roztoky pevných látek a kapalin v další kapalině (rozpouštědle). Kvantitativní poměry mezi jednotlivými složkami roztoku nazýváme koncentrace roztoků. Nejčastěji používanými způsoby vyjadřování koncentrace roztoků jsou látková koncentrace, hmotnostní koncentrace a hmotnostní zlomek. Látková koncentrace c (někdy též molární koncentrace) udává látkové množství (počet molů) rozpuštěné látky v 1 litru roztoku. Lze ji vyjádřit vztahem:
c=
n V
[c]= mol.l-1
Jednotkou látkové koncentrace je sice mol.l-1, ale někdy si chemikové pomáhají jednodušším zápisem a místo 2 mol.l-1 píší jednoduše 2 M, svůj zápis čtou jako dvoumolární roztok. V je objem roztoku v litrech, n je látkové množství (počet molů) a vypočítá se podle vztahu: m
n=
M
kde m je hmotnost látky v gramech, M je molekulová hmotnost látky (získá se součtem hmotností jednotlivých atomů, které látku tvoří, nebo ji lze vyhledat v chemických tabulkách). Proto lze jednoduchým dosazením získat vztah:
c=
m M ⋅V
[
g −1 = mol ⋅ l −1 g ⋅ mol ⋅ l
]
Toto vyjádření koncentrace se používá v analytické chemii.
Hmotnostní koncentrace cm udává počet gramů čisté látky rozpuštěné v 1 litru roztoku. Vypočítá se podle vztahu:
= Základní jednotkou hmotnostní koncentrace je kg⋅m-3. Nejužívanější jednotkou je g⋅l-1, případně mg.l-1.
23
Hmotnostní zlomek w vyjadřuje poměr hmotnosti rozpuštěné látky mA k hmotnosti celého roztoku: w =
mA mA + mH 2 O
Hmotnostní zlomek nemá žádnou jednotku. Výsledek se nachází v rozmezí 0,00-1,00, proto se často násobí 100 a udává se jako tzv. hmotnostní procenta. Úkol č. 1: Chemické výpočty Pomocí výše uvedených vzorců spočítejte následující příklady: 1) Jaké je látkové množství 112 g CO? 2) Jaká je hmotnost 3 mol N2? 3) Určete hmotnost 5 mol CaCO3. 4) Kolik gramů NaOH potřebujete k přípravě 2 litrů roztoku o koncentraci 1 mol.l-1? 5) Jaká je látková koncentrace roztoku, jestliže v 5 litrech roztoku je obsaženo 800 g NaOH? 6) Jaký objem 0,5 M roztoku můžeme připravit z 340 g AgNO3? 7) 320 g roztoku obsahuje 80 g NaCl. Kolikaprocentní je to roztok? 8) Kolik hmotnostních procent NaCl obsahuje roztok, který byl připraven z 70 g NaCl a 500 g vody? Úkol č. 2: Připravte 100 ml roztoku HCl o koncentraci 0,1 mol.l-1 1) Spočítejte, kolik g 100% HCl potřebujete na přípravu 100 ml roztoku HCl o koncentraci 0,1 mol.l-1. 2) 100% HCl neexsistuje, proto přepočítejte, kolika gramům běžně dostupné 36% HCl to odpovídá. 3) V chemických tabulkách si vyhledejte hustotu 36% HCl za laboratorní teploty (popř. ji najděte na etiketě lahve s 36% HCl), přepočítejte na objem pomocí vzorce:
= V je objem 36% HCl, kterou potřebujete k přípravě roztoku o koncentraci 0,1 mol.l-1 m je hmotnost 36% HCl spočítaná v bodě 2) tohoto úkolu ρ je hustota nalezená v tabulkách 4) Pomocí skleněné pipety a pipetovacího nástavce odpipetujte spočítaný objem 36% HCl do kádinky s cca 50 ml destilované vody. Kyselinu přidávejte pozvolna, dobře míchejte. Pracujte v digestoři. Použijte ochranné rukavice a ochranné brýle. 5) Roztok z kádinky převeďte do odměrné baňky o objemu 100 ml (tj. přelijte a kádinku 3× vypláchněte destilovanou vodou do té odměrné baňky), doplňte vodou po rysku, promíchejte. 6) Odměrnou baňku popište a uschovejte k dalšímu použití.
24
Úkol č. 3: Připravte 300 g 2% H3BO3 1) Spočítejte, kolik g H3BO3 a kolik g destilované H2O potřebujete k přípravě 300 g 2% roztoku kyseliny borité. 2) Roztok připravte, popište a uschovejte k dalšímu měření. Úkol č. 4: Připravte 100 g 0,5% Na2CO3 1) Spočítejte, kolik g Na2CO3 a kolik g destilované H2O potřebujete k přípravě 100 g 0,5% roztoku sody. 2) Roztok připravte, popište a uschovejte k dalšímu měření.
1.2.2 Ředění roztoků Při laboratorních pracích velmi často potřebujeme připravit roztok určité koncentrace z roztoku jiné koncentrace. Nejčastěji používáme: a) ředění roztoků dalším objemem rozpouštědla b) přípravu roztoků smíšením roztoků různých koncentrací c) zvýšení koncentrace roztoku Máme-li zadánu koncentraci v hmotnostních procentech, k výpočtu nejčastěji používáme tzv. směšovací pravidlo (někdy se též označuje jako pravidlo křížové). Např. máme-li připravit 20% kyselinu sírovou z 60%, postupujeme takto:
Takže máme-li připravit 20% H2SO4 ze 60%, postupujeme tak, že smícháme 20 hmotnostních dílů 60% kyseliny a 40 hmotnostních dílů vody (např. 20 g kyseliny + 40 g vody). Máme-li zadánu koncentraci, postupujeme pomocí tzv. směšovací rovnice: c1....koncentrace roztoku, který máme a chceme jej ředit V1...objem roztoku, který máme a chceme jej ředit c1V1+c2V2 = c3V3
c2....koncentrace roztoku, kterým ředíme (nejčastěji voda, pak c2 = 0) V2...objem roztoku, kterým ředíme c3....koncentrace roztoku, kterou chceme získat V3...výsledný objem roztoku po ředění (platí, že V3=V1+V2)
Jednou z posledních možností je, že roztok máme prostě zředit 3×. To znamená, že jej máme zředit v poměru 1:2 (jeden díl ředěného roztoku a dva díly vody). 25
Úkol č. 1: Výpočty na ředění roztoků Pomocí vzorců uvedených v kapitole 1.1.2 vypočítejte následující příklady: 1) Kolik gramů 5% roztoku musíme přidat ke 100 g 50%, aby vznikl 20%? 2) Připravte 220 g 20% HNO3 z 65% a 10% HNO3. 3) Kolik ml 5 M NaOH potřebujete k přípravě 100 ml 1M NaOH? 4) Kolik litrů 2 M HCl můžete připravit z 1 litru 15 M HCl? Úkol č. 2: Připravte 100 ml roztoku HCl o koncentraci 0,01 mol.l-1 z roztoku HCl o koncentraci 0,1 mol.l-1, připraveného v úkolu č. 2 kapitoly 1.2.1 1) Pomocí směšovací rovnice spočítejte, kolik mililitrů HCl o koncentraci 0,1 mol.l-1 odpipetujete do 100 ml odměrné baňky. 2) Doplňte vodou po rysku, promíchejte, popište, uchovejte pro další použití. Úkol č. 3: Připravte 100 ml roztoku HCl o koncentraci 0,02 mol.l-1 z roztoku HCl o koncentraci 0,1 mol.l-1, připraveného v úkolu č. 2 kapitoly 1.2.1 1) Pomocí směšovací rovnice spočítejte, kolik mililitrů HCl o koncentraci 0,1 mol.l-1 odpipetujete do 100 ml odměrné baňky. 2) Doplňte vodou po rysku, promíchejte, popište, uchovejte pro další použití. Úkol č. 4: Připravte 100 ml roztoku HCl o koncentraci 0,05 mol.l-1 z roztoku HCl o koncentraci 0,1 mol.l-1, připraveného v úkolu č. 2 kapitoly 1.2.1 1) Pomocí směšovací rovnice spočítejte, kolik mililitrů HCl o koncentraci 0,1 mol.l-1 odpipetujete do 100 ml odměrné baňky. 2) Doplňte vodou po rysku, promíchejte, popište, uchovejte pro další použití.
26
1.3 Stanovení pH roztoků Studijní cíle: Po absolvování této laboratorní práce bude student schopen určit, zda je látka kyselina, zásada či neutrální na základě stanovení jejího pH, ať už pomocí pHmetru, pH papírku nebo směsného indikátoru; vysvětlí princip neutralizace; ze vzorce dané soli odhadne, zda její hydrolýzou vzniknou zásadité, kyselé, případně neutrální roztoky. Klíčová slova: pH, kyselina, zásada, pH indikátor, pH-metr, neutralizace, hydrolýza solí Potřebný čas: 4 hodiny
1.3.1 pH pH je veličina, charakterizující kyselost (aciditu) nebo alkalitu (zásaditost, bazicitu) roztoků. Kyseliny mají pH menší než 7, chutnají kysele (citrón, ocet). Ve své molekule obsahují H+. Zásady mají pH větší než 7, také mají svou typickou vůni a chuť (znáte např. sodu, mýdlo), ve své molekule často mívají OH-. Látky, které nejsou kyselé ani zásadité mají pH 7 a označují se jako neutrální. pH stupnice byla odvozena z tzv. iontového součinu vody (KV = 10-14 mol2.l-2), a to proto, že voda obsahuje stejné množství kyselých (H+) i zásaditých (OH-) iontů:
H2O
H
OH
Pomocí měření vodivosti bylo zjištěno, že koncentrace H+ ve vodě je 10-7 mol/l a koncentrace OH- je také 10-7 mol/l (odtud iontový součin vody, neboť 10-7 × 10-7 je 10-14). Roztoky, které mají koncentraci H+ větší než 10-7 (tj. 10-6 až 10-1) mol/l jsou kyselé. Roztoky, které mají koncentraci H+ menší než 10-7 (tj. 10-8 až 10-14) mol/l jsou alkalické. Roztoky, které mají koncentraci H+ 10-7 mol/l jsou neutrální (obsahují stejné množství H+ jako OH-). Abychom při vyjadřování pH nemuseli psát tak hrozná čísla, zavedl pan Sörensen roku 1909 matematickou úpravu, vycházející z jednoduché rovnice: - log 10-7 = 7 Zápornou hodnotu matematické funkce log (tedy –log) pak nahradil písmenkem „p“, koncentraci vodíkových iontů (H+) písmenkem „H“, a tak vzniklo běžně používané pH.
1.3.2 Metody určování pH roztoků Nejstarším způsobem určování pH roztoků je použití pH indikátorů. pH indikátory (z lat. indicere = ukazovat) jsou látky, které v určitém rozsahu pH zřetelně mění barvu. Podle zabarvení daného indikátoru jsme schopni přibližně určit pH. Zabarvení konkrétního indikátoru a rozsah pH, při kterém dojde k jeho změně, můžeme najít v chemických tabulkách. Např. methyloranž je v pH pod 3,1 zabarvena červeně, nad 4,4 žlutě; fenolftalein je při pH pod 8,2 bezbarvý, nad 10 červený. Směsné indikátory vznikají smícháním více pH indikátorů tak, aby pro každou celou hodnotu pH stupnice měly jiné zabarvení. Nanesením směsných pH indikátorů na savý papír a usušením získáme pH papírky, které se po nanesení analyzovaného roztoku
27
charakteristicky zabarví. Porovnáním výsledné barvy s barevnou stupnicí definovanou výrobcem pH papírku zjistíme pH zkoumaného roztoku. Nejpřesnější metodou zjišťování pH roztoku je použití pH metru. Jedná se o přístroj, který měří vodivost analyzovaného roztoku. Pokud je roztok kyselý, převažují v něm H+, naměříme proto kladnou hodnotu napětí v milivoltech. Pokud je roztok zásaditý, převažují v něm OH-, naměřené napětí je záporné. Je-li roztok neutrální, množství H+ a OH- je vyrovnané, napětí je proto 0. Naměřená hodnota napětí se pak pomocí kalibrační přímky získané změřením napětí roztoků o známém pH převede na pH. Úkol č.1: Určení pH neznámého vzorku 1) Určete pH neznámého vzorku (číslo vzorku uveďte do protokolu) pomocí: a. pH-papírku - kápněte malé množství vzorku na pH-papírek, zaznamenejte výslednou barvu, odečtěte pH na stupnici b. kapalného pH-indikátoru - do určené nádobky nalijte vzorek po rysku, tj. 5 ml, přidejte 3 (5) kapky indikátoru, výsledné zabarvení porovnejte se stupnicí c. pH-metru - elektrodu opláchněte malým množstvím destilované vody, stěny elektrody osušte, ponořte do vzorku, do kterého jste vhodili magnetické míchadlo. 2) Porovnejte přesnost stanovení pH pomocí kapalného pH-indikátoru, pH-papírku, pH-metru. Úkol č.2: Určení pH roztoků připravených minulé laboratorní cvičení (viz kapitoly 1.2.1 a 1.2.2)
1.3.3 Neutralizace Neutralizace je reakce mezi kyselinou a zásadou, vzniká při ní sůl a voda, uvolňuje se teplo. Ve sklářství se neutralizace používá při likvidaci odpadu z leptacích, matovacích a leštících lázní: +
Ca(OH)2
→
CaF2 ↓
H2SO4 +
Ca(OH)2
→
CaSO4 ↓ +
2 HF
+
2 H2O 2 H2O
Převádějí se tak ve vodě rozpustné toxické sloučeniny na sraženiny, tj. látky ve vodě nerozpustné, které lze oddělit filtrací. Úkol č. 1: Neutralizace Oblečte si ochranné brýle, zkontrolujte zapnutí pláště. V rukavicích do zkumavky s malým množstvím (přibližně 1 ml) koncentrované kyseliny chlorovodíkové opatrně vhoďte pecičku hydroxidu sodného. Pozorujte reakci. Úkol č. 2: Výsledek neutralizace Do malé kádinky nalijte odměrným válcem 5 ml 1M NaOH a 5 ml 1M HCl. Promíchejte, postavte na topnou desku (300°C). Co zůstalo v kádince?
28
Úkol č. 3: pH při neutralizaci Do zkumavky nalijte 1 ml 1M NaOH, přidejte 1 kapku fenolftaleinu, promíchejte. Do druhé zkumavky nalijte 1 ml 1M HCl, přidejte 1 kapku fenolftaleinu. Porovnejte zbarvení obou zkumavek. Potom obsah obou zkumavek slijte. Porovnejte zabarvení.
1.3.4 Hydrolýza solí Hydrolýza je reakce soli s vodou, při které se do roztoku uvolňují H+ nebo OH-, a proto dochází ke změně pH. Úkol č. 1: Hydrolýza solí Do stojánku si připravte 3 zkumavky, nalijte do nich 1 cm destilované vody. Do jedné zkumavky vhoďte malé množství NaCl, zkumavku protřepejte a popište NaCl. Do druhé vsypte malé množství sody, protřepejte a popište. Do třetí vsypte malé množství AlCl3, promíchejte, popište. Pomocí tyčinky naneste malé množství roztoku na pH papírek a na stupnici odečtěte pH. Porovnejte s destilovanou vodou. Úkol č. 2: Určete pH neznámého vzorku Vyberte si jednu ze zkoumaných solí. Nejprve teoreticky odvoďte, jaké bude mít pH po hydrolýze, oznamte je vyučujícímu. Potom si připravte malé množství roztoku dané soli a změřte pH pomocí pH papírku. Souhlasí vám teorie s praxí?
29
1.4 Sklářský kmen I Studijní cíle: Po absolvování této laboratorní práce student rozpozná jednotlivé sklářské suroviny, vysvětlí jejich funkci ve sklářském kmeni. Bude umět provést granulometrickou analýzu sklářského písku a interpretovat její výsledky. Stanoví vlhkost sklářského kmene a rozhodne o tom, zda je vyhovující. Rozpozná jednotlivé vady skla a určí jejich příčinu. Klíčová slova: sklářský kmen, sklářské suroviny, granulometrie, zrnitost, vady skla, vlhkost sklářského kmene Potřebný čas: 4 hodiny
1.4.1 Sklářský kmen Sklářský kmen je homogenizovaná směs sklářských surovin, přesně připravená dle předpisu. Obsahuje čtyři zásadní surovinové okruhy: • • • •
sklotvorné suroviny (sklářský písek - SiO2, borax – Na2B4O7.10 H2O) taviva (soda - Na2CO3, potaš - K2CO3) stabilizátory (vápenec - CaCO3, dolomit - CaCO3.MgCO3) pomocné suroviny, zejména: o barviva (různá dle požadované barvy skla) o odbarviva (Er2O3 + Nd2O3, Se + CoO) o čeřiva (KNO3 + Sb2O3, NaNO3 + Sb2O3, Na2SO4)
Úkol č. 1: Složení sklářského kmene Prohlédněte si a popište vlastnosti základních sklářských surovin. Výsledky zapište do tabulky. Surovina
Vzorec
Chemický název
Vzhled
Funkce v kmeni
sklářský písek soda potaš vápenec dolomit ledek draselný ledek sodný borax síran sodný hydrát hlinitý
30
1.4.2 Sklářský písek Sklářský písek je hlavní složkou sklářského kmene, tvoří přibližně ř ě 2/3 sklá sklářského kmene. Musí mít předepsanou ředepsanou kvalitu (normou normou stanovený maximální obsah Fe2O3, TiO2, Al2O3 a těžkých žkých kovů kovů) odpovídající příslušným výrobkům. ům. Např. Např pro křišťálová skla je maximální povolený obsah Fe2O3 0,015 %, zatímco o pro užitkové sklo je to 0,021 % a obalové sklo až 0,04 %. Druhým parametrem, který se u sklářského sklá písku sleduje, je zrnitost. zrnitost Ta je důležitá pro zachování stálých tavících tavící podmínek, neboť hrubší písek potřebuje řebuje vyšší teplotu tavení a musí se tavit delší dobu, aby se protavil. Velikost zrn písku a jejich procentuální zastoupení je pro jednotlivé druhy písku předepsáno českou eskou státní normou ČSN 72 1202 – Sklářské ské písky tavné. Pro námi užívaný sklářský ský písek TS 15 to je: Frakce (velikost zrn)
Zastoupení
nad 0,8 mm
0
0,63-0,8 mm
max. 1 %
0,5 – 0,63 mm
max. 14 %
0,1 – 0,5 mm
min. 93 %
pod 0,1 mm
max. 1 %
Je-li hrubších zrn hodně, ě, př příp. nějaká jaká zrna nad 0,8 mm, pak je nebezpečí nebezpe vzniku neprotavů (tj. sklářské řské vady – kamínky, ze kterých se táhnou šlíry). Je-li Je větší podíl jemných částic ástic (tj. pod 0,1 mm), vnáší se do skla p příliš íliš vzduchu a vznikají bubliny. Zrnitost písku se stanovuje granulometrickou analýzou. Granulometrie je metoda určování ování velikosti zrn pevných sypkých látek pomocí sous soustavy tavy sít o různé velikosti ok, sestavené od síta s největšími nejvě oky k nejmenšímu. mu. Zrna, která jsou menší než je velikost ok daného síta, sítem propadnou, zatímco zrna větší v zůstanou ůstanou na povrchu síta. Takto získáme několik ěkolik frakcí zrn s rozsahem velikosti zrn daným aným velikostí ok sousedících sít. Úkol č. 1: Stanovení zrnitosti sklářského sklá písku 1. Navažte 100,000 g sklářského sklá písku 2. Sestavte sadu sít (viz obr. o 5):
Obr. 5: Sada sít pro stanovení zrnitosti sklářského sklá ského písku s velikostí jejich ok
3. 4. 5. 6. 7.
Na horní síto nasypte navážený písek Třepejte přesně ř ě 5 min pohyby od sebe a k sobě, občas pootočte. čte. Zbytky na jednotlivých sítech a v podsítné misce zvažte. Výsledky vyjádřete řete v %, porovnejte s normou. Závěr: r: Kvalita písku vyhovuje/nevyhovuje norm normě ČSN 72 1202
31
8. Sečtěte % všech frakcí. Pokud jste pracovali správně, musí vám vyjít minimálně 98 %, neboť povolené ztráty při prosévání jsou max. 2 %. Pokud vám vyjde méně než 98 % nebo výsledek neodpovídá normě, stanovení zopakujte.
1.4.3 Stanovení vlhkosti sklářského kmene Sklářský kmen je směs sklářských surovin, jejichž tavením vzniká sklo. Společně se střepy tvoří sklářskou vsázku. Připravuje se v kmenárně každé huti. Vždy musí obsahovat malé množství vody (vlhkost 2-4 %), aby neprášil, nepřicházel tak o alkálie (taviva) a nedocházelo by k odmísení – tj. zrníčka písku by nebyla obalena tavivy, tím by se zvyšovala teplota tavení a spotřeba energie. Taviva by se naopak dostávala do ovzduší, způsobovala by korozi materiálů (například urychlovala korozi žáromateriálů) a u obsluhy po vdechnutí působila jako žíravina. Kdyby byl kmen příliš vlhký, tvořil by hrudky a tím i neprotavy (kamínky a pak i šlíry) a velké množství bublin (vodní pára), navíc by byla vyšší spotřeba energie (na odpaření vody). Úkol č. 1: Stanovení vlhkosti sklářského kmene 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Petriho misku si podepište a zvažte, její hmotnost si zapište. Na tu zváženou Petriho misku navažte 50,000 g sklářského kmene. Vložte na 1 h do sušárny (105°C). Vyndejte pomocí kleští či rukavic, nechejte vychladnout v exsikátoru. Zvažte, odečtěte hmotnost misky. Spočítejte, o kolik g se sušením snížila hmotnost sklářského kmene. Pomocí následujícího vzorce spočítejte, kolik procent vlhkosti sklářský kmen obsahuje: a ... hmotnostní úbytek vyvolaný sušením
w =
a ⋅ 100 m
m... hmotnost kmene (navážka)
Úkol č. 2: Nejčastější vady skla Nakreslete si nejčastější vady skla, ke každé z nakreslených vad napište, proč vzniká a proč vadí určitým výrobkům.
32
1.5 Sklářský kmen II Studijní cíle: Po absolvování této laboratorní práce bude student umět napsat tepelný rozklad sklářských surovin. Bude znát, že žíháním sklářských surovin jejich hmotnost poklesne a proč. Spočítá složení sklářského kmene pro konkrétní typ skla. Klíčová slova: tepelný rozklad sklářských surovin, ztráty sklářských surovin žíháním, výpočet složení sklářského kmene Potřebný čas: 4 hodiny
1.5.1 Stanovení ztrát sklářských surovin žíháním Většina sklářských surovin se působením vysokých teplot ve sklářské peci rozkládá na oxidy prvků, ze kterých je daná surovina složena. Oxidy kovů zůstanou ve sklovině (reagují s oxidem křemičitým na příslušné křemičitany), zatímco oxidy nekovů unikají v podobě plynů do atmosféry. Úkol č. 1: Tepelný rozklad sklářských surovin Napište rovnice tepelného rozkladu těchto sklářských surovin: soda, potaš, vápenec, dolomit, ledek sodný, ledek draselný, síran sodný, hydrát hlinitý, borax. Ke každému ze vzniklých oxidů připište jeho funkci ve sklovině. Úkol č. 2: Ztráta sklářských surovin žíháním „Sklářské suroviny se účinkem tepla rozkládají, plynné produkty tohoto rozkladu uniknou do atmosféry, proto se hmotnost surovin žíháním snižuje.“ Ověřte toto tvrzení žíháním hydrátu hlinitého. 1) Do vyžíhaného porcelánového kelímku (žíháno při 1000°C, vychlazeno v exsikátoru) navažte s přesností na 4 desetinná místa přibližně 1 g vzorku. Navážku si zapište (n). 2) Zvažte hydrát hlinitý i s kelímkem, tuto hmotnost si zapište (m0). 3) Vložte do vyhřáté pícky, žíhejte 1 h při 1000°C. 4) Vložte do exsikátoru, nechejte vychladnout. 5) Zvažte (m1), vypočítejte hmotnostní úbytek (a): a = m0 – m1 6) Vypočítejte ztrátu žíháním (ZŽ): Ž % =
∙ 100
7) Pomocí rovnice proběhlé reakce ověřte, zda vámi naměřený hmotnostní úbytek odpovídá teoretické hodnotě vypočítané z chemické rovnice: 2 Al(OH)3
→
Al2O3 +
3 H2O
2 mol Al(OH)3 ………………..….…. 3 mol H2O ( ) …………............................ 2 3 = 2
(
)
33
1.5.2 Výpočet složení sklářského kmene Při výpočtu složení sklářského kmene vycházíme z procentuálního zastoupení oxidů ve skle, jež chceme vyrobit, druhu surovin pro vnášení daných oxidů a čistoty těchto surovin. Úkol č.1: Příprava sklářského kmene Jak byste připravili přibližně 500 g sklářského kmene pro výrobu skla o složení 74,0 % SiO2, 10,0 % K2O, 8,0 % Na2O, 8,0 % CaO, víte-li že čistota SiO2 je 99,8 %, K2CO3 98,0 %, Na2CO3 98,0 % a CaCO3 99,0 %?
34
1.6 Alkalita sklářského kmene Studijní cíle: Po absolvování této laboratorní práce bude student schopen zabezpečit stálou kvalitu skla sledováním stálosti složení sklářského kmene. Klíčová slova: homogenita sklářského kmene, alkalita, hydrolýza sody Potřebný čas: 4 hodiny Změna složení sklářského kmene má za následek změnu kvality skla, spočívající ve změně fyzikálně-chemických vlastností. Proto se složení kmene musí kontrolovat. Zjišťuje se, zda není špatně promíchaný, špatně navážený, nechybí-li nějaká surovina, nedošlo-li k záměně surovin. Celkový rozbor sklářského kmene je drahý a zdlouhavý, proto se využívá poznatku, že změna jedné složky znamená změnu celého kmene. Stanovovanou složkou jsou alkálie (taviva), která jsou rozpustná ve vodě za vzniku zásaditých roztoků. Čím více alkálií je ve sklářském kmeni obsaženo, tím je roztok zásaditější. Míra zásaditosti vzniklého roztoku se stanovuje titrací pomocí kyseliny chlorovodíkové. Čím více kyseliny se k neutralizaci spotřebuje, tím více alkálií kmen obsahoval. Změna pH roztoku ze zásaditého na neutrální se zjišťuje pomocí pH indikátoru (methyloranž – v zásaditém pH je žlutá, v neutrálním cibulová a v kyselém červená). Úkol č.1: Stanovení alkality sklářského kmene 1) 2) 3) 4) 5)
S přesností na 3 desetinná místa navažte 25 g sklářského kmene Nasypte do 500 ml odměrné baňky Přilijte horkou destilovanou vodu, míchejte 5 minut. Doplňte studenou destilovanou vodou po rysku, promíchejte. Připravte si aparaturu pro filtraci, filtrační papír navlhčete malým množstvím roztoku z odměrné baňky. 6) Každý si přefiltrujte 150 ml roztoku do kádinky. 7) Odpipetujte 100 ml do titrační baňky, přidejte 3 kapky methyloranže. 8) Titrujte pomocí 1 M HCl ze žlutého zabarvení do cibulového (tj. jedna kapka před zčervenáním roztoku). 9) Spočítejte obsah alkálií ve sklářském kmeni. K výpočtu použijte průměrnou hodnotu každé dvojice (trojice). 10) Napište rovnici hydrolýzy sody. Výpočty: Na2CO3 + 2 HCl → 2 NaCl + H2O + CO2 a) Látkové množství HCl potřebné pro neutralizaci nHCl = cHCl . VHCl b) Látkové množství sody 1 mol Na2CO3 …………………….. 2 mol HCl nsoda
n soda =
1 ⋅ n HCl 2
……………………... n HCl
35
c) Hmotnost sody v titrační baňce msoda = nsoda . M(Na2CO3)
M(Na2CO3) = 106,01 g.mol-1
d) Zředění (hmotnost sody v navážce) 100 ml roztoku ……………………msoda
soda =
m soda ⋅ 500 100
500 ml roztoku …………………… soda e) Přepočet na % 25 g ……………………….. 100 %
x=
100 ⋅ soda 25
soda ……………………….. x Aby se s výpočty nemuseli zabývat chemici každý den, sestavili si souhrnný vzorec:
% Na 2 CO3 =
s 106,01 V1 100 ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ c HCl 1000 2 V2 m
s ……………………………………………….……. průměrná spotřeba HCl v ml 1000 ………………………….………. přepočet na litry 106,01 g/mol ………………………… molární hmotnost sody 2 …………………………………….... přepočet látkového množství z rovnice V1 …………………………………..…. objem odměrné baňky se zásobním roztokem V2 …………………………………..…. objem vzorku pipetovaného pro titraci m ……………………………………... navážka kmene
cHCl ………………………….………… koncentrace kyseliny
36
2 Laboratorní metody II 2.1 Sklářské suroviny rozpustné ve vodě)
a
jejich
identifikace
I
(suroviny
Studijní cíle: Po absolvování této laboratorní práce bude student schopen rozlišit jednotlivé suroviny rozpustné ve vodě na základě jejich odlišných fyzikálně-chemických vlastností. Klíčová slova: Hydrolýza, reakce s kyselinou, reakce s BaCl2, plamenná zkouška, prstencová zkouška Potřebný čas: 4 hodiny Identifikace sklářských surovin slouží k rychlému určení druhu suroviny, např. když se nachází v nepopsaném pytli a hrozila by záměna. Využívá se při ní reakce suroviny s HCl, BaCl2, plamenná zkouška a hydrolýza (rozpuštění suroviny ve vodě, při kterém se může změnit pH roztoku) a specifických důkazů: Plamenná zkouška - platinový drátek (namočený v HCl a vyžíhaný v plameni do čista) naberete několik krystalků suroviny a vložíte do plamene kahanu. Zapíšete si zbarvení plamene, určíte kationt, který surovina obsahuje, víte-li, že K+ barví plamen růžovofialově (pleťová barva), Na+ barví plamen žluto-oranžově, B+III zeleně. Flambování – k práškovému vzorku v ohnivzdorné misce opatrně přilijte etanol (líh) a malé množství koncentrované H2SO4, promíchejte, zapalte. Je-li ve vzorku přítomen bór, hoří zeleným plamenem. Je-li ve vzorku přítomen bór i sodík, hoří nejprve žlutě, pak zeleně. Prstencová zkouška – surovinu ve zkumavce rozpusťte v malém množství vody, opatrně převrstvěte nasyceným roztokem FeSO4, po stěně nakloněné zkumavky opatrně přilijte konc. H2SO4, pak zkumavku vraťte do svislé polohy. Jsou-li v surovině přítomny dusičnany, vytvoří se ve zkumavce hnědý prstenec. Reakce s kyselinou chlorovodíkovou – do malého množství (cca 1 ml) zředěné HCl (1:1) ve zkumavce vsypte na špičku nože suroviny. Je-li surovinou uhličitan, dojde k jejímu rozkladu provázenému pěněním a šuměním, vyvolaným uvolňováním CO2. Reakce s chloridem barnatým – malé množství suroviny rozpusťte v přibližně 1 ml destilované vody ve zkumavce, přidejte několik kapek 5% roztoku BaCl2. Vznik bílé sraženiny BaSO4 signalizuje, že surovinou je nějaký síran. Chlorid barnatý patří mezi toxické látky! Při práci s ním používejte ochranné rukavice. Rukavice před použitím prohlédněte. Použijte správnou techniku svlékání rukavic bez dotyku vnějšího povrchu rukavic, abyste zabránili kontaktu chemikálie s kůží. Rukavice po použití vyhoďte.
Úkol č. 1: Reakce surovin Prohlédněte si suroviny v Petriho miskách, do následující tabulky zapište jejich vzhled. Proveďte jednotlivé reakce, výsledky taktéž zaznamenejte do následující tabulky.
37
Surovina
Vzhled
pH po rozpuš- Reakce s HCl Reakce tění v H2O
(1:1)
Důkaz
s BaCl2
Potaš
Plamená zkouška
Soda
Plamenná zkouška
Ledek sodný
Plamenná zkouška Prstencová zkouška
Ledek draselný
Plamenná zkouška Prstencová zkouška
Kyselina boritá
Flambování
Borax
Flambování
Síran sodný
Plamenná zkouška
Úkol č. 2: Vzorce a reakce surovin Ke všem osmi surovinám v tabulce doplňte na základě důkazů pod jejich názvy vzorce. Zapište reakce surovin s vodou, HCl a BaCl2 z horní tabulky (úkol č. 1) pomocí chemických rovnic. Úkol č. 3: Identifikace neznámé suroviny Na základě vámi vyplněné tabulky z úkolu č. 1 identifikujte neznámou surovinu.
38
2.2 Sklářské suroviny a nerozpustné ve vodě)
jejich
identifikace
II
(suroviny
Studijní cíle: Po absolvování této laboratorní práce bude student schopen rozlišit jednotlivé suroviny rozpustné ve vodě na základě jejich odlišných fyzikálně-chemických vlastností. Klíčová slova: Reakce mineralogická zkouška
s kyselinou,
reakce
s hydroxidem,
plamenná
zkouška,
Potřebný čas: 4 hodiny Identifikace sklářských surovin slouží k rychlému určení druhu suroviny, např. když se nachází v nepopsaném pytli a hrozila by záměna. U surovin nerozpustných ve vodě se využívá reakce suroviny s HCl, H2SO4, NaOH a specifických důkazů: Mineralogická zkouška – vzorek suroviny protřepejte s 5% roztokem FeCl3. Pozorujte, zda se změní zabarvení suroviny. Plamenná zkouška - platinový drátek (namočený v HCl a vyžíhaný v plameni do čista) naberete několik krystalků suroviny a vložíte do plamene kahanu. Zapíšete si zbarvení plamene, určíte kationt, který surovina obsahuje, víte-li, že K+ barví plamen růžovofialově (pleťová barva), Na+ barví plamen žluto-oranžově, B+III zeleně. Reakce s kyselinou chlorovodíkovou – do malého množství (cca 1 ml) zředěné HCl (1:1) ve zkumavce vsypte na špičku nože suroviny. • •
Je-li surovinou uhličitan, dojde k jejímu rozkladu provázenému pěněním a šuměním, vyvolaným uvolňováním CO2. Zásadité oxidy se v kyselině rozpouštějí, vzniká charakteristicky zabarvený roztok (barvu zapište do tabulky). Nedojde-li k reakci při běžné teplotě, zkumavku zahřejte nad kahanem.
Reakce s kyselinou sírovou – malé množství suroviny ve zkumavce rozpusťte v HCl zředěné 1:1 destilovanou vodou, přilijte několik kapek koncentrované kyseliny sírové. Vznik bílé sraženiny BaSO4 signalizuje, že surovinou je nějaká barnatá sůl. Při práci používejte ochranné rukavice. Rukavice před použitím prohlédněte. Použijte správnou techniku svlékání rukavic bez dotyku vnějšího povrchu rukavic, abyste zabránili kontaktu chemikálie s kůží. Rukavice po použití vyhoďte.
Úkol č. 1: Reakce surovin rozpustných v HCl Prohlédněte si suroviny v Petriho miskách, do následující tabulky zapište jejich vzhled. Proveďte jednotlivé reakce, výsledky zaznamenejte do následující tabulky.
Surovina
Vzhled
Reakce (1:1)
Vápenec
s HCl Reakce
Reakce
s H2SO4
s NaOH
Důkaz
Mineralogická zkouška
39
Dolomit
Mineralogická zkouška
Uhličitan barnatý Zinková
Nutno zahřát
běloba
Burel
Nutno zahřát
Oxid
Vzorek rozpustit v HCl,
kobaltnatý
zředit vodou
Oxid
Nutno zahřát
Vzorek rozpustit v HCl +
nikelnatý
neutralizovat NH4OH + 1% dimetylglyoxim
Oxid
Nutno zahřát
Vzorek rozpustit v HCl +
měďnatý
3
kapky
NH4OH
přebytek NH4OH
Úkol č. 2: Vzorce a reakce surovin Ke všem osmi surovinám v tabulce doplňte na základě důkazů vzorce. Úkol č. 3: Identifikace neznámé suroviny Na základě vámi vyplněné tabulky z úkolu č. 1 identifikujte neznámou surovinu. Úkol č. 4: Suroviny nerozpustné v HCl Prohlédněte si živec a sklářský písek, napište jejich reakci s HF, na základě zkušenosti z úkolu č. 1 odvoďte, jak by vypadala jejich plamenná zkouška. (Tuto identifikaci nemůžete prakticky provádět, neboť kyselina fluorovodíková je klasifikována jako vysoce toxická T+, žíravá C) Surovina
Vzhled
Rozpuštení v HF
Důkaz
Živec
Plamenná zkouška
Sklářský písek
Plamenná zkouška
40
+
2.3 Stanovení obsahu Fe2O3 ve vápenci Studijní cíle: Po absolvování této laboratorní práce bude student schopen stanovit obsah oxidu železitého ve vápenci a tím ověřit jakost vápence, případně jiné suroviny. Student bude schopen obdobně provést jiná kolorimetrická (spektrofotometrická) stanovení, která vycházejí ze stejného principu. Klíčová slova: obsah železa ve sklářských surovinách, spektrofotometr, kolorimetrie, α,α´-dipyridyl Potřebný čas: 4 hodiny Obsah železa ve sklářských surovinách je důležitý parametr. Čím více železa sklářské suroviny obsahují, tím je sklo zelenější a obtížněji se odbarvuje. Je-li ve skle Fe2O3 více než 0,030 %, tak už odbarvit nejde. Proto se obsah Fe2O3 ve sklářských surovinách sleduje. Ve sklářském písku TS 15 pro výrobu křišťálu jej může být max. 0,015 %, ve vápenci 0,050 %. Pro stanovení Fe2O3 ve vápenci se používá následující princip: Železo reaguje s organickým činidlem α,α´-dipyridylem a vytváří červené zabarvení. Čím více železa vzorek obsahuje, tím je zabarvení intenzivnější. Pro zjištění obsahu železa ve vzorku se porovnává jeho zabarvení s barevnou stupnicí roztoků se známým obsahem Fe2O3 (tzv. standardy). Zabarvení roztoků se neporovnává očima, ale pomocí přístroje zvaného spektrofotometr. Ten měří, kolik světla dané vlnové délky (522 nm) vzorek/standard pohltí (tzv. absorbanci). Proto se této metodě také říká spektofotometrické nebo kolorimetrické stanovení. Nejprve se proměří standardy, pak se nakreslí přímka závislosti absorbance (A) na koncentraci Fe2O3 [%] v těchto standardních roztocích (viz obr. 6). Pak se změří absorbance vzorku a pomocí kalibrační přímky převede na % Fe2O3.
Kalibrační přímka pro stanovení obsahu Fe2O3 ve vápenci 0,30 A
0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25 0,30 obsah Fe2O3 [%]
Obr. 6: Kalibrační přímka pro stanovení obsahu Fe2O3 ve vápenci
41
Úkol č.1: Stanovení železa ve vápenci 1. Na lodičku navažte 1,000 g CaCO3 (vzorek č. 1), totéž opakujte se vzorkem č. 2. 2. Destilovanou vodou spláchněte každý vzorek čisté do 250 ml kádinky, přidejte 10 ml HCl (1:1) a 1 ml HNO3 (1:4), přikryjte hodinovým sklem a 5-10 min vařte na topné desce (160°C); zároveň si přichystejte blank (směs všech látek, které byly ke vzorku přility a také mohou obsahovat stopy železa) – v druhé kádince povařte malé množství vody, 10 ml HCl (1:1) a 1 ml HNO3 (1:4). 3. Každý z roztoků (vzorek a blank) převeďte do 200 ml odměrné baňky, po vychladnutí doplňte po rysku. 4. Připravte si sedm odměrných baněk o objemu 100 ml: a. Do první napipetujte 20 ml blanku b. Do druhé napipetujte 20 ml vzorku č. 1 c. Do třetí napipetujte opět 20 ml vzorku č. 2 d. Čtvrtou nechejte prázdnou (popište si ji standard 0) e. Do páté napipetujte 1 ml standardu (popište si ji standard 1) f. Do šesté napipetujte 3 ml standardu, popište si ji standard 3 g. Do sedmé napipetujte 5 ml standardu, popište si ji standard 5 5. Do všech sedmi baněk přidejte 5 ml 1,5 M hydroxylamin hydrochloridu, zamíchejte, nechejte 15 min stát (dojde k redukci Fe+III na Fe+II). 6. Do všech sedmi baněk přidejte 5 ml 0,03 M α,α´-dipyridylu (dojde k vybarvení roztoků) 7. Do všech baněk přidejte 10 ml 20% octanového pufru (dojde k úpravě pH roztoků a tím i k lepšímu konečnému probarvení) 8. Baňky doplňte po rysku, promíchejte, nechejte 30 min odstát. 9. Změřte absorbanci při 522 nm. 10. Nakreslete kalibrační přímku závislosti absorbance standardů na koncentraci Fe2O3 ve standardech (standard 0 = 0 % Fe2O3, standard 1 = 0,05 % Fe2O3, standard 3 = 0,15 % Fe2O3, standard 5 = 0,25 % Fe2O3) 11. Z hodnot absorbance vzorku č. 1 a vzorku č. 2 vypočítejte průměrnou hodnotu, z kalibrační přímky odečtěte obsah Fe2O3 ve vápenci. Poznámka: Pro toto ředění standardu/vzorku platí, že koncentrace 0,050 mg Fe2O3 mg.ml-1 odpovídá 0,050 % Fe2O3. Při použití jiného ředění je výsledek nutno přepočítat!
42
2.4 Hydrolytická odolnost skel Studijní cíle: Po absolvování této laboratorní práce bude student schopen stanovit hydrolytickou odolnost běžného skla, zjistit, zda odpovídá třídě deklarované výrobcem (např. zda je sklo vhodné kvality pro opakované mytí v myčce). Klíčová slova: hydrolytická odolnost skla, alkalita, norma ČSN ISO 719:1985 Potřebný čas: 4 hodiny Každé křemičité sklo obsahuje určitý podíl alkálií (zejména Na2O, případně K2O), které se do skla vnášejí, aby se snížila teplota tavení oxidu křemičitého z 1726°C na 1400-1500°C a tím i energetická náročnost tavícího procesu a zvýšila se životnost tavících agregátů [4]. Přítomnost alkálií ve skle však zhoršuje jeho teplotní odolnost (součinitel teplotní roztažnosti je vysoký a sklo je méně odolné proti náhlým změnám teploty – dále viz kapitola 2.5.1) a chemickou odolnost (zejména vůči vodě – ze skla se do ní vyluhují alkálie, které díky své zásadotvornosti vodu přemění na různě silné roztoky hydroxidů: Na2O + H2O → 2 NaOH K2O + H2O → 2 KOH Prakticky to znamená, že pokud se do sklenice se špatnou chemickou odolností nalije voda a nechá se v ní nějakou dobu, např. půl dne, stát, přemění se voda ve sklenici obsažená na velmi slabý roztok hydroxidů, které patří mezi žíravé látky. Projeví se to na vzhledu výrobku. Povrch je nepravidelně omatován, neboť Na2O a K2O se vyluhují z povrchu skla. Proto se odolnost skla vůči vodě (tzv. hydrolytická odolnost skel nebo též alkalita) sleduje, její stanovení je určeno normou ČSN ISO 719:1985. Norma určuje: a) metodu stanovení odolnosti drti proti vodě při 98 °C. Odolnost se měří a vyjadřuje objemem kyseliny potřebné pro titraci vyloužených alkálií z jednotkové hmotnosti skla a může se vyjádřit také jako množství oxidu sodného, odpovídající objemu kyseliny b) rozdělení skla do tříd podle odolnosti proti vodě stanovené zkouškou podle mezinárodní normy. Tato zkušební metoda je zkouškou skla jako hmoty, použitého ve formě skleněné drti. Po vyluhování 2 g skleněné drti, velikosti zrn mezi 300 až 500 µm vodou stupně čistoty 2 po dobu 60 minut při 98 °C se stanoví stupeň účinku vody rozborem výluhu. Tato norma je určena k použití u méně odolných typů skla. Pro více odolná skla se přednostně používá metoda podle ISO 720. Úkol č.1: Stanovení hydrolytické odolnosti skla 1. Vzorek skla omyjte demineralizovanou vodou, vložte do sušárny (105°C). 2. Suché sklo zabalte nejprve do fólie, pak do novin. Pomocí kladiva přeměňte sklo ve skelnou drť. 3. Dle obr. 7 sestavte sadu sít:
Obr. 7: Sada sít pro přípravu skleněné drtě na stanovení hydrolytické odolnosti skla
43
4. Nadzvedněte víko, vsypte skelnou drť, osévejte 5 min. 5. Drť, která zůstane na spodním sítu (o velikosti 0,3 mm), vložte do kádinky, přidejte 30 ml acetonu, propírejte krouživým pohybem (asi 20 otáček okolo kádinky). Drť tak zbavíte prachových částic. Aceton slijte do určené nádoby, opakujte ještě dvakrát, až je aceton při promíchávání čirý. Promytou drť sušte na topné desce (odstraňte zbytek acetonu), dosušte v sušárně (140°C, 20 min). Nechejte vychladnout v exsikátoru. 6. 2,0000 g drti vsypte pomocí násypky do odměrné baňky o objemu 50 ml, doplňte demineralizovanou vodou po rysku. Drť poklepáváním rozprostřete po dně. Jednu baňku naplňte demineralizovanou vodou (tj. bez drti), poslouží jako blank. (Poznámka: odměrná baňka pro stanovení hydrolytické odolnosti skla musí být speciálně připravená: do zcela čisté baňky se nalije demineralizovaná voda, uzavře se skleněnou zátkou a nechá se stát až do použití, většinou přes noc. Až těsně před použitím se z nich demineralizovaná voda vylije.) 7. Otevřené baňky vložte do vodní lázně teplé 98°C, po 2 min zazátkujte, zahřívejte dalších 58 min. 8. Baňky vyjměte z vodní lázně, dejte ochladit do dřezu se studenou vodou, pak doplňte po rysku (je-li to nutné). Zamíchejte, nechte usadit. 9. Do titrační baňky odpipetujte přesně 25 ml roztoku z baňky, přidejte 1 kapku methylčerveně. Titrujte kyselinou chlorovodíkovou o koncentraci 0,01 mol.l-1 ze žluté do červené, zapište si spotřebu HCl. Jako první titrujte blank (tj. roztok z banky bez drti), získanou spotřebu blanku odečtěte od spotřeby všech ostatních baněk (odpovídá alkáliím, které se vyluhují ze samotné baňky). Titraci je nutné provést do 1 hodiny po vyjmutí z vodní lázně. 10. Pomocí normy určete třídu odolnosti skla proti vodě: Třída HGB 1 HGB 2 HGB 3 HGB 4 HGB 5
Spotřeba HCl (0,01 mol.l-1) na 1g drtě do 0,10 ml nad 0,10 do 0,20 ml nad 0,20 do 0,85 ml nad 0,85 do 2,00 ml nad 2,00 do 3,50 ml
44
2.5 Teplotní roztažnost a hustota skla Studijní cíle: Po absolvování této laboratorní práce bude student schopen stanovit teplotní roztažnost skla, hustotu a použít získané hodnoty ke sledování kvality skla či k různým technologickým procesům výroby skla. Klíčová slova: teplotní roztažnost, dilatace, dilatometr, dilatometrická křivka, hustota, pyknometr, Archimédův zákon Potřebný čas: 4 hodiny
2.5.1 Teplotní roztažnost Teplotní roztažnost (dilatace) má u silikátových materiálů významnou úlohu a v mnoha případech rozhoduje o jejich použití [5], např. při stavování dvou různých skel nebo při stavování skla s kovem, kdy mohou malé rozdíly teplotní roztažnosti způsobit praskání zátavů. Dále je podstatná při odolnosti skla proti náhlé změně teploty a pro rychlost chlazení skla [6]. Změna teplotní roztažnosti navíc vypovídá o změně složení skla, využívá se kontrole jeho kvality. Měření teplotní roztažnosti proto patří k základním metodám v silikátových laboratořích [5]. Teplotní roztažností materiálu rozumíme změnu rozměrů tělesa z něho zhotoveného se změnou teploty za stálého tlaku. Podle toho, zda uvažujeme změnu délkových rozměrů nebo objemu mluvíme o roztažnosti délkové nebo objemové [5]. Kvantitativně charakterizujeme roztažnost materiálu obvykle tzv. součinitelem teplotní roztažnosti: •
Součinitel délkové teplotní roztažnosti α je definován rovnicí: 1 = ∙ ! kde je délka tělesa při referenční teplotě !" (většinou se jedná o laboratorní teplotu, je pak délka tělesa před vložením do dilatometru); je prodloužení vzorku při změně teploty o ! Křemenné sklo má délkovou teplotní roztažnost 6,7.10-7°C-1, varné sklo 33.10-7°C-1, český křišťál 90-96.10-7°C-1. Součinitel objemové teplotní roztažnosti β je definován podobným vztahem: 1 #= ∙ ! kde je objem tělesa při referenční teplotě !" ; je zvětšení objemu vzorku při změně teploty o ! Pro izotropní pevné látky (mající konstantní index lomu) je možno vzhledem k malé hodnotě α volit pro vzájemný vztah obou součinitelů rovnici [5]: #=3 kde α je součinitel délkové teplotní roztažnosti, β je součinitel objemové teplotní roztažnosti; rozměry jsou ve °C-1
•
•
Pro malé teplotní intervaly je však možno součinitel délkové teplotní roztažnosti považovat za konstantu [5]. Definujeme pak tzv. střední součinitel délkové teplotní roztažnosti $% ;$ : $% ;$
=
1
∙
− Δ = !−! l ∙ Δ!
který vyjadřuje poměr rozdílu délky vzorku ( − ) v teplotním intervalu (! − ! ) k rozpětí tohoto intervalu, vztažený na původní délku vzorku. Udává relativní změnu délky vzorku ze zkoušeného materiálu při změně teploty o 1°C v teplotním intervalu 45
(! ; !) [6]. Je to průměrná hodnota součinitele roztažnosti v daném intervalu teplot [5], obvykle v rozmezí 20-300°C. Přístroje k měření teplotní roztažnosti se nazývají dilatometry. Používají se buď jednoduché standardní přístroje, u kterých se délkové změny vzorku přenášejí pomocí táhla do přenosového zařízení, jež dává signál přes zesilovač na zapisovač či digitální záznam, nebo diferenční dilatometry, které porovnávají délkovou změnu vzorku s délkovou změnou standardu. Tvar a velikost vzorku skla je stanoven normou ČSN ISO 7991: Stanovení středního součinitele délkové (teplotní) roztažnosti skla. Tato norma určuje metodu stanovení středního součinitele délkové teplotní roztažnosti skla ve vymezeném teplotním rozmezí, které leží v dostatečném odstupu pod dilatometrickou transformační teplotou (viz ISO 7884-8), kdy převládají elastické vlastnosti skla v tuhém stavu. Tato metoda platí pro všechna technická skla složením odpovídající běžné hromadné výrobě, neplatí pro tavený křemen a sklokeramiku a ostatní skla s podobnými nízkými součiniteli délkové (teplotní) roztažnosti. Obvykle se používají tyčinky vytažené ze zkoušené skloviny, délky 50 mm a průměru 4 mm. Čelní stěny vzorku musí být zabroušeny kolmo k jeho podélné ose. Vzorek, jehož délka byla stanovena při teplotě místnosti !" s přesností 0,1 % se vloží do držáku dilatometru v pícce. Pak se zaznamená poloha zapisovacího zařízení při teplotě !" , která se považuje za počáteční bod. Vzorek se začne rovnoměrně zahřívat podle nastaveného programu, rychlostí maximálně 5°C.min-1. Při zahřívání se sledují změny délky zkoušeného vzorku a automaticky se zaznamenávají. Konečná teplota závisí na druhu skla, pohybuje se v rozmezí 300-500°C (musí být v dostatečném odstupu pod dilatometrickou transformační teplotou). Měří se vždy dva vzorky, a pokud se nalezené hodnoty neliší více než o 0,1.10-6°C-1, vyjadřuje se výsledek jako průměr obou naměřených hodnot. V opačném případě se zkouška opakuje s dalšími dvěma vzorky. V naší laboratoři se používá dilatometr diferenční dilatometr SADAMEL, s nárůstem teploty 1°C.min-1. Změny délky zkoušeného vzorku se porovnávají se známou dilatací standardu, automaticky zaznamenávají pomocí světelného paprsku na fotografický papír. Po vyvolání fotopapíru v temné komoře se získá dilatometrická křivka (viz obr. 8):
Obr. 8: Dilatometrická křivka a její vyhodnocení
46
Při vyhodnocování dilatometrické křivky se nejprve proloží přímka počátečními body zapisovacího zařízení. Získá se tak osa y. V počátku dilatometrické křivky se narýsuje kolmice k ose y, získá se tak osa x. Na ose x se vynesou 3 libovolné body, kterými se proloží přímka kolmá k ose x. V místě, kde přímky jednotlivých bodů x (na obr. 8 červeně) protínají dilatometrickou křivku, se narýsují přímky kolmé k ose y (na obr. 8 zeleně), získají se tak ypsilonové souřadnice y1, y2, y3 bodů x1, x2, x3. Pomocí kovového měřítka s ocejchovanou stupnicí se změří vzdálenost bodů x1, x2, x3, resp. y1, y2, y3 od počátku souřadnicových os: x1 = 17,0 mm
y1 = 15,0 mm
x2 = 27,1 mm
y2 = 24,0 mm
x3 = 38,3 mm
y3 = 22,8 mm
Hodnoty x1, x2, x3, resp. y1, y2, y3 se dosadí do vzorce: 5 = .$/01/21 ± 4 ∙ *+, 6 kde .$/01/21 je 14°C-1, 4 je konstanta přístroje daná mj. teplotní roztažností držáků a táhel přístroje, její hodnota pro náš přístroj je -5,9535. Dosazením známých hodnot do vzorce se získá vztah: 5 = 14 − 5,9535 ∙ *+, 6 Pro bod 1 se tak získá *+, - = 8,75.10-6°C-1, pro bod 2 *+, - = 8,73.10-6°C-1, pro bod 3 *+, - = 8,75.10-6°C-1. Výsledná hodnota dilatace vzorku MSK 200 se pak získá zprůměrováním všech tří výsledků a činí 8,74.10-6°C-1, tj. 87,4.10-7°C-1. Úkol č. 1: Vyhodnoťte dilatometrickou křivku Pomocí výše uvedeného postupu vyhodnoťte dilatometrickou křivku, určete hodnotu α.
V některých sklářských závodech se ke kontrole roztažnosti vyráběného skla používá také metoda dvojné nitě, která je rychlá a pro provozní kontrolu praktická. Výsledky zkoušky však závisejí na zručnosti pracovníka. Výsledky zkoušek provedených dvěma různými pracovníky nelze porovnávat [6]. Při zkoušce se postupuje tak, že se ze skla vytáhnou tyčinky o průměru 3-5 mm. Tyčinka ze zkoušeného skla a tyčinka ze standardu o známé teplotní roztažnosti, které jsou položeny v délce asi 5 cm přes sebe, se v tomto místě v plameni sklářského kahanu staví, ještě horký svar se mírně zploští pinzetou. Po opětovném zahřátí se vytáhne nit tak, aby byla dlouhá nejméně 200 mm a měla průměr 0,2-0,3 mm. Oddělí se od obou tlustších konců tak, aby její délka byla minimálně 200 mm. Na milimetrový papír upevněný na rovné desce z měkčího materiálu, se označí osový kříž a ve vzdálenosti 100 mm na obě strany se upevní dvě opory pro dvojnou nit (např. jehly). Nit se o obě opory opře (viz obr. 9) [6]. Když má zkoušené sklo větší teplotní roztažnost než standard, je na vnitřním oblouku. Má-li zkoušené sklo nižší teplotní roztažnost než standard, je na vnějším oblouku. Na svislé ose se odečte výška oblouku v mm. Má-li vlákno tloušťku 0,25-0,30 mm, pak 1 mm výšky oblouku odpovídá rozdílu v součinitelích teplotní roztažnosti 1.10-7 [7], resp. 0,1.10-6.
47
Obr. 9: Hübscherův diagram pro určení součinitele teplotní roztažnosti ∆ [7, upraveno]
Úkol č. 2: Niťová zkouška Stanovte součinitel délkové teplotní roztažnosti pomocí niťové zkoušky.
2.5.2 Hustota skel Hustota skla je jeden z parametrů určování kvality skla, neboť je silně závislá na složení skla. Jde o rychlou kontrolu kvality skla (zda má stále stejné složení). Hustota běžného skla je 2,5 g/cm3, hustota křemenného skla je 2,43 g/cm3, hustota olovnatého skla (s obsahem cca 30 % PbO) je asi 3,8 g/cm3. Hustota skla tedy závisí na složení skla: a) Hustotu skla snižuje: Na2O, K2O, B2O3, SiO2 b) Hustotu skla zvyšuje: PbO, BaO, SrO, CaO Hustota skla závisí také na teplotě – s rostoucí teplotou hustota skla klesá. Hustota skla ρ je hmotnost 1 cm3 skla v gramech. Spočítá se podle vzorce:
ρ=
m V
m …… hmotnost [g] V …… objem [cm3]
Jednotkou hustoty je tedy g.cm-3, i když v souladu se soustavou jednotek SI by se měla používat spíše jednotka kg.m-3, jejíž hodnoty jsou 1000x vyšší (1 g.cm-3 = 1000 kg.m-3). Úkol č. 1: Stanovení hustoty skla pyknometricky 1.) 2.) 3.) 4.)
Vyberte takový vzorek skla, který je homogenní a bez pnutí. Zvažte prázdný suchý pyknometr (včetně čepičky) … m Zvažte prázdný suchý pyknometr se vzorkem skla … m1 Změřte teplotu destilované vody, kterou budete při stanovení používat. V tabulkách vyhledejte hustotu vody při naměřené teplotě … ρvoda 5.) Pyknometr se vzorkem skla naplňte destilovanou vodou, odstraňte bublinky vzduchu a zvažte … m2 6.) Vzorek skla z pyknometru vyndejte, pyknometr naplňte destilovanou vodou, odstraňte bublinky vzduchu a zvažte … m3 7.) Spočítejte hustotu skla:
ρ sklo =
(m1 − m).ρ voda [m3 + (m1 − m)] − m2
48
Úkol č. 2: Stanovení hustoty skla měřením a vážením
1.) Váleček skla zvažte s přesností na 3 desetinná místa … m (hmotnost vzorku v gramech)
2.) Objem spočítejte pomocí matematického vzorce, k zjištění potřebných rozměrů použijte posuvné měřítko … V (objem v cm3) 3.) Spočítejte hustotu skla:
ρ=
m V
Úkol č. 3: Stanovení hustoty skla pomocí Archimédova zákona
1.) Váleček skla zvažte … m (hmotnost vzorku v gramech) 2.) Objem změřte ponořením skla do válce s destilovanou vodou … V (objem v ml)
3.) Spočítejte hustotu skla: m ρ= V Úkol č. 4: Které ze tří výše uvedených stanovení je nejpřesnější? Proč?
49
2.6 Index lomu skla, vnitřní napětí Studijní cíle: Po absolvování této laboratorní práce bude student schopen stanovit index lomu skla, vnitřní napětí ve skle, zjistit, o jaký druh vnitřního napětí se jedná. Klíčová slova: index lomu, refraktometr, rozptyl, disperze, opticky izotropní látky, opticky anizotropní látky, vnitřní napětí, pnutí, dvojlom skla, polarimetr Potřebný čas: 4 hodiny
2.6.1 Index lomu skla Index lomu (značí se n) je bezrozměrná fyzikální veličina popisující šíření světla v látkách [8]. Světlo se v různých materiálech šíří různou rychlostí (tedy různá prostředí mají různou tzv. optickou hustotu). Nejrychleji se světlo šíří ve vakuu [9]. Máme-li dvě prostředí, pak prostředí s větším absolutním indexem lomu se nazývá opticky hustší, a prostředí s menším absolutním indexem lomu se nazývá opticky řidší prostředí. Při přechodu z opticky hustšího prostředí do prostředí opticky řidšího je relativní index lomu menší než jedna. Naopak při přechodu z prostředí opticky řidšího prostředí do prostředí opticky hustšího je relativní index lomu větší než jedna [8]. Index lomu vzduchu je 1,00026, vakua 1,00000 [8]. V prostředí vzduchu je proto index lomu nepatrně menší než ve vakuu, mimo konstrukce optických přístrojů není však tento rozdíl, odpovídající 0,026 %, nutno uvažovat. Proto se běžně setkáváme s tzv. relativním indexem lomu, který je definován vůči vzduchu. Relativní index lomu je udáván jako bezrozměrné číslo větší nebo rovné 1, lze ho definovat jak pro pevné látky, tak pro kapaliny a plyny [9]. Index lomu je sice konstantou, ale jeho hodnota do určité míry závisí na okolních podmínkách a dalších vlivech: • • • •
•
teplotě (v teplotách pod transformačním intervalem je závislost indexu lomu na teplotě lineární) [6] na mechanickém namáhání (ve skle vzniká vnitřní napětí) u skla také na jeho tepelné minulosti (chlazení). Index lomu je totiž ovlivněn rychlostí ochlazování skloviny z viskózního stavu do stavu pevného [9] na vlnové délce záření, které na sklo dopadá (každá vlnová délka světelného záření má jiný index lomu, proto když sluneční paprsky dopadají na skleněný předmět, vrhá předmět na stěny nebo okolní předměty duhová "prasátka". V nich jsou jednotlivé spektrální barvy rozděleny podle toho, jaký je rozdíl v indexech lomu skla pro příslušné vlnové délky viditelného světla. Rozdílnost indexů lomu pro různé vlnové délky se nazývá rozptylem neboli disperzí [9]). složení skla (Index lomu skla závisí na přítomnosti aniontů. Jednotlivé anionty se liší vzdáleností valenčních elektronů od jádra a tím i schopností interakce se světelným paprskem [6]. Obecně platí, že čím vyšší má aniont elektronegativitu, tím je vzdálenost valenčních elektronů od jádra menší, proto je interakce se světelným paprskem malá a index lomu skla s obsahem daných aniontů je pak nízký. Nejnižší index lomu proto mají fluoridová skla, nejvyšší skla s obsahem chalkogenů.)
50
Index lomu se u nejrůznějších speciálních skel pohybuje v širokém rozsahu od cca 1,35 (fluoridová skla) do cca 3,50 i více (chalkogenidová skla). U běžně vyráběných křemičitých a boritokřemičitých skel se index lomu pohybuje přibližně v mezích 1,48 až 1,55. Orientační hodnoty indexu lomu některých vybraných materiálů jsou uvedeny v tabulce [9]: Materál nd fluoridové optické sklo 1,33 křemenné sklo 1,46 sklo simax 1,47 běžné obalové sklo 1,51 sodnodraselný křišťál 1,52 olovnatý křišťál (24 %) 1,55 olovnatý křišťál (30 %) 1,56 vysoce olovnaté sklo (79 %) 1,72 akrylát 1,49 plast CR 39 1,50 polykarbonát 1,57 polystyren 1,59 chalkogenidové sklo (GeAsTe) 3,55 diamant 2,42 Vzhled skleněných výrobků je také ovlivněn jejich odraznými vlastnostmi, které úzce souvisejí s jejich indexem lomu [9]. Světlo se při dopadu na sklo dělí na dva světelné paprsky, které postupují od místa dopadu se změněnými směry. Jeden se od povrchu skla odrazí, druhý postupuje do skla jako jiného prostředí lomený (viz obr. 10) [6].
Obr. 10: Schematické znázornění jevů při interakci světelného záření se sklem [10] (α je úhel dopadu světelného paprsku, α´je úhel odrazu světelného paprsku, β je úhel lomu světelného paprsku, n1 je index lomu prostředí – např. vzduchu, n2 je index lomu skla)
Vyšší index lomu je výhodný u skla dekoračního a uměleckého, protože dodává výrobkům vysoký lesk a brilanci. To se nejvíce uplatňuje u olovnatého a barnatého křišťálu, u olovnatého křišťálu se navíc přidává velká disperze, která způsobuje barevné efekty. Na indexu lomu závisí u broušených výrobků také tzv. brusný úhel (úhel klínu vybroušeného do povrchu), při kterém se dosahuje nejvýraznějších optických efektů, jako je např. zrcadlový odraz. Čím je index lomu vyšší, tím může být při stejném efektu brusný úhel větší (řez může být mělčí) [9]. Index lomu se měří na přístrojích zvaných refraktometry. Podstatou měření je zjišťování mezního úhlu lomu, jenž je dán polohou rozhraní mezi osvětlenou a temnou částí zorného pole, odečítanou na stupnici přístroje [11]. Mezní úhel je největší úhel dopadu, při kterém ještě nastává lom světla. Je-li úhel dopadu větší než mezní úhel, dochází k tzv. totálnímu (úplnému) odrazu, při kterém se světelný paprsek do skla vůbec nedostane a odráží se zpět [12]. 51
Úkol č. 1: Stanovte index lomu skla 1. Zapněte refraktometr 2. Na očištěný a suchý měřící hranol refraktometru dejte 1 kapku kontaktní kapaliny 3. Do kapky kontaktní kapaliny vložte očištěný vzorek skla jeho rovnou plochou tak, aby pod ním nevznikly vzduchové bubliny. 4. Zapněte osvětlovací zařízení, pohlédněte do měřícího okuláru, zaostřete nitkový kříž 5. Otáčejte velkým kolečkem refraktometru (tzv. stavěcím šroubem) tak dlouho, až se rozhraní světla a tmy v okuláru refraktometru nachází na středu nitkového kříže (viz obr. 11), barevný přechod okolo dělící linie odstraňte kompenzačním knoflíkem. špatně správně
Obr. 11: Nitkový kříž refraktometru
6. Na stupnici (viz obr. 12) odečtěte přesnou hodnotu indexu lomu.
Obr. 12: Stupnice refraktometru (odečtená hodnota je 1,328)
2.6.2 Vnitřní napětí Homogenní sklo bez vnitřního napětí je opticky izotropní látka. Světlo se v něm šíří všemi směry stejnou rychlostí a index lomu je nezávislý na směru šíření světelného paprsku. Je-li ve skle vnitřní napětí, je sklo opticky anizotropní a parsek, který jím prochází ve směru odlišném od působícího napětí, se štěpí na 2 paprsky (řádný a mimořádný), šířící se různými směry a různou rychlostí. Tento jev se nazývá dvojlom skla. Maximální dvojlom vznikne, dopadne-li paprsek ve směru kolmém na působící napětí [6]. Vnitřní napětí (pnutí) je vada skla, která není vidět, ale může způsobit destrukci výrobku. Vnitřní napětí může být přechodné, které vymizí samo, až teplotní gradient zanikne, nebo trvalé. Podle způsobu vzniku se dále dělí na tahové a tlakové. Vnitřní napětí ve skle vzniká: • •
rychlým zahříváním nebo ochlazovnáním skla – vzniká teplotní gradient a tím i vnitřní napětí (přechodné napětí) špatným vychlazením skla: o t = 400-500°C – napětí trvalé (nutno znovu vychladit) o t < 400°C – napětí přechodné (vymizí samo) 52
• • • •
spojením dvou skel různého složení (Různá teplotní roztažnost skel vyvolá vznik trvalého pnutí v oblasti spoje. Toto pnutí se neodstraní vychlazením. Jde o pnutí trvalé.) spojením skla s kovem (Různá teplotní roztažnost skla a kovu vyvolá vznik trvalého pnutí v oblasti spoje. Toto pnutí se neodstraní vychlazením. Jde o pnutí trvalé.) přítomností kamínku nebo šlíry (jedná se o dvě skla různého složení, různé teplotní roztažnosti, pnutí trvalé) působením mechanických sil – přechodné napětí tahové, resp. tlakové (viz obr. 13)
Obr. 13: Vznik pnutí působením mechanických sil
Nezáleží přitom na způsobu, jakým je vnitřní napětí způsobeno. Po odstranění vnitřního napětí dvojlom skla zmizí [6]. Pnutí ve skle se měří na polarimetru. Měřeným sklem prochází světelný paprsek. Pokud sklo nevykazuje pnutí, světelný paprsek jím projde beze změny. Pokud je ve výrobku pnutí, paprsek se rozloží na 2 (řádný a mimořádný). Rozdíl drah mezi paprsky pak určuje velikost pnutí. Čím jsou paprsky od sebe více vzdáleny, tím je pnutí větší. Rozdíl drah mezi paprsky závisí i na tloušťce výrobku (viz obr. 14). A – výrobek bez pnutí B – výrobek s pnutím ∆ – dráhový rozdíl řádného a mimořádného paprsku [nm] – tloušťka skla [cm] Obr. 14: Měření pnutí
Povolená hodnota vnitřního napětí ve výrobku je 100 nm.cm-1. Úkol č. 1: Měření velikosti pnutí 1. Vložte vzorek skla. Je-li v něm pnutí, sklo se v daném místě prosvětlí. 2. Na polarimetru zapněte purpurové světlo. Podle zabarvení určete druh pnutí (žlutá barva – tlakové pnutí, modro-zelená barva – tahové pnutí). 3. Vypněte purpurové světlo. 4. Nad skleněný výrobek vložte kompenzátor („kukátko“). Nastavte stupnici kompenzátoru na 0. Kompenzátorem otáčejte tak dlouho, dokud světlo nevymizí. 5. Ze stupnice kompenzátoru odečtěte úhel, o který jste jím pootočili (ψ) 6. Spočítejte dráhový rozdíl ∆ (3,1 je konstanta přístroje):
∆ = 3,1 ⋅ Ψ 7. Pomocí posuvného měřítka změřte tloušťku výrobku (l), převeďte na centimetry. 8. Spočítejte pnutí (X):
X =
∆ l
53
9. Výsledky zapište do tabulky: Vzorek
Ψ [°]
∆ [nm]
l [cm]
X [nm/cm]
Druh pnutí
54
Seznam literatury 1 – http://amper.ped.muni.cz/~xstibor/pokusy/cislo1.htm, upraveno 2 – http://www.wcontact.cz/EurochemTOXI/index.asp?ID=402 3 – www.mach-chemikalie.cz/download.php?id=12 4 – Hložánek R., Technologické disciplíny a vlastnosti materiálů, učební text UTB Zlín, 2011, str. 12 5 – Šašek L. a kol., Laboratorní metody v oboru silikátů, SNTL Praha 1981, str. 144-155 6 – Paleček M. a kol., Sklářské praktikum, SNTL Praha 1990, str. 86-92; 152-167 7 – Fanderlik M., Přidal O. a Trenz F., Sklářské praktikum (rozbory a zkušební metody pro sklářské suroviny, sklo a skleněné výrobky, Průmyslové vydavatelství Praha 1951, str. 65-77 8 – http://cs.wikipedia.org/wiki/Index_lomu 9 – http://www.glassrevue.com/news.asp@nid=709&cid=6.html 10 – http://cz-maturita.tym.cz/fyzika/vlnove-vlastnosti-svetla.php 11 – http://www.ped.muni.cz/wchem/sm/hc/fchlab/refraktometr.htm 12 – http://cs.wikipedia.org/wiki/Snell%C5%AFv_z%C3%A1kon
55
Seznam obrázků Obr. 1: Laboratorní protokol ……………………………………………………………… 5 Obr. 2: Zahřívání roztoků ve zkumavce ………………………………………………… 6 Obr. 3: Symboly nebezpečnosti chemických látek …………………………………….. 9 Obr. 4: Etiketa chemické látky ………………………………………………………….. 15 Obr. 5: Sada sít pro stanovení zrnitosti sklářského písku ……………………………. 31 Obr. 6: Kalibrační přímka pro stanovení obsahu Fe2O3 ve vápenci …………………. 41 Obr. 7: Sada sít pro přípravu skelné drtě na stanovení hydrolytické odolnosti skla .. 43 Obr. 8: Dilatometrická křivka a její vyhodnocení …………………………………….... 46 Obr. 9: Hübscherův diagram pro stanovení součinitele teplotní roztažnosti ∆ ……... 48 Obr. 10: Schematické znázornění jevů při interakci světelného záření se sklem ….. 51 Obr. 11: Nitkový kříž refraktometru ……………………………………………….……. 52 Obr. 12: Stupnice refraktometru ………………………………………………………... 52
56
