کلاس‌بندی شیشه‌آلات آزمایشگاهی
شیشه‌آلات آزمایشگاهی به شکل بشر، ارلن، مزور و … بخشی جدایی‌ناپذیر از آزمایشگاه‌ها هستند. این ظروف به دلیل ویژگی بی‌اثر بودن به کاربر اجازه می‌دهند تا به راحتی مواد شیمیایی مختلف را درون آن‌ها نگهداری کند. با این وجود، تمامی شیشه‌آلات آزمایشگاهی از ویژگی‌های یکسانی برخوردار نیستند. مواد مختلفی در ساخت شیشه‌آلات آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می‌گیرد که این امر سبب تغییر در ویژگی‌های این ظروف خواهد شد.
با توجه به اینکه شیشه آلات آزمایشگاهی از جنس‌های مختلفی ساخته می‌شوند و کلاس‌بندی‌های متفاوتی دارند، در این مقاله قصد داریم تا شما را بیشتر با این ظروف آزمایشگاهی آشنا کنیم. پس در ادامه با ما همراه باشید.
چرا در آزمایشگاه از ظرف شیشه‌ای استفاده میشود؟
با وجود اینکه امروزه ظروف آزمایشگاهی از جنس انواع پلاستیک‌ها ساخته می‌شوند و دارای ویژگی‌های کاربردی و مفیدی نیز هستند، اما هنوز هم برای نگهداری برخی مواد شیمیایی و همچنین انجام یکسری آزمایشات نیاز است تا از ظروف شیشه‌ای استفاده شود. از جمله مزایای استفاده از ظروف شیشه‌ای می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
- شفافیت شیشه باعث میشود که نظارت بر انجام آزمایشات آسان‌تر گردد.
- شیشه در برابر حرارت مقاوم است و توانایی تحمل شوک حرارتی را دارد.
- شیشه‌آلات آزمایشگاهی تا حد زیادی بی اثر هستند. در نتیجه با موادی که در تماس با آن‌ها قرار دارند واکنش چندانی نخواهند داشت.
انواع شیشه‌های مورد استفاده برای ظروف آزمایشگاهی
جهت ساخت شیشه‌آلات آزمایشگاهی، از انواع مختلف شیشه استفاده میشود. هر نوع شیشه دارای ویژگی‌های خاصی است که آن را برای کاربردهای مختلف مناسب می‌کند. در ادامه برخی از رایج‌ترین انواع شیشه، که برای ساخت شیشه‌آلات آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می‌گیرد را ذکر خواهیم کرد:
1- بروسیلیکات:
رایج‌ترین نوع شیشه مورد استفاده برای ساخت شیشه‌آلات آزمایشگاهی بروسیلیکات است. این نوع شیشه به‌طور طبیعی شفاف است و مقاومت خوبی در برابر گرمای زیاد و شوک حرارتی دارد. این ماده از ضریب انبساط گرمایی کم و مقاومت بالایی نسبت به خوردگی برخوردار است و همین موضوع باعث شده تا شیشه‌آلات آزمایشگاهی که از جنس بروسیلیکات ساخته می‌شوند، برای اغلب کاربردهای آزمایشگاهی مناسب باشد. به طور کلی بروسیلیکات در ساخت تجهیزات پزشکی و آزمایشگاهی کاربرد گسترده‌ای دارد.
با این وجود، بروسیلیکات در برابر برخی مواد شیمیایی مانند هیدروفلوئوریک اسید، اسید فسفریک و محلول‌های خورنده قوی، بی‌اثر نیست.
2- کوارتز:
شیشه‌آلات آزمایشگاهی از جنس کوارتز با نام شیشه سیلیس نیز شناخته می‌شوند. این ماده را می‌توان یکی از واکنش‌ناپذیرترین مواد برای ساخت شیشه آلات آزمایشگاهی به شمار برد. ظروف شیشه‌ای از جنس سیلیس، در دمای بالای 2000 درجه سانتی‌گراد و با ذوب کردن ماسه ساخته می‌شوند. این ظروف شفاف بوده و خواص حرارتی ویژه‌ای دارند. ظروف شیشه‌ای کوارتز ضریب انبساط حرارتی کمی دارند که استفاده از آن‌ها را در هر دمایی امکان‌پذیر می‌کند. می‌توان آن‌ها را تا دمای 15000 درجه سانتی گراد گرم کرد و سپس آن را در آب سرد قرار داد بدون اینکه ترک بخورند. بنابراین اگر نیاز دارید تا آزمایشی را در بازه‌های مختلف حرارتی انجام دهید، شیشهآلاتی که از جنس سیلیس ساخته می‌شوند، ایده‌آل هستند.
این شیشه همچنین توانایی عبور طیف وسیعی از طول موج‌های نور را دارد. این امر آن را برای آزمایشات مربوط به اشعه مادون قرمز و اشعه ماورا بنفش مناسب می‌کند.
شیشه‌آلات آزمایشگاهی که از جنس کوارتز ساخته می‌شوند برای کاربردهای مختلفی مانند اندازه‌گیری حجمی، نگهداری و ذخیره نمونه‌ها یا مواد شیمیایی، مخلوط کردن مواد، آزمایشات اسپکتروفتومتری، تقطیر و کروماتوگرافی مناسب هستند.
با این وجود تجهیزات آزمایشگاهی ساخته شده از این ماده به طور قابل توجهی گران‌تر از بقیه ظروف شیشه‌ای هستند.
3- اکتینیک[1]:
برخی شیشه‌آلات آزمایشگاهی به رنگ قهوه‌ای تیره و یا کهربایی (Amber) ساخته می‌شوند. این ظروف معمولا از جنس اکتینیک هستند و به منظور جلوگیری از تغییر ترکیبات شیمیایی حساس به نور توسط اشعه مادون قرمز، نور مرئی و اشعه ماورا بنفش طراحی شده‌اند.
4- سودا لایم[2]:
برخی از شیشه‌الات آزمایشگاهی مانند پیپت، مزور و فلاسک‌های حجمی به وفور در آزمایشگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. برای کاهش هزینه‌های آزمایشگاهی می‌توان این ظروف را از جنس سودا لایم تهیه کرد. شیشهآلاتی که از این جنس هستند اغلب شکننده بوده، نقطه ذوب کمی داشته و در برابر شوک حرارتی مقاومت چندانی ندارند و اغلب برای کاربردهای عمومی و به دلیل مقرون به صرفه بودنشان مورد استفاده قرار می‌گیرند.
5- ظروف شیشه‌ای سیلیکونیزه:
برخی شیشه‌آلات آزمایشگاهی که برای کار با نمونه‌های خاص مانند نوکلئیک اسیدهای تک رشته‌ای یا پروتئین‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند، سیلانیزه (سیلیکونیزه) می‌شوند. این امر جهت جلوگیری از جذب املاح در سطوح شیشه و افزایش خاصیت آبگریز بودن آن‌ها انجام میشود و برای کار با نمونه‌های چسبنده به ویژه در غلظت‌های کم بسیار مهم است.
کلاس‌بندی شیشه آلات آزمایشگاهی
شیشه‌آلات آزمایشگاهی بر اساس استانداردهای بین‌المللی مختلف، میزان خطا و مقاومت در برابر مواد آزمایشگاهی، دارای کلاس‌بندی‌های مختلفی هستند که در ادامه مروری بر آن‌ها خواهیم داشت.
1- کلاس‌بندی شیشه‌آلات آزمایشگاهی بر اساس میزان دقت اندازه‌گیری
شیشه آلات آزمایشگاهی از لحاظ دقت درجه‌بندی، در 2 کلاس A و کلاس B قرار می‌گیرند. این کلاس‌بندی توسط انجمن مواد و آزمون آمریکا ([3]ASTM) انجام شده است و میزان دقت ظروف را نشان می‌دهد.
• کلاس A:
ظروف شیشه‌ای کلاس A از میزان خطای اندازه‌گیری کمتری برخوردار هستند. این ظروف اغلب دارای گواهی تایید از شرکت سازنده هستند که بر اساس مقررات مربوط به استانداردهای معتبری مانند ASTM یا Din یا ISO ارائه شده است.
از آنجایی که ظروف شیشه‌ای کلاس A اغلب از شیشه بروسیلیکات ساخته می‌شوند، میزان مقاومت آن‌ها نسبت به دما و مواد شیمیایی نیز بیشتر است.
• کلاس B:
شیشه آلات آزمایشگاهی کلاس B اغلب از جنس شیشه سودا لایم ساخته می‌شوند و تلورانس یا میزان خطای آن‌ها حدودا 2 برابر ظروف شیشه‌ای کلاس A است.
شیشه آلات آزمایشگاهی به علت استفاده مداوم، خوردگی در اثر تماس با مواد شیمیایی مختلف و … نیاز به کالیبراسیون دوره‌ای خواهند داشت. به این معنی که لازم است دقت اندازه‌گیری ظروف، طی فواصل زمانیِ تعیین شده توسط استانداردهای بین‌المللی، بررسی شود و میزان خطای اندازه‌گیری آن‌ها مجددا ارزیابی گردد. ظروف شیشه‌ای کلاس A علاوه‌بر اینکه مزایایی مانند مقاومت و دقت اندازه‌گیری بالاتری دارند، از کالیبراسیون دوره‌ای طولانی‌تری نیز برخوردار هستند. یعنی دقت اندازه‌گیری آن‌ها، نسبت به شیشه آلات کلاس B، برای مدت زمان طولانی‌تری حفظ خواهد شد. به طور کلی استانداردهای بین المللی توصیه می‌کنند که ظروف شیشه‌ای کلاس A هر 10 سال یکبار و ظروف شیشه‌ای کلاس B هر 5 سال یکبار کالیبره شوند.
• کلاس AS:
شیشه‌آلات آزمایشگاهی با Class AS دقتی معادل ظروف شیشه‌ای کلاس A دارند. تفاوت این ظروف در این است که برای خروج سریع‌تر مایع در بورت‌ها و پیپت‌ها طراحی شده‌اند. به عبارت دیگر زمان تحویل (Delivery Time) آن‌ها کمتر است. زمان تحویل، حداقل زمانی است که برای خالی کردن یک ظرف از مایع در نظر گرفته میشود و به کشش سطحی بین مولکول‌های مایع و شیشه بستگی دارد. این عدد برحسب ثانیه بر روی شیشه‌آلات آزمایشگاهی درج شده است.
2- کلاس‌بندی شیشه‌آلات آزمایشگاهی بر اساس مقاومت در برابر مواد
• کلاس A1,A2,A3:
بر اساس استاندارد ISO695 میزان تاثیرپذیری شیشه‌آلات آزمایشگاهی در اثر تماس با محلول‌های قلیایی بررسی شده و بر این اساس کلاس‌بندی مختلفی، مطابق با جدول 1 برای این ظروف تعیین گردیده است. چنانچه شیشه‌آلات آزمایشگاهی برای نگهداری محلول‌های قلیایی مورد استفاده قرار گیرند، ممکن است در معرض سایش توسط محلول باشند. این موضوع اغلب به جنس ظروف بستگی دارد.
| جدول 1. کلاس بندی شیشه آلات آزمایشگاهی بر اساس مقاومت در برابر محلول‌های قلیایی | ||
| کلاس | مشخصه ظرف | میزان کاهش جرم پس از 3 ساعت تماس با محلول (mg/dm2) |
| A1 | تاثیرپذیری کم | تا 75 |
| A2 | تاثیرپذیری متوسط | 75 الی 175 |
| A3 | تاثیرپذیری بالا | بیش از 175 |
• کلاس HGB:
برای بسیاری از کاربردهای آزمایشگاهی، مهم است که ظروف شیشه‌ای از مقاومت هیدرولیتیکی (hydrolytic resistance) خوبی برخوردار باشند. واکنش هیدرولیتیکی عبارت است از واکنش آب با یک ترکیب شیمیایی دیگر که طی آن ترکیبات جدیدی تولید میشود. چنانچه مقاومت هیدرولیتیکی شیشه آلات آزمایشگاهی کم باشد، ممکن است در اثر واکنش شیمیایی، نمونه آلوده گردد. میزان مقاومت هیدرولیتیکی شیشه آلات آزمایشگاهی بر اساس استاندارد ISO719 تعیین می‌گردد.
بر اساس این استاندارد، شیشه‌آلات آزمایشگاهی به 5 کلاس تقسیم می‌شوند که ظروف کلاس 1 بیش‌ترین و ظروف کلاس 5 کم‌ترین مقاومت هیدرولیتیکی را دارند(جدول 2). این تقسیم بر اساس آزمایشی به نام دانه شیشه (glass-grain test) صورت می‌گیرد. به این صورت که دو گرم از دانه‌های ریز شیشه (به اندازه 300 تا 500 میکرومتر) در یک بشر با 50 میلی لیتر آب در دمای 98 درجه سانتی‌گراد به مدت یک ساعت حرارت داده میشود. سپس تعداد یون‌های (Na2O) آزاد شده در این مدت، از طریق تیتراسیون آب اندازه‌گیری می‌گردد. که در آن اسید هیدروکلریک (Iء/molء0.01) به عنوان محلول استاندارد و محلول متیل رد (Methyl red) به عنوان شاخص مورد استفاده قرار می‌گیرد. چنانچه میزان یون‌های آزاد شده تا 31 میکروگرم باشد، شیشه به عنوان کلاس 1 طبقه‌بندی میشود. هرچه میزان یون‌های آزاد شده بیشتر باشد، مقاومت هیدرولیتیکی شیشه کمتر است.
• کلاس S1,S2,S3,S4:
استاندارد DIN 12116، انواع شیشه‌آلات آزمایشگاهی را به کلاس‌های S1,S2,S3,S4 تقسیم می‌کند که به ازای کاهش وزن شیشه در اثر تماس با اسید تعیین میشود. در این بررسی، سطح شیشه مورد آزمایش به مدت 6 ساعت در اسید هیدروکلریک جوشانده میشود (جدول 3).
| جدول 3: کلاس بندی شیشه آلات آزمایشگاهی بر اساس مقاومت در برابر اسیدها | |||
| کلاس بندی | مشخصه ظرف | میزان کاهش جرم پس از 6 ساعت تماس با محلول (mg/dm2) | |
| S1 | مقاوم به اسید | 0 الی 0/7 | |
| S2 | تاثیرپذیری کم | 0/7 الی 1/5 | |
| S3 | تاثیرپذیری متوسط | 1/5 الی 15 | |
| S4 | تاثیرپذیری بالا | بیش از 15 | |
علائم درج شده بر روی شیشه آلات آزمایشگاهی چه معنایی دارند؟
گاهی اوقات ممکن است علائم اختصاری را روی شیشه آلات آزمایشگاهی مشاهده کنید اما با معنای دقیق آن‌ها آشنا نباشید. در ادامه اشاره‌ای کوتاه به این علائم خواهیم داشت.
• TC و TD:
شیشه‌آلات آزمایشگاهی بر اساس نوع طراحی و کاربرد به 2 گروه TC و TD تقسیم‌بندی می‌شوند.
• ظروف TCء(To Contain):
شیشهآلاتی که بر روی آن‌ها علامت TC حک شده است، برای ذخیره مایعات و آماده‌سازی محلول طراحی شده‌اند و برای جابه‌جایی و انتقال حجم مشخصی از مایعات درون ظروف دیگر مناسب نیستند. به این معنی که اگر به طور مثال 50 میلی‌لیتر مایع درون یک ظرف شیشه‌ای TC ریخته شود و بخواهیم آن را به ظرف دیگری منتقل کنیم، میزان مایع انتقال یافته کمتر از 50 میلی‌لیتر خواهد بود. زیرا مقداری از مایع به سطح داخلی شیشه می‌چسبد و داخل ظرف باقی می‌ماند. فلاسک حجمی و ارلن مایر مثال‌هایی از ظروف TC هستند.
• ظروف TDء(To Deliver):
از این ظروف شیشه‌ای برای ریختن مایعات در ظروف دیگر استفاده میشود. ظروف TD به گونه‌ای طراحی شده‌اند که چنانچه 50 میلی لیتر از نمونه توسط آن‌ها توزیع شود، مقدار منتقل شده برابر با 50 میلی‌لیتر خواهد بود (با احتساب تلورانس ظرف). در حقیقت میزان نمونه‌ای که ممکن است به دیواره‌های داخلی ظرف بچسبد قبلا در میزان خطای ظرف محاسبه شده است. پیپت، بورت و استوانه مدرج مثال‌هایی از ظروف TD هستند.
• EX و IN:
برخی اوقات و بنابر استانداردهای مختلف ممکن است به جای عبارت TC از IN و به جای عبارت TD از EX استفاده شود.
• H:
ممکن است بر روی برخی شیشه‌آلات آزمایشگاهی حرف H درج شده باشد. این حرف نشان دهنده این است که گواهینامه این ظروف بر اساس قوانین اندازه‌گیری کشور آلمان است.
جمع‌بندی
غیرممکن است که در آزمایشگاهی قدم بگذارید و شیشه آلات آزمایشگاهی را مشاهده نکنید. با توجه به اینکه شیشه آلات آزمایشگاهی انواع مختلفی دارند و از جنس‌های مختلفی نیز ساخته می‌شوند، انتخاب ظرفی که متناسب با کاربر و آزمایش شما باشد، ممکن است کمی گیج کننده باشد. به همین دلیل ما در این مطلب سعی کردیم تا شما را با جنس‌های مختلف و کلاس‌بندی‌های متفاوت شیشه آلات آزمایشگاهی و کاربرد هر یک آشنا کنیم. امیدواریم این مقاله مورد توجه شما واقع گردیده باشد.
واژه‌‌نامه:
| American Society for Testing and Material | [3] | Soda Lime | [2] | Actinic | [1] |
یک نظر