มาตรฐานสอบเทียบและหลักการใช้งานเครื่องแก้ววัดปริมาตร EP.2

Posed on..13 Feb 2018 By..Jira Tungvichitreak, Ratchadakorn Udomrit and Narisara Mataworn

หลังจากที่บทความก่อนหน้านี้ เราได้ทำความเข้าใจในหัวข้อเรื่อง "ประเภทของเครื่องแก้ววิทยาศาสตร์" กันไปแล้ว โดยบทความนี้เราจะมาเรียนรู้เรื่อง

มาตรฐานที่ใช้รับรองเครื่องแก้ววิทยาศาสตร์เหล่านี้ ว่ามีมาตรฐานอะไรบ้าง และแต่ละมาตรฐาน มีองค์กรไหนควบคุมดูแล

ในการผลิตเครื่องแก้ววัดปริมาตรจำเป็นจะต้องมีการควบคุมคุณภาพผลิตภัณฑ์ให้มีคุณลักษณะเป็นตามหลักมาตรฐานสากล ซึ่งมาตรฐานสากลและวิธีการสอบเทียบที่กำหนดโดยองค์กร ที่มีความน่าเชื่อถือและได้รับการยอมรับในระดับนานาชาติ มีดังนี้

■ American Society for Testing and Materials (ASTM) ของประเทศสหรัฐอเมริกา

■ National Institute of Standards and Technology (NIST) ของประเทศสหรัฐอเมริกา

■ Internationals Organization for Standardization (ISO) ของประเทศอังกฤษ

■ Deutsches Institut for Normung (DIN) ของประเทศเยอรมัน

จากองค์กรสากลข้างต้น จะมี 2 องค์กรสำคัญที่ขึ้นชื่อในเรื่องของการควบคุมคุณภาพเครื่องแก้ววัดปริมาตร (Volumetric Glassware) ก็คือ American Society for Testing and Materials (ASTM) และ Deutsches Institut for Normung (DIN) ซึ่งทั้ง 2 เป็นองค์กรในด้านของการพัฒนามาตรฐานที่ได้รับการยอมรับทั่วโลกเมื่อเทียบกับองค์กรอื่น แต่ส่วนใหญ่แล้วคนจะเลือกใช้เครื่องแก้วที่ได้รับมาตรฐานจาก ASTM มากกว่ามาตรฐานจาก DIN เพราะเครื่องแก้วที่ได้รับมาตรฐานคุณภาพจาก ASTM จะมีความแม่นยำมากกว่า เนื่องจากมีค่าความคลาดเคลื่อนของปริมาตร (Tolerance) ต่ำกว่า

โดยมาตรฐาน ASTM ได้กำหนดมาตรฐานเกี่ยวกับข้อกำหนดคุณลักษณะ (Specification) ของเครื่องแก้ววัดปริมาตรแต่ละชนิด ไว้ดังต่อไปนี้

หน่วยวัดใช้เป็นลูกบาศก์เซนติเมตร (cm³) หรือมิลลิเมตร (ml)
อุณหภูมิอ้างอิง (reference temperature) ซึ่งกำหนดไว้ที่ 20°C ซึ่งเป็นอุณหภูมิที่เครื่องแก้ววัดปริมาตรจะให้ปริมาตรตามกำหนด บางครั้งอาจใช้ที่ 27°C ก็ได้เช่นกัน
คุณสมบัติของวัสดุที่ใช้ทำเครื่องแก้ว ต้องมีความคงทน ทนทานต่อทั้งสารเคมีและความร้อน
ขีดจำกัดของค่าความเคลื่อนของปริมาตร
ความเสถียรและรูปทรงที่สมบูรณ์ของเครื่องแก้ว
คุณลักษณะของจุกฝาปิด (Stoppers) และจุกก๊อกบิด (Stopcocks)
ลักษณะของขีดกำหนดปริมาตร (graduated line) และตัวเลขแสดงปริมาตร
รายละเอียดที่เขียนบนเครื่องแก้ว (inscriptions)
รหัสสี (Color-Coding Band) หรือแถบฝ้า (Frosting Band)

เครื่องแก้ววัดปริมาตรเป็นอุปกรณ์วิทยาศาสตร์ที่มีความสำคัญสำหรับห้องปฏิบัติการวิจัยเป็นอย่างมาก เพราะมักใช้ทั้งในการทดสอบทางเคมีและชีวภาพ รวมถึงในอุตสาหกรรมต่างๆ ชนิดของเครื่องแก้ววัดปริมาตรที่มักมีใช้ทั่วไปในห้องปฏิบัติการ ได้แก่ กระบอกตวง (Cylinder), ขวดวัดปริมาตร (Volumetric Flask), ขวดวัดความถ่วงจำเพาะ (Pycnometer Bottle), บิวเรตต์ (Burette) และปิเปตต์ (Pipette) ซึ่งหลักการใช้งานของเครื่องแก้วแต่ละประเภทก็จะแตกต่างกันออกไป

1. กระบอกตวง (Cylinder)

เป็นอุปกรณ์วัดปริมาตรที่เป็นได้ทั้งแบบบรรจุ (to contain) และแบบส่งผ่าน (to deliver) เป็นอุปกรณ์รูปทรงกระบอก มีฐานเป็นทรงหกเหลี่ยม สำหรับให้สามารถวางบนพื้นได้ ปากกระบอกมีจงอยเพื่อใช้สำหรับการตวงวัดปริมาตรของของเหลว กระบอกตวงมักถูกใช้ในกรณีที่การทดสอบนั้นๆ ไม่ได้ต้องการความแม่นยำสูง กระบอกตวงของ BOROSIL มีขีดบอกปริมาตรทั้งแบบสีขาวและแบบสีชา และมีขนาดให้เลือกใช้ตั้งแต่ 5 ml - 2,000 ml โดยอักษรบนกระบอกตวง (inscriptions on cylinder) มีรายละเอียดดังรูปด้านล่างนี้

Credit : Borosil Glass Works Ltd.

► การอ่านปริมาตรของสารละลายสำหรับเครื่องแก้ววัดปริมาตร

การอ่านปริมาตรเครื่องแก้วให้อ่านที่ส่วนโค้งล่างของผิวของเหลว (menicus) สัมผัสกับขอบบนของขีดกำหนดปริมาตร โดยสายตาของผู้อ่านต้องอยู่ระดับเดียวกับส่วนโค้งล่างของผิวของเหลว ดังรูป

ขอบคุณรูปภาพจาก : http://jan.ucc.nau.edu/~jkn/Chem%20151%20Manual%20Intro1&2.htm

2. ขวดวัดปริมาตร (Volumetric Flask)

เป็นอุปกรณ์ที่มีฐานวางพื้นได้อย่างมั่นคง คอยาว มีขีดบอกปริมาตร เนื้อแก้วมีทั้งแบบสีใสและแบบสีชา มีจุกฝาปิด (Stopper) ขวดวัดปริมาตรมักใช้สำหรับเตรียมสารละลายที่ต้องการความเข้มข้นที่แน่นอน เช่น ใช้เตรียมสารละลายมาตรฐาน โดยมีขนาดตั้งแต่ 1 ml - 2,000 ml

จุกปิด (Stopper) ของ BOROSIL มีให้เลือกใช้ทั้งแบบจุกฝาแก้ว (Glass Stopper) และจุกฝาพลาสติก (PP Stopper) และตัวเลขขนาดของฝา เช่น 14/23 โดยเลข 14 หมายถึง เส้นผ่านศูนย์กลาง และเลข 23 หมายถึง ความสูงของจุกปิด (สามารถดูรายละเอียดและรูปตัวอย่างสินค้าเพิ่มเติมได้ที่ รหัส 8100 : Glass Stopper และ รหัส 8300 : PP Stopper)

Credit : Borosil Glass Works Ltd.

3. ขวดวัดความถ่วงจำเพาะ (Pycnometer Bottle หรือ Specific gravity bottle)

ขวดวัดความถ่วงจำเพาะ หรือ ขวดพิคโนมิเตอร์ เป็นขวดที่ไม่มีขีดบอกปริมาตร (Graduated) มักใช้สำหรับวัดความถ่วงจำเพาะของของเหลว โดยการบรรจุของเหลวจนเต็ม ปิดจุกขวด แล้วนำไปชั่งน้ำหนัก

4. บิวเรตต์ (Burette)

เป็นอุปกรณ์ที่ใช้สำหรับการไตเตรท (Titration) เป็นหลอดแก้วใส ยาว ปลายเปิด เนื้อแก้วมีทั้งแบบสีใสและแบบสีชา ขีดบอกปริมาตร (Graduated) มีทั้งแบบสีใสและสีชา และมีก๊อกสำหรับเปิด-ปิด (Stopcock) ซึ่งทำจากแก้วหรือพลาสติกเนื้อ PTFE อยู่ทางปลายด้านล่าง เพื่อช่วยควบคุมอัตราการไหลของสารละลาย โดยมีขนาดตั้งแต่ 10 ml - 100 ml

► จุกก๊อกเปิด-ปิด (Stopcock) สำคัญอย่างไร?

จุกก็อกเปิด-ปิด ใช้หมุนเพื่อควบคุมให้ของของเหลวไหลออกทางปลายท่อ ที่ใช้กันทั่วไปในปัจจุบัน มี 2 แบบ คือ แบบที่ทำด้วยแก้ว (Glass Stopcock) และที่ทำด้วยเทพลอน (PTFE Stopcock) ก๊อกเปิด-ปิด ที่ทำด้วยแก้ว ก่อนใช้ต้องทาวาสลีนหรือจาระบี (grease) บางๆลงไปก่อน บริเวณหัว-ท้าย เพื่อให้หมุนได้คล่องและไม่รั่ว แต่ไม่ควรทามากจนเกินไป เพราะจะทำให้เกิดการอุดตันได้

ข้อควรระวัง คือ อย่าปล่อยสารละลายหรือของเหลวจนเลยขีดบอกปริมาตรที่ต่ำสุดของบิวเรตต์ลงมา เพราะจะทำให้เราไม่สามารถบอกได้ว่าปริมาตรทั้งหมดที่ปล่อยลงมามีค่าเท่าใด

Credit : Borosil Glass Works Ltd.

5. ปิเปตต์ (Pipette)

เป็นอุปกรณ์ที่ใช้สำหรับตวงหรือวัดปริมาตรของสารละลายให้ได้ปริมาตรที่แน่นอน มีความถูกต้องแม่นยำสูง ขีดบอกปริมาตรมีทั้งแบบสีขาวและแบบสีชา ปิเปตต์แบ่งออกเป็น 2 แบบหลักๆ คือ

4.1 ปิเปตต์วัดปริมาตร (Volumetric Pipette หรือ Transfer Pipette) มีลักษณะเป็นกระเปาะแก้วป่องบริเวณตรงกลางปิเปตต์ มีขีดบอกปริมาตรเพียงขีดเดียว ดังนั้นจึงวัดปริมาตรได้เพียงค่าเดียว ใช้ในกรณีที่ต้องการความแม่นยำสูง

ตัวอย่างสินค้า BOROSIL ในกลุ่มนี้เช่น รหัส 7101 : Volumetric Pipette, Class A

Credit : Borosil Glass Works Ltd.

4.2 ปิเปตต์ชนิดมีขีดย่อยแบ่งปริมาตร (Measuring Pipettes หรือ Graduated Pipette) มีขีดบอกปริมาตรหลายขีดที่ระดับปริมาตรต่างๆ ทำให้สามารถใช้ได้อย่างหลากหลาย แต่มีความแม่นยำน้อยกว่าปิเปตต์วัดปริมาตร เมื่อเทียบที่ขนาดความจุเท่ากัน และแบ่งออกเป็น 2 ชนิดย่อย ดังนี้

Measuring Pipette, Mohr Type : ปิเปตต์แบบปล่อยถึงขีดสุดท้าย สามารถปล่อยสารละลายหรือของเหลวจนถึงปลายล่าง ตัวอย่างปิเปตต์ชนิดนี้ ของ Borosil เช่น รหัส 7059
Serological Pipette : ปิเปตต์แบบปล่อยหมด ตัวอย่างปิเปตต์ ชนิดนี้ของ Borosil เช่น รหัส 7079

Credit : Borosil Glass Works Ltd.

Blow-out / Two Rings : เป็นสัญลักษณ์ที่ปรากฎบนปิเปตต์ ซึ่งอาจเป็นวงสีขาวหรือวงแถบสีต่างๆ ซึ่งเกิดจากการใช้กรดกัดแก้ว อยู่บริเวณใกล้ปลายก้านด้านบนที่เอาไว้เสียบกับอุปกรณ์ช่วยดูด (Pipette aid) เพื่อแสดงว่าการถ่ายของเหลวจากปิเปตต์ชนิดนี้นั้น ต้องเป่าสารละลายหรือของเหลวออกจนหมด

วงแถบสีที่แสดงอยู่บนปิเปตต์ (Pipette) แสดงถึงอะไรกันนะ?

หลายคนก็คงยังสงสัยกันอยุ๋บ้างว่า แถบวงสีที่ปรากฎอยู่บริเวณด้านบนของปิเปตต์ ใกล้กับด้านที่เสียบกับอุปกรณ์ช่วยดูด มันมีความหมายอย่างไร และแถบวงสีแต่ละสีนั้นบ่งบอกถึงอะไร เรามาลองศึกษาจากตารางและรูปภาพด้านล่างกันเลยค่ะ...

Credit : Borosil Glass Works Ltd.

จากความรู้ในเรื่องเครื่องแก้ววิทยาศาสตร์ เครื่องแก้ววัดปริมาตรที่ได้กล่าวมาทั้งหมดข้างต้น จะเห็นได้ว่าเครื่องแก้วนั้นมีหลากหลายประเภทให้เราได้เลือกใช้ ซึ่งแต่ละประเภทก็มีรูปร่างลักษณะ และจุดประสงค์ในการใช้ที่แตกต่างกันออกไป มีข้อมูลเล็กๆน้อยๆให้เราได้ลองสังเกตและศึกษาไว้เป็นความรู้ และสิ่งสำคัญอีกอย่างที่เราควรให้ความใส่ใจ คือเรื่องความสะอาดของเครื่องแก้ว เมื่อเราเลือกใช้เครื่องแก้ววิทยาศาสตร์เหล่านี้เป็นแล้ว ใช้งานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ ก็อย่าลืมดูแลรักษาความสะอาดหลังการใช้งานทุกครั้ง เพื่อการพร้อมใช้งานในครั้งต่อๆไป และจะทำให้เราได้ผลการทดลองที่แม่นยำ ผิดพลาดน้อย เราจะได้มีเครื่องแก้วใช้ไปนานๆ ด้วยนะคะ ^^

ขอขอบคุณข้อมูลอ้างอิงจาก...

1. "อุปกรณ์วัดปริมาตร (volumetric apparatuses) มหาวิทยาลับมหิดล", [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา http://www.il.mahidol.ac.th/e-media/balances/volumetric_equipment/blow_out_pipet.htm (2 กุมภาพันธ์ 2561).

2. อาจารย์อุมาพร สุขม่วง สำนักพัฒนาศักยภาพนักวิทยาศาสตร์ กรมวิทยาศาสตร์บริการ "เอกสารประกอบการอบรมหลักสูตรเทคนิคการใช้เครื่องแก้วในห้องปฏิบัติการ" . 11 พฤษภาคม 2558.

3. พรพรรณ ผายพิมพ์, 2554, "ความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับเครื่องแก้ววัดปริมาตร", [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา http://www.tpa.or.th/tpanews/upload/mag_content/48/ContentFile816.pdf (4 กุมภาพันธ์ 2561).

____________________

< PREVIOUS ARTICLE