เครื่องแก้วในห้องปฏิบัติการ

ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.วรวิทย์ จันทร์สุวรรณ
ปรับปรุงล่าสุด : 23 พฤษภาคม 2563

เครื่องแก้ววิทยาศาสตร์ในห้องปฏิบัติการ เป็นอุปกรณ์พื้นฐานที่จำเป็นสำหรับการทำการทดลอง การวิจัย การทดสอบวิเคราะห์ เครื่องแก้วในห้องปฏิบัติการมีจำนวนมาก หลายประเภท หลายขนาด และแต่ละประเภทมีลักษณะการใช้งานที่แตกต่างกันออกไป ผู้ใช้จึงจำเป็นต้องศึกษาเกี่ยวกับมาตรฐานเครื่องแก้ว วิธีการใช้อย่างถูกต้องเพื่อลดความคลาดเคลื่อน การทำความสะอาด และการดูแลรักษา 

การแบ่งประเภทของเครื่องแก้วในห้องปฏิบัติการตามวัตถุประสงค์ของการใช้งาน อาจแบ่งได้เป็น 2 กลุ่มหลัก ๆ คือ เครื่องแก้วที่ใช้งานทั่วไป (general glassware) และเครื่องแก้ววัดปริมาตรของเหลว (volumetric glassware)

ประเภทเครื่องแก้วในห้องปฏิบัติการ

1. เครื่องแก้วที่ใช้งานทั่วไป

เป็นอุปกรณ์ที่ใช้สำหรับบรรจุสารเคมี ถ่ายเทสารละลาย อุปกรณ์ประกอบการทดลอง เช่น การต้ม  ละลาย ระเหย ตกตะกอน เป็นต้น และบางชนิดอาจใช้ในการวัดปริมาตรของเหลวที่บรรจุโดยปริมาณ ซึ่งไม่อาจเป็นค่าที่มีความแม่นได้ อย่างไรก็ตาม แม้เราจะเรียกว่าเครื่องแก้ว แต่อุปกรณ์บางชนิด บางรุ่นอาจทำด้วยวัสดุอย่างอื่นที่เป็นพลาสติก HDPE หรือ PE ได้

  • หลอดทดลอง (test tube)
  • บีกเกอร์ (beaker)
  • ขวดรูปชมพู่ (erlenmeyer flask)
  • ขวดก้นกลม (boiling flasks, round bottom)
  • ขวดก้นแบน (boiling flask, flat bottom)
  • กรวยกรอง (funnel)
  • แท่งแก้ว (stirring rod)
  • กระจกนาฬิกา (glass watch)
  • ขวดชั่งสาร (weighing bottle)
  • หลอดหยด (dropper)

หลอดทดลอง

บีกเกอร์

ขวดรูปชมพู่ ขวดก้นกลม ขวดก้นแบน
กรวยกรอง กระจกนาฬิกา หลอดหยด

2. เครื่องแก้ววัดปริมาตรของเหลว

เครื่องแก้ววัดปริมาตรของเหลว (volumetric glassware) ใช้สำหรับวัดปริมาตรของเหลวที่ต้องการความแม่นสูง  คุณลักษณะของเครื่องแก้ววัดปริมาตร จะประกอบด้วย

  • มีขีดกำหนดปริมาตร (graduation marks) หรือ ข้อความกำหนดระบุปริมาตรที่วัดได้ที่แน่นอน
  • มีการกำหนดค่าความคลาดเคลื่อนสูงสุดในการวัดที่ยอมรับได้ (Tolerance limit)

มาตรฐานและคุณลักษณะของเครื่องแก้ววัดปริมาตรในห้องปฏิบัติการ  > Click

เครื่องแก้ววัดปริมาตร เช่น

  • กระบอกตวง (measuring cylinder)
  • ขวดกำหนดปริมาตร (volumetric flask)
  • ขวดวัดความถ่วงจำเพาะ (specific gravity bottle)
  • บิวเรต (burette)
  • ปิเปต (pipette)
    • ปิเปตวัดปริมาตร (volumetric pipette หรือ transfer pipette)
    • ไมโครปิเปต (micropipette)
    • ปิเปตชนิดมีขีดย่อยแบ่งปริมาตร  (measuring pipette หรือ graduated pipette) แบ่งย่อยได้อีก 2 ชนิด คือ
      • ปิเปต ชนิด ปล่อยถึงขีดสุดท้าย (Mohr type)
      • ปิเปต ชนิด ปล่อยหมด (Serological type)

กระบอกตวง
(measuring cylinder)
เป็นอุปกรณ์รูปทรงกระบอกมีฐานสำหรับวางบนพื้นได้ปากมีจงอยเพื่อให้ถ่ายของเหลวได้สะดวกใช้ในการถ่ายของเหลวจากภาชนะหนึ่งไปยังอีกภาชนะหนึ่ง ในกรณีที่ไม่ต้องการความแม่นสูง (ชนิด TC)
ขวดกำหนดปริมาตร
(volumetric flask)
ลักษณะเป็นขวดที่มีฐานสามารถวางบนพื้น คอยาว มีขีดกำหนดปริมาตรบนคอขวด ใช้สำหรับเตรียมสารละลายที่ต้องการความเข้มข้นที่แน่นอน (ชนิด TC) หรือถ่ายของเหลวที่ต้องการปริมาตรที่แน่นอนจากภาชนะหนึ่งไปยังอีกภาชนะหนึ่ง (ชนิด TD)
บิวเรต (burette) เป็นอุปกรณ์วัดปริมาตรของเหลวที่มีความแม่นสูง มีก๊อกหยุด (stopcock) สำหรับปิด-เปิด เพื่อควบคุมปริมาตรของเหลวให้ไหลออกทางปลายท่อตามต้องการ ใช้ในการไทเทรต (titration)
ปิเปตวัดปริมาตร (volumetric pipette หรือ transfer pipette) เป็นอุปกรณ์วัดปริมาตรของเหลวมีลักษณะเป็นท่อยาว ส่วนกลางเป็นกระเปาะ ด้านล่างและบนกระเปาะมีขนาดเล็ก มีขีดกำหนดปริมาตรขีดเดียวอยู่ด้านบนเหนือกระเปาะสามารถบรรจุของเหลวได้ปริมาตรมาก ส่วนที่อ่านปริมาตรมีขนาดเล็ก ทำให้ความคลาดเคลื่อนจากการอ่านค่าปริมาตรต่ำใช้ในการถ่ายของเหสวจากภาชนะหนึ่งไปยังอีกภาชนะหนึ่ง ในกรณีที่ต้องการความแม่นสูง
ปิเปตชนิดมีขีดย่อยแบ่งปริมาตร  (measuring pipette หรือ graduated pipette)

เป็นอุปกรณ์วัดปริมาตรของเหลวมีลักษณะเป็นท่อตรง ปลายท่อมีขนาดเล็ก มีขีดกำหนดปริมาตร แบ่งย่อยหลายขีด ใช้ในการถ่ายของเหลวจากภาชนะหนึ่งไปยังอีกภาชนะหนึ่ง

Mohr type (ปิเปตชนิดปล่อยถึงขีดสุดท้าย)

ปิเปตมีขีดแบ่งปริมาตรบนตัวปิเปต แต่ไม่รวมปริมาตรที่ส่วนปลายปิเปต มีความถูกต้องใกล้เคียงปิเปตวัดปริมาตร

 


Serological type (ปิเปตชนิดปล่อยจนหมด)

มีขีดแบ่งปริมาตรบนตัวปิเปตรวมทั้งปริมาตรบริเวณส่วนปลายปิเปตด้วยมีปากใหญ่กว่า Mohr pipette สารละลายไหลออกเร็วกว่า ทำให้ความถูกต้องลดลง

ขวดวัดความถ่วงจำเพาะ
(specific gravity bottle)
ใช้สำหรับหาความถ่วงจำเพาะของเหลว หรือ ของแข็งที่อยู่ในรูปแบบผงหรือสามารถบดเป็นผงได้ ใช้ร่วมกับเครื่องชั่งน้ำหนักเพื่อคำนวณหาความถ่วงจำเพาะได้

การกำหนดคุณลักษณะของเครื่องแก้ววัดปริมาตร

1. แบ่งโดยระดับชั้นคุณภาพ  (Class  A/Class B)

เครื่องแก้ววัดปริมาตร (volumetric glassware) สามารถแบ่งได้ตามระดับชั้นคุณภาพ (Class) ได้ 2 ระดับชั้นคุณภาพตามความแม่น (accuracy) คือ Class A และ Class B ซึ่งถูกกำหนดด้วย ค่าความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้  (tolerance)

  • Class A :  ใช้สัญลักษณ์  A เป็นเครื่องแก้วที่มีความแม่นสูง มีค่าความคลาดเคลื่อนของปริมาตร (tolerance) ต่ำ เหมาะสำหรับงานทดสอบ งานวิเคราะห์ที่ต้องการความแม่นสูง
  • Class B :  ใช้สัญลักษณ์ B เป็นเครื่องแก้วที่มีความแม่นต่ำกว่า Class A มีค่าความคลาดเคลื่อนของปริมาตร (tolerance) เป็น 2 เท่าของเครื่องแก้ว Class A

 

จากเปรียบเทียบค่าความคลาดเคลื่อน (Tolerance) ของกระบอกตวง (volumetric cylinder, Class A  ตามมาตรฐาน DIN 12681/ISO 6706 จะเห็นได้ว่ากระบอกตวงที่มีความจุมาก (high capacity) จะมีค่าความคลาดเคลื่อนที่สามารถยอมรับได้มากกว่ากระบอกตวงที่มีความจุน้อย (low capacity)

ค่าความคลาดเคลื่อนสูงสุดที่สามารถยอมรับได้ (tolerance limit)

"กระบอกตวง ขนาดปริมาตร 250 mL บรรจุสารละลาย 240 mL มีค่า Tolerance แสดงบนเครื่องแก้ว ±1.0 นั้น หมายความว่า มีค่าความคลาดเคลื่อนที่สามารถยอมรับได้อยู่ในช่วง 239-241 mL"

อย่างไรก็ตาม เครื่องแก้วแต่ละประเภทมีค่าของความคลาดเคลื่อนที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับการเลือกใช้เครื่องแก้วให้เหมาะสมกับงานหรือการทดลอง เช่น หากต้องการตวงน้ำกลั่น 50 mL โดยเลือกใช้กระบอกตวง 50 mL ที่มีค่า tolerance  ±1.0 กับปิเปตวัดปริมาตร (volumetric pipette) ขนาด 50 mL ที่มีค่า tolerance ±0.05  โดยในกรณีนี้ หากการทดสอบมีความจำเป็นต้องใช้ความแม่นสูง ก็ควรเลือกใช้เป็น volumetric pipette เพราะมีค่า tolerance ที่ต่ำ จึงมีความแม่นสูงกว่า แต่หากเป็นการทดลองทั่ว ๆ ไป ที่ไม่ได้ต้องการความแม่นสูงก็สามารถที่จะเลือกใช้เป็นกระบอกตวงแทนได้​

2. แบ่งตามวิธีการสอบเทียบ

  •  เครื่องแก้วสำหรับบรรจุ (To Contain) ใช้ตัวย่อ TC หรือ C หรือ In เช่น ขวดกำหนดปริมาตร, ขวดวัดความถ่วงจำเพาะ  เครื่องแก้วชนิดนี้เมื่อใส่ของเหลวเข้าไปจะได้ปริมาตรตามที่ระบุ
  • เครื่องแก้วสำหรับถ่ายเท (To Deliver) ใช้ตัวย่อ TD หรือ D หรือ Ex เช่น ปิเปต, บิวเรต, กระบอกตวง เครื่องแก้วชนิดนี้เมื่อใส่ของเหลวเข้าไปจะไม่รู้ปริมาตรที่แน่นอน แต่เมื่อถ่ายออกมาปริมาตรที่ถ่ายออกมาจะได้ปริมาตรตามที่ระบุ

เครื่องแก้วบางประเภทมีทั้งชนิด To contain และ To deliver เช่น กระบอกตวง ขวดกำหนดปริมาตร หรือเครื่องแก้วบางชิ้น ผู้ผลิตออกแบบให้ใช้งานได้ทั้งชนิด To contain และ To deliver ดังนั้น ผู้ใช้งานต้องสังเกตดูให้แน่ใจก่อนนำไปใช้หากเราเลือกใช้เครื่องแก้วให้เหมาะสมกับหลักการใช้งาน  ก็จะทำให้เราทำงานได้ง่ายและสะดวกมากขึ้น

การบำรุงรักษาเครื่องแก้ววัดปริมาตร

การล้างเครื่องแก้ว

  • ล้างเครื่องแก้วอย่างถูกวิธีไม่ขัดถูจนเป็นรอย
  • หากจำเป็นต้องใช้น้ำยาล้างเครื่องแก้วควรเลือกน้ำยาล้างเครื่องแก้วที่เหมาะสมมีประสิทธิภาพและตรวจสอบความสะอาดก่อนการใช้งาน
  • เลือกอุปกรณ์ที่เหมาะสมในการล้างเครื่องแก้ว
  • เครื่องแก้วที่ล้างไม่สะอาด
  • การเปียกน้ำไม่สม่ำเสมอมีหยดของเหลวติดข้างผิวแก้ว
  • ของเหลวสัมผัสผิวแก้วไม่สม่ำเสมอหรือไม่มีลักษณะเป็นส่วนโค้งหรือส่วนโค้งไม่เรียบ
  • เครื่องแก้วที่ล้างไม่สะอาดทำให้เกิดปัญหาวัดปริมาตรของเหลวไม่ถูกต้อง
  • อาจเกิดการปนเปื้อนเนื่องจากสารเคมีที่ติดอยู่ภายในเครื่องแก้ว
  • นำสารละลายที่อยู่ภายในเครื่องแก้วทิ้งออกให้หมด ตามวิธีทิ้งสารที่ถูกต้อง
  • ดึงป้ายหรือฉลากติดออก
  • ล้างด้วยแปรงโดยใช้สบู่หรือสารซักฟอกหรือสารละลายทำความสะอาดออกให้หมด
  • ล้างด้วยน้ำกลั่น 1-2 ครั้ง ถ้าเครื่องแก้วนั้นสะอาดอาจจะสังเกตเห็นน้ำที่พื้นผิวเครื่องแก้วเปียกสม่ำเสมอ เป็นแบบเดียวกัน แต่ถ้าเครื่องแก้วยังไม่สะอาด จะสังเกตเห็นหยดน้ำมาเกาะข้างขวดแก้วเท่านั้น

หมายเหตุ หลังจากล้างสะอาดเรียบร้อยแล้ว ควรทำให้แห้งในเตาอบ ซึ่งทำให้แห้งเร็วกว่าปล่อยให้แห้งเองในอากาศ หรืออาจทำให้แห้งด้วยแอซีโตน (acetone) เครื่องแก้วที่เปียกน้ำจะแห้งเร็วขึ้นเมื่อล้างด้วยแอซีโตนเพียงเล็กน้อย เพราะแอซีโตนระเหยง่ายจะช่วยดึงอากาศให้ผ่านเข้ามาในเครื่องแก้วทำให้เครื่องแก้วแห้งเร็วขึ้น

น้ำยาล้างเครื่องแก้ว

  • Sodium dichromatic-sulfuric acid cleaning solution
  • สารละลายอิ่มตัว K2Cr2O7 : conc.H2SO4 อัตราส่วน 1:1
  • สารละลายผสมของ  Na2Cr2O7 (7%) กับ K2Cr2O7 (0.5%) ใน conc.H2SO4
  • Na2Cr2O7 30 กรัม ใน 1 ลิตร conc.H2SO4
  • Na2Cr2O7.2H2O 92 กรัม ในน้ำกลั่น 458 มิลลิลิตร และ 800 มิลลิลิตร H2SO4
  • กรดไนตริกเจือจาง (nitric acid, 50%)
  • NaOH 120 กรัม หรือ KOH 150 กรัม ในน้ำ 120 มิลลิลิตร และเติม 95% ethyl alcohol เพื่อทำปริมาตรเป็น 1 ลิตร
  • KOH (40%) ใน isopropyl alcohol (degreasing agent)
  • HCl 3 N ในเมทานอล
  • KMnO4 (3%) : NaOH (1 M) อัตราส่วน 1:1