استفاده از وسایل حجمي در تهیه محلول ها، در انتقال یک حجم مشخص و یا در رقیق‌سازی نمونه‌ها در هر آزمایشگاهی الزامی ست. در آزمایشگاه‌های تجزیه به دلیل اهمیت اندازه‌گیری‌های کمی، استفاده از وسایل حجم سنجی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار هستند به ویژه برای دستگاه‌هایی مثل کروماتوگرافی و جذب و نشر اتمی که با محلول‌ها سرو کار دارند، بسیار حساس خواهد بود. بنابراین صحت این وسایل در اندازه‌گیری های جزئی (Trace) و بسیار جزئی (Ultra trace) بسیار حیاتی است.
انواع وسایل حجم سنجی
وسایل حجم سنجی به طور کلی به دو دسته تقسیم می شوند. دسته اول برای نگهداری یا انتقال یک حجم مشخص به کار می‌روند که به آنها تک علامته یا (one-mark) گویند و دسته دوم وسایلی که برای حجم‌های مختلفی مدرج شده‌اند که به آنها چند علامته و یا ( multi-mark) نیز گویند. براین اساس نامگذاری دیگری نیز برای وسایل جحم سنجی در نظر می‌گیرند. وسایل حجمی مثل بالون که برای نگهداری محلول‌ها استفاده می‌شوند را وسایل TCیا (To Contain) گویند و با علامت TC نیز مشخص می‌شوند و وسایلی مثل پی‌پت و بورت که برای انتقال و برداشتن حجم مشخصی به کار می‌روند را وسایل TD یا (To Deliver) گویند که با علامت TD مشخص می‌شوند.
در انتقال حلال‌هایی غیر از آب با وسایل حجمی TD باید دقت نمود چون این وسایل با آب مقطر کالیبره شده‌اند، بنابراین در انتقال حلال‌هایی غیر از آب ممکن است باعث ایجاد خطا در حجم شوند.
درجه بندی وسایل حجم‌سنجی
وسایل حجم‌سنجی از نظر تجاری به دو گروه با درجه A و B تقسیم بندی می‌شوند. تفاوت این درجه بندی براساس حدود تغییرات (Tolerance limits) حجم‌های جزئی در وسیله حجم‌سنجی بر اساس استانداردهای بین‌المللی، سازمان بین المللی استاندارد (International Standard Organization, ISO) ویا موسسه استاندارد بریتانیا (British standard, BS)، تعیین می‌شود. به طور معمول برای یک حجم مشخص،حدود تغییرات نوع B دو برابر تغییرات نوع A است یعنی وسایل حجم سنجی نوع A با صحت و دقت بیشتری درجه‌بندی شده‌اند و حتما باید یک شماره سریال که نشان‌دهنده روش درجه‌بندی آنهاست بر روی این وسایل حک شده باشد. بر اساس این تقسیم بندی تجاری وسایل نوع A گران‌تر از وسایل حجمی نوع B هستند.
الزامات خرید لوازم حجم سنجی
بر اساس قوانین سازمان بین المللی استاندارد (ISO) و یا موسسه استاندارد بریتانیا (BS)، موارد زیر باید در هنگام خرید و یا استفاده از وسایل حجم سنجی مد نظر قرار گیرند.
- تغییرات هر دو نوع وسایل حجم سنجی نوع A و B باید مشخص بوده و بر روی وسیله مورد نظر حک شود.
- حجم یا ظرفیت وسیله مورد نظر باید بر حسب میلی لیتر ( ml) و یا سانتی متر مکعب (cm3) بر روی وسیله مورد نظر حک شود.
- دمای مرجع ( reference temperature) یا دمایی که کالیبراسیون وسیله مورد نظر در آن دما صورت گرفته باید گزارش شود ( این دما غالبا 20 درجه سانتی گراد است)
- شماره شناسایی (identification number ) همه وسایل حجم سنجی نوع A باید دارای این شماره باشند ولی در وسایل نوع B گزارش این شماره الزامی نیست.
حجم وسایل حجم‌سنجی ممکن است با استفاده مداوم و گذر زمان تغییر کند. مخصوصا در مورد وسایل نوع A که کالیبراسیون باید به صورت مرتب و دوره‌ای انجام شود. دوره‌های کالیبراسيون این وسایل نباید بیشتر از یکسال باشد و روش‌های کالیبراسیون نیز باید بر اساس روش‌های یک سازمان معتبر مثل سازمان بین المللی استاندارد (ISO) و یا موسسه استاندارد بریتانیا (BS) باشد.
توجه شود که وسایل حجم سنجی به هیچ عنوان نباید در شعله مستقیم و یا روی هیتر حرارت داده شوند زیرا دمای بالا باعث تغییرات غیر قابل برگشت در آنها می‌شود به طوری که با کالیبراسیون نیز خطای آنها قابل تصحیح نخواهد بود.
این وسایل علاوه بر جنس شیشه از پلاستیک و یا تفلونی PFTE یا (Polytetrafluoroethylene) نیز ساخته می شوند و به صورت تجاری در دسترس هستند. لوازم پلاستیکی ارزان تر هستند، بسیاز سبک تر از شیشه هستند، شکننده نیستند در برابر خوردگی و خراش مقاوم هستند و دیرتر خراب می شوند و به همین دلایل کار کردن با آنها راحت تر و کم خطرتر است. اما برای اندازه گیری های دقیق یا آنالیزهای حساس نباید از لوازم پلاستیکی استفاده کرد. لوازم تفلونی گران تر هستند ولی در برابر خوردگی مقاوم هستند و دماهای 200-300 درجه را تحمل می کنند.
وسایل حجم سنجی که به طور معمول در یک آزمایشگاه استفاده می‌شوند عبارتند از: پی‌پت (نوع مدرج و حبابدار) ، بالون، بورت، ارلن، استوانه مدرج و بشر. جدول 1 انواع این وسایل حجم سنجی دقیقبا توصیف هرکدام را نشان می دهد.
جدول 1- وسایل حجم سنجی دقیق
بالون
بالون‌ها (Flask) وسایل حجم سنجی با حجم مشخصی هستند که برای رقیق سازی، تهیه محلول‌ها و استانداردهای با غلظت مورد نظر استفاده می‌شوند. بالون‌ها برای نگهداری محلول‌ها نیز استفاده می شوند، از این رو جزو وسایل حجم سنجی TC هستند و هم به صورت شیشه‌ای و هم پلاستیکی وجود دارند. انواع بالون برحسب شکل و نحوه استفاده از آنها در دسترس هستند. بالون ژوژه یا بالن حجمی، با یک خط نشانه بر روی گردنه باریک بالن برای اندازه گیری دقیق حجم، بالون خلاء با یک لوله جانبی بر روی گردنه بالن برای تقطیر مایعات، و بالن ته گرد برای حرارت دادن مایعات و محلول ها. معمول‌ترین حجم‌های مورد استفاده بالون‌ها 10،25،50، 100، 500 و 1000 میلی لیتری است.
پی‌پت
پی‌پت (Pipette) برای انتقال حجم مشخص به کار می‌روند و جزو دسته وسایل TD هستند. پی پت‌ها بر حسب دقت و صحتی که دارند طراحی مختلفی دارند و بر این اساس به دو دسته مدرج و حبابدار تقسیم می‌شوند. دقت و صحت هر دو نوع پی‌پت برای یک حجم مشخص با توجه به شرکت سازنده آن متفاوت خواهد بود اما به هر حال مقدار دقیق حدود تغییرات آنها باید در برگه مشخصات و روی پی‌پت درج شده باشد. پی‌پت های مدرج برای برداشتن حجم‌های مختلف درجه‌بندی شده‌اند در واقع این دسته از پی‌پت‌ها جزو وسایل چند علامته هستند بنابر این با این نوع پی‌پت‌ها علاوه برانتقال حجم نهایی پی‌پت، می‌توان حجم‌های کمتری را نیز انتقال داد. پی‌پت‌های حبابدار برای انتقال یک حجم مشخص به کار می‌روند و جزو وسایل حجمی تک علامته هستند.
برای انتقال یک حجم مشخص پی‌پت‌های حبابدار صحت بیشتری از پی‌پت‌های مدرج در همان حجم دارند. به عنوان مثال برای انتقال 5 میلی لیتر از یک محلول استفاده از یک پی‌پت حبابدار 5 میلی لیتری درست‌تر از استفاده از یک پی پت مدرج 5 میلی لیتری خواهد بود.
پی‌پت‌ها بر حسب حجمی که می توان با آن محلولی را منتقل کرد نیز به دو دسته میکرو پی‌پت‌ها، که برای انتقال حجمی بین 1000-1 میکرولیتر استفاده می‌شوند، و ماکرو پی‌پت‌ها ، که برای انتقال حجم‌های بیشتر از 1 میلی لیتر به کار می‌روند و معمولا حجم‌های 1،2،5،10،25 میلی لیتری دارند، تقسیم می‌شوند.
علاوه بر این پی‌پت‌ها بر حسب مکش محلول به دو دسته صورت مکانیکی و یا الکترونیکی تقسیم می‌شوند. مکش در پی‌پت‌های مکانیکی توسط پی‌پت پرکن (Pipette filler) انجام می‌شود و تنظیم حجم مورد نظر بر عهده اپراتور است در صورتی که در نوع الکترونیکی، سنسورهای الکترونیکی حجم مورد نظر را تنظیم می‌کنند. اگر چه پی‌پت‌های الکترونیکی به خاطر عدم تاثیر خطای اپراتور، مخصوصا در خواندن حجم، دقیق تر از نوع دستی هستند اما هنوز در بیشتر آزمایشگاه‌ها به خاطر قیمت ارزان تر نوع دستی، استفاده از نوع دستی بسیار رایج‌تر است.
میکروپیپت وسیله ای پیچیده تر است که برای برداشتن و انتقال حجم های کم مایعات در محدوده 1 تا هزار میکرولیتر با دقتی حد میکرولیتر (یک هزارم میلی لیتر) ساخته شده اند. میکروپیپت دارای یک مکنده قابل تنظیم هستند که به کمک نوک های قابل تعویض به طور اتوماتیک می تواند مقدار بسیار کم و معینی را برداشت کند. میکروپیپت ها در دو نوع با حجم ثابت و حجم متغیر وجود دارند. در حجم ثابت مقدار معین و ثابتی توسط میکروپیپت برداشته می شود ولی نوع متغیر یا قابل تنظیم آن قابلیت برداشت حجم های مختلف را دارد.
ارلن
ارلن (Erlenmeyer Flask) ظرف مخروطی شکل با گردنه باریک است که برای مخلوط کردن، حرارت دادن و نگهداری محلول ها و مایعات بکار می رود و از لوازم پرکاربرد آزمایشگاهی محسوب می شود. این وسیله از جنس پیرکس بوده که در برابر حرارت مقاوم است و تا 400 درجه سانتی گراد را می تواند تحمل کند. ارلن به خاطر نام سازنده اش به ارلن مایر نیز معروف است. ارلن خلا یک لوله جانبی برای اتصال به پمپ و ایجاد خلا دارد که معمولا برای صاف کردن رسوب گذاری استفاده می شود.
استوانه مدرج و بشر دقت لازم را برای آنالیز مقادیر جزئی و بسیار جزئی ندارند. بورت نیز به طور عمده در اندازه گیری کمی روش‌های تیتراسیون کاربرد دارد. بنابراین دو وسیله پی‌پت و بالون برای به حجم رساندن، رقیق‌کردن و آماده‌سازی استانداردها و نمونه‌ها استفاده می‌شود و دقت و نحوه استفاده و کالیبراسیون این دو برای اندازه گیری کمی بسیار با اهمیت است.جدول 2 انواع این وسایل حجم سنجی دقیقبا توصیف هرکدام را نشان می دهد.
جدول 2- وسایل حجم سنجی نیمه دقیق
