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BorosilicatglasZoomA-Z

Fachgebiet - Anorganische Chemie

Borosilicatglas (Bor-Tonerde-Glas) ist eine Glasart, bei der das Silicium in der silicatischen Grundstruktur (Netzwerkbildner) teilweise durch Bor und Aluminium substituiert ist (Netzwerkwandler). Wie die Silicium-Atome sind auch die Bor- bzw. Aluminium-Atome fest in das Raumnetzgitter integriert und mit den Sauerstoff-Atomen durch kovalente Bindungen verbunden. Da B3+ und Al3+ jeweils eine positive Ladung weniger als das Si4+-Ion aufweisen, sind zur Neutralisation des anionischen Gerüsts zusätzliche Kationen, wie z.B. Na+, K+, Mg2+, Ca2+, erforderlich. Diese durch Ionenbeziehungen an das Netzwerk gebundenen Kationen führen zu Unregelmäßigkeiten und Unterbrechungen der Raumnetzstruktur (Trennstellenbildner).

Borosilicatgläser zeichnen sich durch eine erhöhte Widerstandsfähigkeit des Glases gegen Säuren und aggressive Chemikalien sowie gegen Temperaturdifferenzen aus, d.h. der Bor-Anteil verringert den Ausdehnungskoeffizienten des Glases und damit dessen Empfindlichkeit gegen rasches Erhitzen und Abkühlen. Lediglich Flusssäure, konzentrierte Phosphorsäure und starke Laugen bei höheren Temperaturen tragen die Glasfläche kontinuierlich ab.

Abb.1
Meßkolben aus Borosilicatglas

In den handelsüblichen Glassorten (Jenaer Glas, Duran-Glas, Pyrex-Glas u.a.) ist neben Boroxid in der Regel auch noch Tonerde (Aluminiumoxid, Al2O3) enthalten, das die Sprödigkeit des Glases und die Gefahr des Entglasens (Kristallisierens) herabsetzt und somit die Bruchfestigkeit deutlich erhöht.

Typisches Borosilicatglas setzt sich etwa wie folgt zusammen:

70-80 % Siliciumdioxid, SiO2

7-13 % Boroxid, B2O3

4-8 % Alkalioxide, Na2O, K2O

2-7 % Aluminiumoxid, Al2O3

0-5 % Erdalkalioxide, MgO, CaO und andere

Der Name der Glasgruppe ist von den beiden Hauptkomponenten abgeleitet.

Auf Grund ihrer besonderen Eigenschaften werden Bor-Tonerde-Gläser bevorzugt für wissenschaftliche und technische Zwecke im Labor, aber auch für Haushaltsgeräte zum Kochen und Backen eingesetzt. Das Jenaer Glas wurde von O. Schott 1887 erfunden und seit den 1920er Jahren in Jena produziert.