{"id":11433,"date":"2026-08-24T02:00:27","date_gmt":"2026-08-23T18:00:27","guid":{"rendered":"https:\/\/toquartz.com\/?p=11433"},"modified":"2026-03-02T17:15:04","modified_gmt":"2026-03-02T09:15:04","slug":"quartz-reagent-bottle-or-borosilicate-which-material-fits-your-lab","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/toquartz.com\/es\/quartz-reagent-bottle-or-borosilicate-which-material-fits-your-lab\/","title":{"rendered":"Frascos de reactivos de cuarzo o de borosilicato: \u00bfqu\u00e9 material es el m\u00e1s adecuado para tu laboratorio?"},"content":{"rendered":"

Elegir un material inadecuado para el frasco contamina los resultados, desperdicia reactivos y pone en riesgo la seguridad; sin embargo, la diferencia entre el cuarzo y el borosilicato suele subestimarse.<\/p>\n

Ambos materiales parecen id\u00e9nticos a simple vista en una estanter\u00eda de laboratorio, pero sus propiedades f\u00edsicas y qu\u00edmicas difieren notablemente en cuanto a rendimiento \u00f3ptico, tolerancia t\u00e9rmica, pureza i\u00f3nica y resistencia qu\u00edmica. Este art\u00edculo ofrece una comparaci\u00f3n exhaustiva y basada en datos sobre todos los aspectos t\u00e9cnicamente relevantes, lo que proporciona a los profesionales de laboratorio los conocimientos precisos necesarios para elegir el material del recipiente que mejor se adapte a las necesidades anal\u00edticas.<\/p>\n

La comparaci\u00f3n comienza a nivel molecular, donde las diferencias en la composici\u00f3n determinan el l\u00edmite m\u00e1ximo de rendimiento de todas las propiedades que se analizan a continuaci\u00f3n.<\/p>\n

\n

\"Frasco<\/p>\n

La composici\u00f3n qu\u00edmica fundamental del cuarzo y del vidrio borosilicato<\/h2>\n

De entre todas las variables que distinguen al material de vidrio de laboratorio, la composici\u00f3n del material es la m\u00e1s fundamental \u2014y la que m\u00e1s influye en su rendimiento posterior\u2014.<\/p>\n

El cuarzo fundido se produce fundiendo s\u00edlice (SiO\u2082) natural de alta pureza o di\u00f3xido de silicio sint\u00e9tico a temperaturas superiores a 1.700 \u00b0C, lo que da lugar a una red v\u00edtrea con un contenido de SiO\u2082 que suele ser \u226599,95%. Esta pureza extrema significa que la red estructural est\u00e1 compuesta casi en su totalidad por tetraedros Si-O con enlaces covalentes, sin que haya pr\u00e1cticamente ning\u00fan modificador de la red presente. El vidrio borosilicato, por el contrario, es un sistema multicomponente que incorpora SiO\u2082 (normalmente entre el 70 y el 80%), B\u2082O\u2083 (entre el 10 y el 13%), Na\u2082O (4\u20138%) y Al\u2082O\u2083 (2\u20134%). El tri\u00f3xido de boro act\u00faa como formador de red junto con la s\u00edlice, mientras que los \u00f3xidos de sodio y aluminio funcionan como modificadores que alteran la red pura de Si-O. Esta arquitectura composicional mejora la procesabilidad y reduce la temperatura de fusi\u00f3n a aproximadamente 820-850 \u00b0C, lo que hace que la fabricaci\u00f3n del borosilicato resulte mucho m\u00e1s econ\u00f3mica. Sin embargo, la presencia de modificadores de red m\u00f3viles \u2014en particular, Na\u207a y B\u00b3\u207a\u2014 introduce una vulnerabilidad a la lixiviaci\u00f3n, al ataque alcalino y a la absorci\u00f3n de rayos UV que el cuarzo fundido no presenta. La diferencia de pureza entre el SiO\u2082 \u226599,95% y una formulaci\u00f3n de borosilicato de \u00f3xidos m\u00faltiples no es una diferencia insignificante; es el origen estructural de todas las diferencias de rendimiento analizadas en este art\u00edculo.<\/strong><\/p>\n

\n

\"Frasco<\/p>\n

Transmitancia \u00f3ptica del ultravioleta al infrarrojo en frascos de reactivos de cuarzo y de borosilicato<\/h2>\n

La transmitancia \u00f3ptica es el factor t\u00e9cnico diferenciador que m\u00e1s se suele citar entre ambos materiales, y es la propiedad que influye m\u00e1s directamente en la demanda de cuarzo en los laboratorios de espectroscopia. Comprender el perfil de transmitancia a lo largo de todo el espectro, desde el ultravioleta hasta el infrarrojo, permite aclarar exactamente en qu\u00e9 aspectos cada material ofrece un buen rendimiento y en cu\u00e1les no.<\/p>\n

Transmitancia en el ultravioleta profundo por debajo de 300 nm<\/h3>\n

El cuarzo fundido transmite la luz de forma eficiente desde aproximadamente 150 nm hasta la regi\u00f3n del ultravioleta profundo, con valores de transmitancia que suelen superar 85% a 200 nm<\/strong> y se mantiene por encima de 90% entre 220 y 300 nm en el caso del material est\u00e1ndar de grado \u00f3ptico. Este comportamiento es consecuencia directa de la ausencia de iones de impurezas que absorban la radiaci\u00f3n UV en la red Si-O.<\/p>\n

El vidrio de borosilicato, por el contrario, presenta un borde de absorci\u00f3n muy marcado que lo hace pr\u00e1cticamente opaco por debajo de aproximadamente 300-320 nm. El corte en el UV se debe a transiciones electr\u00f3nicas asociadas a trazas de impurezas de Fe\u00b2\u207a\/Fe\u00b3\u207a, a bandas de absorci\u00f3n de Na\u207a y a absorciones intr\u00ednsecas del enlace B-O concentradas en la regi\u00f3n del UV profundo. A 254 nm \u2014una longitud de onda fundamental para la cuantificaci\u00f3n de \u00e1cidos nucleicos y la detecci\u00f3n de compuestos arom\u00e1ticos\u2014, la transmitancia del borosilicato cae por debajo de 10%, lo que lo hace funcionalmente inutilizable para trabajos anal\u00edticos en el ultravioleta profundo.<\/p>\n

Los profesionales de laboratorio que realizan mediciones de absorbancia UV por debajo de los 300 nm y que han utilizado sin darse cuenta recipientes de borosilicato informan de lecturas de referencia sistem\u00e1ticamente elevadas y curvas de calibraci\u00f3n no lineales.<\/strong> \u2014 artefactos que desaparecen por completo al cambiar a frasco de reactivos de cuarzo<\/a>. Este error de medici\u00f3n provocado por el material se puede evitar por completo una vez que se comprende el l\u00edmite de transmitancia.<\/p>\n

Comparaci\u00f3n de la transmitancia en el ultravioleta profundo<\/h4>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Longitud de onda (nm)<\/th>\nTransmitancia del cuarzo fundido (%)<\/th>\nTransmitancia del borosilicato (%)<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
200<\/td>\n~85<\/td>\n<2<\/td>\n<\/tr>\n
220<\/td>\n~90<\/td>\n<5<\/td>\n<\/tr>\n
254<\/td>\n~92<\/td>\n<10<\/td>\n<\/tr>\n
280<\/td>\n~93<\/td>\n~15<\/td>\n<\/tr>\n
300<\/td>\n~93<\/td>\n~40<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Comparaci\u00f3n de la transmitancia en el espectro visible y en el infrarrojo cercano<\/h3>\n

En el rango de la luz visible (400-700 nm), tanto el cuarzo fundido como el vidrio de borosilicato alcanzan valores de transmitancia comprendidos entre 90% y 95%, lo que hace que la diferencia de rendimiento sea pr\u00e1cticamente insignificante para aplicaciones en el rango de longitudes de onda visibles. Por consiguiente, los ensayos colorim\u00e9tricos, turbidez<\/a>1<\/a><\/sup> Las mediciones y los an\u00e1lisis fotom\u00e9tricos est\u00e1ndar realizados en el intervalo de 400 a 700 nm no requieren el gasto adicional que suponen los recipientes de cuarzo.<\/p>\n

La distinci\u00f3n vuelve a aparecer, aunque en menor medida, en la regi\u00f3n del infrarrojo cercano (NIR), entre 700 y 2.500 nm. El cuarzo fundido mantiene una transmitancia superior al 80% en la mayor parte de este rango, con una banda de absorci\u00f3n notable cerca de los 2.730 nm asociada a los arm\u00f3nicos de Si-OH. El vidrio de borosilicato presenta caracter\u00edsticas de absorci\u00f3n adicionales en el NIR atribuibles a las vibraciones relacionadas con B-OH y Na, lo que reduce la transmitancia en determinadas subbandas del NIR entre un 5 y un 15% en comparaci\u00f3n con el cuarzo. En el caso de las aplicaciones de espectroscopia NIR por encima de los 2.000 nm, esta diferencia adquiere relevancia anal\u00edtica y debe tenerse en cuenta a la hora de elegir el recipiente.<\/strong><\/p>\n

Comparaci\u00f3n de la transmitancia en el espectro visible y en el infrarrojo cercano (NIR)<\/h4>\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Longitud de onda<\/th>\nTransmitancia del cuarzo fundido (%)<\/th>\nTransmitancia del borosilicato (%)<\/th>\nRepercusiones pr\u00e1cticas<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
400-700 nm (Visible)<\/td>\n90-95<\/td>\n90\u201394<\/td>\nDiferencia insignificante<\/td>\n<\/tr>\n
700\u20131.500 nm (NIR)<\/td>\n85-93<\/td>\n80\u201390<\/td>\nMenor; depende de la aplicaci\u00f3n<\/td>\n<\/tr>\n
1.500\u20132.500 nm (NIR)<\/td>\n75\u201385<\/td>\n65\u201378<\/td>\nModerada; relevante para la espectroscopia NIR<\/td>\n<\/tr>\n
>2.500 nm (infrarrojo medio)<\/td>\nDisminuyendo<\/td>\nDisminuyendo<\/td>\nAmbas tienen limitaciones; se necesitan \u00f3pticas especializadas<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Interferencias de fluorescencia y ruido de fondo en aplicaciones espectrosc\u00f3picas<\/h3>\n

El vidrio de borosilicato presenta una autofluorescencia cuantificable cuando es excitado por fuentes l\u00e1ser ultravioleta o de luz visible, un fen\u00f3meno atribuible a trazas de impurezas de metales de transici\u00f3n \u2014en particular, Fe\u00b2\u207a, Mn\u00b2\u207a y contaminantes de tierras raras\u2014 incorporadas durante el proceso de fusi\u00f3n del vidrio multicomponente. Bajo excitaci\u00f3n l\u00e1ser de 488 nm o 532 nm, los recipientes de borosilicato generan un amplio fondo de fluorescencia que abarca de 500 a 700 nm, con intensidades que pueden superar la se\u00f1al Raman de los analitos diluidos en uno o dos \u00f3rdenes de magnitud.<\/p>\n

El cuarzo fundido, con una pureza de SiO\u2082 \u226599,95% y una ausencia casi total de iones de impureza fluorescentes, produce se\u00f1ales de fluorescencia de fondo que suelen ser entre 10 y 50 veces inferiores a las del borosilicato en condiciones de excitaci\u00f3n equivalentes.<\/strong> Esta diferencia no es meramente estad\u00edstica: en los ensayos cuantitativos de fluorescencia con concentraciones de analito inferiores a 1 \u00b5g\/mL, la autofluorescencia del recipiente puede constituir la fuente dominante de incertidumbre en la medici\u00f3n cuando se utiliza borosilicato. En la espectroscopia Raman, donde las relaciones se\u00f1al-ruido son intr\u00ednsecamente limitadas, la elecci\u00f3n del material del recipiente puede determinar si un pico objetivo es detectable o queda oculto.<\/p>\n

La consecuencia pr\u00e1ctica de esta propiedad va m\u00e1s all\u00e1 de los instrumentos espec\u00edficos de espectroscopia. Cualquier ensayo en el que se utilicen marcadores fluorescentes, sondas luminiscentes o detecci\u00f3n por recuento de fotones debe realizarse en recipientes de cuarzo para eliminar la interferencia de fondo procedente del recipiente como variable experimental.<\/p>\n

Resumen de las prestaciones espectrosc\u00f3picas y de fluorescencia<\/h4>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Par\u00e1metro<\/th>\nCuarzo fundido<\/th>\nVidrio borosilicato<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
Intensidad de autofluorescencia (relativa)<\/td>\n1\u00d7 (referencia)<\/td>\n10-50\u00d7 mayor<\/td>\n<\/tr>\n
Longitud de onda de corte UV (nm)<\/td>\n~150<\/td>\n~300\u2013320<\/td>\n<\/tr>\n
Idoneidad para la espectroscopia Raman<\/td>\nExcelente<\/td>\nPobre<\/td>\n<\/tr>\n
Idoneidad para ensayos de fluorescencia <1 \u00b5g\/mL<\/td>\nExcelente<\/td>\nPoco fiable<\/td>\n<\/tr>\n
Fuente de ruido de fondo<\/td>\nInsignificante<\/td>\nFe\u00b2\u207a, Mn\u00b2\u207a, iones de tierras raras<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n
\n

\"Frasco<\/p>\n

Resistencia t\u00e9rmica y tolerancia al choque t\u00e9rmico en ambos tipos de botellas<\/h2>\n

El rendimiento t\u00e9rmico determina el rango de funcionamiento seguro de cualquier recipiente de laboratorio y condiciona directamente los procedimientos de calentamiento, digesti\u00f3n y enfriamiento r\u00e1pido que cada material puede soportar sin sufrir fallos estructurales. La diferencia entre el cuarzo fundido y el borosilicato en este aspecto es considerable y tiene importantes consecuencias.<\/p>\n

Temperaturas m\u00e1ximas de servicio para recipientes de cuarzo y borosilicato<\/h3>\n

El cuarzo fundido conserva su integridad estructural a temperaturas de funcionamiento continuas de hasta 1.050 \u00b0C<\/strong>, con una tolerancia a corto plazo que se extiende hasta aproximadamente 1.200 \u00b0C antes de que se detecte el ablandamiento. Este rendimiento excepcional se debe a la elevada energ\u00eda de enlace de la red Si-O y a la pr\u00e1ctica ausencia de modificadores de la red que podr\u00edan reducir la temperatura de transici\u00f3n v\u00edtrea. El punto de deformaci\u00f3n del cuarzo fundido se sit\u00faa en aproximadamente 1.070 \u00b0C, y su punto de recocido, en aproximadamente 1.140 \u00b0C.<\/p>\n

El vidrio de borosilicato funciona dentro de un rango t\u00e9rmico mucho m\u00e1s limitado. Las temperaturas de funcionamiento continuo se limitan a aproximadamente 500 \u00b0C<\/strong>, con una tolerancia a corto plazo que alcanza los 600 \u00b0C en condiciones controladas. Por encima de estos umbrales, los componentes Na\u2082O y B\u2082O\u2083 comienzan a migrar dentro de la red v\u00edtrea, lo que provoca una separaci\u00f3n de fases y un cambio estructural permanente. El punto de deformaci\u00f3n del vidrio de borosilicato est\u00e1ndar (tipo Pyrex) se sit\u00faa aproximadamente a 515 \u00b0C, y el punto de reblandecimiento, a unos 820 \u00b0C.<\/p>\n

La diferencia de 550 \u00b0C en la temperatura de servicio continuo entre ambos materiales no es una diferencia gradual, sino que define categor\u00edas de aplicaciones t\u00e9rmicas totalmente distintas.<\/strong> Procedimientos como la incineraci\u00f3n en horno de mufla, la digesti\u00f3n \u00e1cida a alta temperatura y la calcinaci\u00f3n a 800-1.000 \u00b0C solo pueden realizarse en recipientes de cuarzo.<\/p>\n

Par\u00e1metros de temperatura de servicio t\u00e9rmico<\/h4>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Par\u00e1metro<\/th>\nCuarzo fundido<\/th>\nVidrio borosilicato<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
Temperatura de servicio continuo (\u00b0C)<\/td>\n\u22641.050<\/td>\n\u2264500<\/td>\n<\/tr>\n
Temperatura m\u00e1xima a corto plazo (\u00b0C)<\/td>\n~1,200<\/td>\n~600<\/td>\n<\/tr>\n
Punto de deformaci\u00f3n (\u00b0C)<\/td>\n~1,070<\/td>\n~515<\/td>\n<\/tr>\n
Punto de recocido (\u00b0C)<\/td>\n~1,140<\/td>\n~560<\/td>\n<\/tr>\n
Punto de reblandecimiento (\u00b0C)<\/td>\n~1,665<\/td>\n~820<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Coeficientes de dilataci\u00f3n t\u00e9rmica y resistencia al choque t\u00e9rmico<\/h3>\n

El coeficiente de expansi\u00f3n t\u00e9rmica (CTE) es el par\u00e1metro m\u00e1s determinante para la resistencia al choque t\u00e9rmico en recipientes de vidrio. El cuarzo fundido presenta un CTE de aproximadamente 0.55 \u00d7 10-\u2076 \/\u00b0C<\/strong>, uno de los valores m\u00e1s bajos registrados para cualquier tipo de vidrio. El vidrio borosilicato, aunque ya se considera un vidrio de baja dilataci\u00f3n en comparaci\u00f3n con las formulaciones de cal-sosa, presenta un coeficiente de dilataci\u00f3n t\u00e9rmica (CTE) de aproximadamente 3.3 \u00d7 10-\u2076 \/\u00b0C<\/strong> \u2014 seis veces mayor que la del cuarzo fundido.<\/p>\n

La resistencia al choque t\u00e9rmico viene determinada por la relaci\u00f3n entre el coeficiente de expansi\u00f3n t\u00e9rmica (CTE), la resistencia a la tracci\u00f3n y la conductividad t\u00e9rmica. Ante un cambio r\u00e1pido de temperatura \u0394T, la tensi\u00f3n t\u00e9rmica inducida \u03c3 var\u00eda proporcionalmente a CTE \u00d7 E \u00d7 \u0394T (donde E es el m\u00f3dulo de Young). Con un CTE seis veces menor, el cuarzo acumula tensi\u00f3n t\u00e9rmica a una fracci\u00f3n de la velocidad del borosilicato en variaciones de temperatura equivalentes. Cuantitativamente, el cuarzo fundido est\u00e1ndar puede soportar choques t\u00e9rmicos que superan \u0394T = 1.000 \u00b0C<\/strong> sin que se produzca ninguna fractura, mientras que el borosilicato soporta aproximadamente un \u0394T = 160-180 \u00b0C en condiciones similares. Las operaciones de laboratorio que implican una transferencia r\u00e1pida desde un horno a 900 \u00b0C a una superficie a temperatura ambiente \u2014un paso habitual en el an\u00e1lisis gravim\u00e9trico\u2014 son estructuralmente seguras para los recipientes de cuarzo, pero es muy probable que provoquen la fractura de los de borosilicato.<\/strong><\/p>\n

La importancia pr\u00e1ctica de esta diferencia queda reforzada por la experiencia habitual en el laboratorio: los recipientes de borosilicato que se sacan de hornos de secado a 180 \u00b0C y se colocan sobre encimeras de cer\u00e1mica fr\u00edas suelen presentar fisuras fin\u00edsimas, mientras que los recipientes de cuarzo equivalentes permanecen intactos tras a\u00f1os de un tratamiento id\u00e9ntico.<\/p>\n

Comparaci\u00f3n de la expansi\u00f3n t\u00e9rmica y la resistencia a los golpes<\/h4>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Par\u00e1metro<\/th>\nCuarzo fundido<\/th>\nVidrio borosilicato<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
CTE (\u00d710-\u2076 \/\u00b0C)<\/td>\n~0.55<\/td>\n~3.3<\/td>\n<\/tr>\n
Resistencia al choque t\u00e9rmico \u0394T (\u00b0C)<\/td>\n>1,000<\/td>\n~160\u2013180<\/td>\n<\/tr>\n
Riesgo de fractura a \u0394T = 200 \u00b0C<\/td>\nInsignificante<\/td>\nDe moderado a alto<\/td>\n<\/tr>\n
Apto para el traslado del horno a la mesa de trabajo<\/td>\nS\u00ed<\/td>\nNo<\/td>\n<\/tr>\n
Apto para un enfriamiento r\u00e1pido en agua fr\u00eda<\/td>\nS\u00ed<\/td>\nNo<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n
\n

\"Frasco<\/p>\n

Resistencia qu\u00edmica de los frascos de reactivos de cuarzo frente a reactivos agresivos<\/h2>\n

La compatibilidad qu\u00edmica determina qu\u00e9 reactivos pueden almacenarse, procesarse y analizarse de forma segura en cada tipo de recipiente, as\u00ed como en qu\u00e9 casos es probable que se produzca un fallo en la contenci\u00f3n o una contaminaci\u00f3n anal\u00edtica. Este aspecto tiene implicaciones directas tanto para la seguridad del laboratorio como para la integridad de los datos.<\/p>\n

Resistencia a los \u00e1cidos minerales, incluido el \u00e1cido fluorh\u00eddrico<\/h3>\n

El cuarzo fundido presenta una resistencia excepcional a la mayor\u00eda de los \u00e1cidos minerales, tanto a temperatura ambiente como a temperaturas elevadas. En \u00e1cido clorh\u00eddrico (HCl) a concentraciones de hasta 37% y temperaturas de hasta 100 \u00b0C, la velocidad de disoluci\u00f3n de la s\u00edlice se mantiene por debajo de 0,02 mg\/cm\u00b2\/d\u00eda<\/strong>. La resistencia al \u00e1cido n\u00edtrico (HNO\u2083) en todas las concentraciones es igualmente excepcional, sin que se observe ninguna corrosi\u00f3n apreciable durante los tiempos de digesti\u00f3n habituales. El \u00e1cido sulf\u00farico concentrado (H\u2082SO\u2084) a temperaturas inferiores a 300 \u00b0C no ataca al cuarzo fundido a velocidades significativas desde el punto de vista anal\u00edtico, y agua regia<\/a>2<\/a><\/sup> (3:1 HCl:HNO\u2083) \u2014uno de los sistemas de \u00e1cidos mixtos m\u00e1s agresivos que se utilizan en la digesti\u00f3n de metales en trazas\u2014 solo produce una disoluci\u00f3n superficial insignificante en el cuarzo en condiciones normales de exposici\u00f3n en laboratorio.<\/p>\n

El vidrio de borosilicato presenta una resistencia razonable a los \u00e1cidos minerales en concentraciones diluidas a moderadas, pero se diferencia del cuarzo en condiciones de \u00e1cidos concentrados y temperaturas elevadas. El componente B\u2082O\u2083 es susceptible a la hidr\u00f3lisis \u00e1cida a temperaturas elevadas, y la exposici\u00f3n prolongada a HCl o H\u2082SO\u2084 concentrados y calientes a m\u00e1s de 150 \u00b0C aumenta de forma apreciable la rugosidad superficial y la liberaci\u00f3n de iones.<\/p>\n

Un aspecto fundamental que se aplica por igual a ambos materiales: el \u00e1cido fluorh\u00eddrico (HF) disuelve tanto la s\u00edlice fundida como el vidrio borosilicato sin distinci\u00f3n.<\/strong> La reacci\u00f3n SiO\u2082 + 4HF \u2192 SiF\u2084\u2191 + 2H\u2082O se produce con facilidad a temperatura ambiente, e incluso las soluciones diluidas de HF (0,5%) corroen las superficies de cuarzo en cuesti\u00f3n de minutos. Ninguno de los dos materiales es compatible con el HF; los recipientes de PTFE o platino son los \u00fanicos adecuados para sistemas que contengan fluoruro.<\/p>\n

Comparaci\u00f3n de la resistencia a los \u00e1cidos minerales<\/h4>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Sistema \u00e1cido<\/th>\nResistencia de cuarzo fundido<\/th>\nResistencia del borosilicato<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
HCl (concentrado, \u2264100 \u00b0C)<\/td>\nExcelente (<0,02 mg\/cm\u00b2\/d\u00eda)<\/td>\nBien<\/td>\n<\/tr>\n
HNO\u2083 (todas las concentraciones)<\/td>\nExcelente<\/td>\nBien<\/td>\n<\/tr>\n
H\u2082SO\u2084 (<300 \u00b0C)<\/td>\nExcelente<\/td>\nModerado por encima de los 150 \u00b0C<\/td>\n<\/tr>\n
Agua regia (a temperatura ambiente)<\/td>\nExcelente<\/td>\nModerado<\/td>\n<\/tr>\n
HF (cualquier concentraci\u00f3n)<\/td>\nNo compatible<\/td>\nNo compatible<\/td>\n<\/tr>\n
H\u2083PO\u2084 (caliente, concentrado)<\/td>\nModerado<\/td>\nPobre<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Soluciones alcalinas y entornos con pH elevado<\/h3>\n

Tanto el cuarzo fundido como el vidrio de borosilicato son susceptibles al ataque de los iones hidr\u00f3xido, pero los mecanismos y las velocidades difieren significativamente entre ambos materiales. En el cuarzo fundido, el ion OH\u207b ataca los enlaces Si-O-Si mediante un mecanismo de sustituci\u00f3n nucle\u00f3fila, disolviendo progresivamente la s\u00edlice superficial en forma de aniones de silicato (SiO\u2084\u2074\u207b). La velocidad de disoluci\u00f3n del cuarzo fundido en NaOH 0,1 M a 25 \u00b0C es aproximadamente 0,04\u20130,08 \u00b5m\/hora<\/strong>, aumentando considerablemente tanto con la concentraci\u00f3n como con la temperatura.<\/p>\n

En el caso del vidrio de borosilicato, el ataque alcalino sigue un proceso m\u00e1s complejo. El componente B\u2082O\u2083 sufre una hidr\u00f3lisis preferencial en medios alcalinos, liberando \u00e1cido b\u00f3rico e iones borato a velocidades considerablemente superiores a las de la disoluci\u00f3n simult\u00e1nea de la s\u00edlice. En NaOH 1 M a 60 \u00b0C, la p\u00e9rdida de masa de las superficies de borosilicato puede alcanzar entre 0,5 y 1,2 mg\/cm\u00b2\/hora, lo que es significativamente m\u00e1s r\u00e1pido que el ataque equivalente al cuarzo fundido en condiciones id\u00e9nticas. Esta lixiviaci\u00f3n preferencial del boro crea zonas de empobrecimiento superficial que alteran la estructura de la red cristalina y aceleran la posterior liberaci\u00f3n de iones.<\/strong>, lo que hace que el borosilicato sea especialmente inadecuado para el contacto prolongado con soluciones de proceso alcalinas.<\/p>\n

En la pr\u00e1ctica, el cuarzo fundido solo debe considerarse resistente a los \u00e1lcalis en concentraciones \u2264 0,1 M y a temperaturas \u2264 40 \u00b0C durante periodos inferiores a 4 horas. Ninguno de los dos materiales debe considerarse estable frente a los \u00e1lcalis en aplicaciones con NaOH o KOH concentrados.<\/p>\n

Par\u00e1metros de resistencia a los \u00e1lcalis<\/h4>\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Condici\u00f3n<\/th>\nVelocidad de disoluci\u00f3n del cuarzo fundido<\/th>\nVelocidad de disoluci\u00f3n del borosilicato<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
NaOH 0,1 M, 25 \u00b0C<\/td>\n0,04\u20130,08 \u00b5m\/h<\/td>\n0,10\u20130,20 \u00b5m\/h<\/td>\n<\/tr>\n
1 M de NaOH, 60 \u00b0C<\/td>\n0,5\u20131,0 \u00b5m\/h<\/td>\n1,5\u20133,0 \u00b5m\/h (+ lixiviaci\u00f3n de B)<\/td>\n<\/tr>\n
NaOH a 10 M, 25 \u00b0C<\/td>\nAtaque r\u00e1pido<\/td>\nAtaque r\u00e1pido + da\u00f1o estructural<\/td>\n<\/tr>\n
L\u00edmite de concentraci\u00f3n admisible<\/td>\n\u22640,1 M, contacto breve<\/td>\n\u22640,05 M, contacto breve<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Almacenamiento de disolventes org\u00e1nicos y disolventes de alta pureza<\/h3>\n

Tanto el cuarzo fundido como el vidrio de borosilicato presentan una amplia resistencia a los disolventes org\u00e1nicos habituales, entre los que se incluyen el metanol, el etanol, el acetonitrilo, la acetona, el diclorometano y el tetrahidrofurano (THF). Ninguno de estos materiales sufre una disoluci\u00f3n estructural apreciable al entrar en contacto con estos disolventes a temperatura ambiente. Desde el punto de vista de la compatibilidad mec\u00e1nica, ambos tipos de recipientes permiten la manipulaci\u00f3n habitual de disolventes org\u00e1nicos sin que ello plantee problemas de seguridad.<\/p>\n

Sin embargo, surge una distinci\u00f3n fundamental a nivel de la contaminaci\u00f3n por trazas. El vidrio de borosilicato, al entrar en contacto con disolventes org\u00e1nicos de alta pureza, libera cantidades cuantificables de Na\u207a (normalmente entre 5 y 50 ppb tras 24 horas de contacto) y B\u00b3\u207a (entre 2 y 20 ppb) mediante intercambio i\u00f3nico con las pel\u00edculas de humedad residual. Estos iones lixiviados son insignificantes en la qu\u00edmica preparativa o sint\u00e9tica, pero constituyen una grave fuente de interferencia en la preparaci\u00f3n de la fase m\u00f3vil de la HPLC, el an\u00e1lisis por LC-MS y cualquier flujo de trabajo anal\u00edtico sensible a los metales en trazas. El cuarzo fundido, debido a la ausencia casi total de iones modificadores de la red m\u00f3vil, libera Na\u207a por debajo de 0,1 ppb y B\u00b3\u207a por debajo de 0,05 ppb en condiciones de almacenamiento equivalentes.<\/strong> \u2014 una reducci\u00f3n de dos \u00f3rdenes de magnitud que resulta anal\u00edticamente decisiva para el trabajo con cantidades ultratrazas.<\/p>\n

Los requisitos de pureza de los disolventes en la qu\u00edmica anal\u00edtica moderna \u2014especialmente en los m\u00e9todos que persiguen l\u00edmites de detecci\u00f3n inferiores a una parte por mil (ppb)\u2014 obligan, en la pr\u00e1ctica, a utilizar recipientes de cuarzo en las fases de preparaci\u00f3n de la fase m\u00f3vil y de almacenamiento de los patrones, independientemente de la compatibilidad aparente del disolvente org\u00e1nico con el borosilicato.<\/p>\n

Compatibilidad con disolventes org\u00e1nicos y lixiviaci\u00f3n i\u00f3nica<\/h4>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Par\u00e1metro<\/th>\nCuarzo fundido<\/th>\nVidrio borosilicato<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
Resistencia estructural a los disolventes<\/td>\nExcelente<\/td>\nExcelente<\/td>\n<\/tr>\n
Lixiviaci\u00f3n de Na\u207a al disolvente (ppb, 24 h)<\/td>\n<0.1<\/td>\n5-50<\/td>\n<\/tr>\n
Lixiviaci\u00f3n de B\u00b3\u207a al disolvente (ppb, 24 h)<\/td>\n<0.05<\/td>\n2\u201320<\/td>\n<\/tr>\n
Idoneidad para el almacenamiento de la fase m\u00f3vil de HPLC<\/td>\nExcelente<\/td>\nMarginal para trabajos de trazo<\/td>\n<\/tr>\n
Idoneidad para la preparaci\u00f3n de disolventes para LC-MS<\/td>\nExcelente<\/td>\nNo recomendado<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n
\n

\"Frasco<\/p>\n

Contaminaci\u00f3n por metales traza y lixiviaci\u00f3n i\u00f3nica de las superficies de los frascos de reactivos<\/h2>\n

M\u00e1s all\u00e1 del almacenamiento de disolventes org\u00e1nicos, la contaminaci\u00f3n i\u00f3nica procedente de las superficies de los recipientes constituye una de las fuentes de error anal\u00edtico m\u00e1s extendidas y subestimadas en la pr\u00e1ctica de laboratorio moderna. La distinci\u00f3n entre cuarzo y borosilicato a un nivel inferior al de las partes por mil (ppb) no es una cuesti\u00f3n te\u00f3rica, sino una fuente documentada y cuantificable de sesgo sistem\u00e1tico en el an\u00e1lisis de oligoelementos.<\/p>\n

Mecanismos de disoluci\u00f3n de iones en el vidrio borosilicato<\/h3>\n

La disoluci\u00f3n i\u00f3nica del vidrio borosilicato se produce mediante dos mecanismos simult\u00e1neos que tienen lugar en la interfaz entre el vidrio y la soluci\u00f3n. El primero es un reacci\u00f3n de intercambio i\u00f3nico selectivo<\/strong>, en el que los iones hidronio (H\u2083O\u207a) de la fase de soluci\u00f3n desplazan a los iones Na\u207a y Ca\u00b2\u207a de la red cristalina del vidrio, creando una capa lixiviada rica en s\u00edlice y empobrecida en cationes modificadores. Este proceso est\u00e1 controlado por difusi\u00f3n, lo que significa que la velocidad de lixiviaci\u00f3n es proporcional a la ra\u00edz cuadrada del tiempo de contacto en las primeras etapas, pasando a un r\u00e9gimen lineal m\u00e1s lento a medida que la capa lixiviada se hace m\u00e1s gruesa. El segundo mecanismo es hidr\u00f3lisis en red<\/strong>, en el que las mol\u00e9culas de agua atacan los enlaces Si-O-Si y B-O-Si, disolviendo simult\u00e1neamente las especies de s\u00edlice y borato y liberando Al\u00b3\u207a del componente de al\u00famina.<\/p>\n

Los datos cuantitativos de lixiviaci\u00f3n obtenidos en ensayos de extracci\u00f3n estandarizados (ISO 720 \/ vidrio USP Tipo I) confirman que el vidrio de borosilicato libera Na\u207a en concentraciones de 5 a 100 ppb, B\u00b3\u207a de 2 a 30 ppb, Al\u00b3\u207a en un rango de 1 a 15 ppb y Ca\u00b2\u207a en un rango de 0,5 a 5 ppb en agua ultrapura tras una hora de contacto a 121 \u00b0C. En condiciones ambientales de laboratorio, la lixiviaci\u00f3n en equilibrio en agua ultrapura a temperatura ambiente durante 24 horas da lugar a concentraciones de Na\u207a de entre 5 y 50 ppb.<\/strong> \u2014 que ya se encuentran en los umbrales de detecci\u00f3n del sodio o por encima de ellos en los m\u00e9todos ICP-OES.<\/p>\n

La dependencia de la lixiviaci\u00f3n respecto a la temperatura tiene consecuencias especialmente importantes: por cada aumento de 10 \u00b0C en la temperatura de contacto, las tasas de liberaci\u00f3n i\u00f3nica se duplican aproximadamente, lo que significa que los procedimientos de digesti\u00f3n en caliente en recipientes de borosilicato generan niveles de contaminaci\u00f3n que pueden enmascarar por completo las se\u00f1ales de los analitos en concentraciones del orden de las ppb.<\/p>\n

Perfil de lixiviaci\u00f3n del borosilicato en agua ultrapura<\/h4>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
I\u00f3n<\/th>\nTasa de lixiviaci\u00f3n (ppb, 24 h, 25 \u00b0C)<\/th>\nTasa de lixiviaci\u00f3n (ppb, 1 h, 121 \u00b0C)<\/th>\nRiesgo de detecci\u00f3n en el an\u00e1lisis por espectrometr\u00eda de plasma inducido (ICP)<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
Na\u207a<\/td>\n5-50<\/td>\n50-200<\/td>\nAlta<\/td>\n<\/tr>\n
B\u00b3\u207a<\/td>\n2\u201320<\/td>\n20-80<\/td>\nAlta<\/td>\n<\/tr>\n
Al\u00b3\u207a<\/td>\n1-10<\/td>\n10-50<\/td>\nModerado<\/td>\n<\/tr>\n
Ca\u00b2\u207a<\/td>\n0.5-5<\/td>\n5-20<\/td>\nModerado<\/td>\n<\/tr>\n
Si\u2074\u207a<\/td>\n1-5<\/td>\n5-15<\/td>\nBajo (depende de la matriz)<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Ventajas de la pureza i\u00f3nica de las superficies de cuarzo de alta pureza<\/h3>\n

La pureza i\u00f3nica del cuarzo fundido se deriva directamente de su composici\u00f3n: con un contenido de SiO\u2082 \u226599,95% y un nivel total de impurezas met\u00e1licas que suele ser inferior a 50 ppb en peso<\/strong>, simplemente no hay suficientes iones modificadores presentes para sustentar el mecanismo de lixiviaci\u00f3n por intercambio i\u00f3nico que predomina en la disoluci\u00f3n del borosilicato. La \u00fanica especie lixiviable de las superficies de cuarzo fundido es el \u00e1cido sil\u00edcico (H\u2084SiO\u2084), que se libera a velocidades de aproximadamente 0,5\u20132 ppb de silicio cada 24 horas<\/strong> en agua ultrapura a temperatura ambiente \u2014un nivel que, desde el punto de vista anal\u00edtico, es insignificante para todos los elementos, salvo el propio silicio\u2014.<\/p>\n

Los datos de sustracci\u00f3n de blancos procedentes de estudios de validaci\u00f3n de m\u00e9todos de ICP-MS demuestran de forma sistem\u00e1tica que los blancos de procedimiento preparados en recipientes de cuarzo fundido presentan valores entre 10 y 100 veces inferiores a los de los blancos equivalentes preparados en borosilicato para Na, B, Al y Ca. En las aplicaciones de la industria de los semiconductores que deben cumplir especificaciones de contaminaci\u00f3n del orden de partes por bill\u00f3n (ppt), el fondo i\u00f3nico procedente de un recipiente de borosilicato supera el l\u00edmite total de contaminaci\u00f3n para el sodio (Na) y el boro (B) en un factor de entre 10 y 1.000.<\/strong>, lo que convierte al cuarzo en la \u00fanica opci\u00f3n t\u00e9cnicamente viable, independientemente de las consideraciones de coste.<\/p>\n

La qu\u00edmica superficial del cuarzo fundido tambi\u00e9n ofrece una ventaja en cuanto a estabilidad durante los procedimientos de lixiviaci\u00f3n \u00e1cida. Tras la limpieza con HNO\u2083 a una concentraci\u00f3n de 10\u201320%, la superficie del cuarzo fundido se repasiva con una capa fina y densa de Si-OH que minimiza la posterior adsorci\u00f3n de metales, una propiedad que se aprovecha en los protocolos de preparaci\u00f3n de muestras ultralimpias para el an\u00e1lisis de trazas en el \u00e1mbito medioambiental y de los semiconductores.<\/p>\n

Comparaci\u00f3n de la lixiviaci\u00f3n i\u00f3nica en agua ultrapura (24 h, 25 \u00b0C)<\/h4>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
I\u00f3n<\/th>\nCuarzo fundido (ppb)<\/th>\nVidrio borosilicato (ppb)<\/th>\nFactor de reducci\u00f3n<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
Na\u207a<\/td>\n<0.1<\/td>\n5-50<\/td>\n50\u2013500\u00d7<\/td>\n<\/tr>\n
B\u00b3\u207a<\/td>\n<0.05<\/td>\n2\u201320<\/td>\n40\u2013400\u00d7<\/td>\n<\/tr>\n
Al\u00b3\u207a<\/td>\n<0,02<\/td>\n1-10<\/td>\n50\u2013500\u00d7<\/td>\n<\/tr>\n
Ca\u00b2\u207a<\/td>\n<0.01<\/td>\n0.5-5<\/td>\n50\u2013500\u00d7<\/td>\n<\/tr>\n
Impurezas met\u00e1licas totales (ppb p\/p)<\/td>\n<50<\/td>\n5,000\u201320,000<\/td>\n100\u2013400\u00d7<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n
\n

\"Frasco<\/p>\n

Resistencia mec\u00e1nica y dureza superficial de los dos materiales de las botellas<\/h2>\n

El rendimiento mec\u00e1nico es un aspecto pr\u00e1ctico a tener en cuenta en el manejo diario en el laboratorio, aunque representa un \u00e1mbito en el que la diferencia de rendimiento entre ambos materiales es menor \u2014y, en algunos aspectos, se invierte\u2014.<\/p>\n