یکی از مهمترین امور آزمایشگاهی ، اندازه گیری درست ودقیق حجم مایعات می باشد.همانطور که می دانید وسایل آزمایشگاهی اندازه گیری مختلفی برای کاربردهای متفاوتی در دسترس کابران قرار دارند و بسیاری از کاربران بخاطر عدم آگاهی از کاربرد بسیاری از این وسایل در صحت و درستی دقت نتایج بدست آمده از آزمایشات دچار شک و شبهه می شوند.در این مقاله سعی برآن شده است که با توضیح جزئیات و تعریف انواع، اندازه ها و عملکرد استوانه ی مدرج شما خواننده ی گرامی را با این وسیله ی مهم اندازه گیری آزمایشگاهی آشنا سازیم و همچنین برخی از سوالات متداول در مورد استفاده از آنها را بررسی خواهیم کرد. استوانه های مدرج معمولاً در آزمایشگاه‌های شیمی برای اندازه‌گیری حجم مایعات استفاده می‌شوند و مانند سایر دستگاه‌های آزمایشگاهی شیمی، استوانه های مدرج اغلب از شیشه یا پلاستیک ساخته می‌شوند که شیشه به دلیل دوام و مقاومت در برابر حملات شیمیایی، ماده ترجیحی برای اکثر کاربردهای علمی است.
.png)
.png)
استوانه مدرج که به عنوان استوانه اندازه گیری یا استوانه مخلوط نیز شناخته می شود، یک وسیله ی اندازه گیری از تجهیزات آزمایشگاهی است که برای اندازه گیری حجم مایعات استفاده می شود. شکل استوانه ای باریکی دارد. هر خط مشخص شده روی استوانه مدرج نشان دهنده مقدار مایع اندازه گیری شده است. استوانه ی مدرج اولین بار در سال ۱۷۸۴ توسط لوئیس برنارد گایتون د موروو برای استفاده در تحلیل حجمی مایعات معرفی شد.
ساختار استوانه مدرج
استوانه مدرج برای اندازه‌گیری بلند و استوانه‌ای شکل است و یک دهانه در یک طرف برای سهولت ریختن مایعات دارد. قسمت پایینی دارای پایه های پهن برای ثبات است. دیواره استوانه مدرج با محدوده حجمی حک شده است تا کاربر بتواند حجم را بخواند. استفاده اولیه از استوانه های مدرج اندازه گیری مایعات است. شکل باریک و بلند این وسیله به این معنی است که دقت اندازه گیری بیشتری نسبت به بشر دارند. درجه بندی های روی شیشه نیز به این معنی است که آنها می توانند طیف نسبتاً گسترده ای از حجم های مختلف را اندازه گیری کنند. با این حال، دقت آنها به طور قابل توجهی کمتر از ابزارهایی مانند فلاسک های حجمی، پیپت ها یا بورت ها است. درجه بندی هایی که از پایین به بالا ارزش دارند برای اندازه گیری در حین پر کردن طراحی شده اند، در حالی که درجه بندی هایی که از بالا به پایین افزایش می یابند برای استفاده در هنگام ریختن در نظر گرفته شده اند. برخی ازاستوانه های مدرج دارای مقیاس دوگانه برای سهولت خواندن در هنگام پر کردن و ریختن هستند.
جنس استوانه های مدرج بسته به کاربردشان از مواد مختلفی ساخته می شوند. استوانه های مدرج بزرگ معمولاً از پلی پروپیلن به دلیل مقاومت شیمیایی عالی یا پلی متیل پنتن به دلیل شفافیت آن ساخته می شوند که باعث می شود سبک تر و کمتر از شیشه شکننده تر شوند. پلی پروپیلن (PP) به راحتی به طور مکرر اتوکلاو می شود. با این حال، اتوکلاو بیش از حدود ۱۲۱ درجه سانتیگراد (۲۵۰ درجه فارنهایت) (بسته به فرمول شیمیایی: پلی پروپیلن معمولی با درجه تجاری ذوب بیش از ۱۷۷ درجه سانتیگراد (۳۵۱ درجه فارنهایت))، می تواند استوانه های مدرج پلی پروپیلن را منحرف کرده یا آسیب برساند. همچنین استوانه مدرج از شیشه بوروسیلیکات ساخته می شود که مقاومت در برابر شوک حرارتی ایجاد می کند و همچنین در برابر واکنش با مواد شیمیایی بی اثر هستند، شفاف می باشندو به راحتی نیز تمیز می شوند.
۱)استوانه مدرج بوروسیلیکات با پایه صاف ثابت و محافظ های پلاستیکی برای کمک به جلوگیری از شکستگی تصادفی، استحکام بالایی را ارائه می دهد و به راحتی خرد نمی شود.
۲)نشانه‌های متریک شفاف: درجه‌بندی‌های مقیاس متریک، تقریب محتویات را آسان می‌کند و استوانه آزمایشگاه شیشه‌ای را برای ارزیابی حجم مناسب می‌سازد.
۳)تمیز کردن آسان: استوانه های مدرج شیشه ای قابل استفاده مجدد به راحتی تمیز می شوند و می توان آنها را با خیال راحت در اتوکلاوها در دمای ۱۲۱ درجه سانتی گراد استریل کرد و برای استفاده مکرر در محیط های شلوغ آزمایشگاهی ایده آل است.
.png)
.png)
پیش از آنکه به تفاوت بین بشر و استوانه مدرج بپردازیم ابتدا توضیح دهیم که بشر چیست و استوانه مدرج چیست و سپس تفاوت آن ها را مورد بررسی قرار دهیم.
بشر چیست؟
این یک ظرف استوانه ای شکل با لبه کوچک ریختن است که برای حمل و نقل و مخلوط کردن محلول ها استفاده می شود. آنها را می توان با شیشه، فلز و حتی پلاستیک های خاصی ساخت. اگر چه بشر ها درب ندارند، اما در صورت لزوم می توان آن ها را با یک شیشه ساعت یا یک لیوان بزرگتر پوشاند. بشرها در طیف گسترده ای از اندازه ها از یک میلی لیتر تا چند لیتر در دسترس هستند.
استوانه مدرج چیست؟
استوانه مدرج که به آن استوانه اندازه گیری نیز گفته می شود، وسیله ای از تجهیزات آزمایشگاهی است که برای اندازه گیری حجم مایعات استفاده می شود. شکل آن باریک است و دارای دهانه ای برای ریختن آسان محلول ها می باشد. همچنین برای نشان دادن سطح مایعات مشخص شده است. استوانه های مدرج با پلی متیل پنتن یا پلی پروپیلن ساخته می شوند.در حالی که پلی متیل پنتن عمدتاً به دلیل شفافیت، شکنندگی کمتر و سبک وزن آن استفاده می شود، پلی پروپیلن ممکن است به دلیل سطح بالای مقاومت شیمیایی آن استفاده شود. از نظر اندازه‌گیری مایعات، استوانه های مدرج در مقایسه با سایر دستگاه‌های آزمایشگاهی دقیق‌تر هستند، زیرا با درجه‌بندی‌های کوچک و دقیق تر مشخص می‌شوند. با توجه به توضیحات ارائه شده در مورد بشر و استوانه مدرج اکنون به تفاوت های این دو وسیله آزمایشگاهی می پردازیم.
۱)طراحی : بشر ظروف استوانه‌ای شکل با کف صاف و دهانه ریختن روی لبه آن هستند. برای اندازه گیری حجم های تقریبی، درجه بندی هایی در کناره ها مشخص شده اند، اما درجه بندی ها چندان دقیق نیستند. آنها در طیف وسیعی از اندازه ها هستند، از اندازه های کوچک که فقط چند میلی لیتر را در خود جای می دهند تا اندازه های بزرگتر که می توانند چندین لیتر را در خود جای دهند.از سوی دیگر، استوانه های مدرج نیز ظروف استوانه ای شکل با کف صاف و دهانه ریزش روی لبه هستند. با این حال، درجه بندی های کناری استوانه های مدرج دقیق تر از درجه بندی های روی بشر است. درجه بندی روی استوانه های مدرج معمولاً بر حسب میلی لیتر (ml) یا سانتی متر مکعب (cc) مشخص می شود و به راحتی قابل خواندن است. آنها همچنین در طیف وسیعی از اندازه ها هستند، از اندازه های کوچک که چند میلی لیتر را در خود جای می دهند تا اندازه های بزرگتر که می توانند چندین لیتر را در خود جای دهند.
۲)عملکرد :بشر عمدتاً برای مخلوط کردن و گرم کردن مایعات استفاده می شود. آنها برای نگهداری و انتقال حجم زیادی از مایعات، ایده آل هستند.از سوی دیگر، استوانه های درجه بندی شده برای اندازه گیری دقیق حجم استفاده می شوند. هنگامی که دقت بالایی در اندازه گیری حجم مایعات مورد نیاز است از آنها استفاده می شود. آنها همچنین برای اندازه گیری حجم مایعات برای واکنش های شیمیایی، تیتراسیون و روش های تحلیلی هم استفاده می شوند.
۳)دقت اندازه گیری: بشرها برای اندازه گیری حجم مایعات بسیار دقیق نیستند. درجه بندی روی بشر تقریبی است و برای اندازه گیری دقیق مناسب نیست. بشر ها برای اندازه گیری حجم دقیق مایعات توصیه نمی شوند، زیرا اندازه گیری آنها ممکن است با حجم واقعی متفاوت باشد.از طرف دیگر استوانه های مدرج برای اندازه گیری حجم مایعات دقیق تر هستند. درجه بندی روی استوانه های مدرج دقیق تر است و آنها را برای اندازه گیری دقیق ایده آل می کند. آنها همچنین برای ارائه نتایج منسجم و دقیق طراحی شده اند که آنها را برای روش های تحلیلی کاربردی می کند.
به طور خلاصه، بشر و استوانه مدرج دو نوع ظروف شیشه‌ای آزمایشگاهی هستند که برای اندازه‌گیری حجم مایعات استفاده می‌شوند. در حالی که آنها طرح های مشابهی دارند، اما در عملکرد و دقت اندازه گیری متفاوت هستند.بشرها عمدتاً برای مخلوط کردن و گرم کردن مایعات استفاده می شوند و برای اندازه گیری حجم مایعات دقت زیادی ندارند. از سوی دیگر، استوانه های مدرج برای اندازه گیری دقیق حجم استفاده می شوند و دقت بیشتری نسبت به بشر دارند.درک تفاوت بین بشر و سیلندر مدرج برای اندازه گیری دقیق و قابل اعتماد آزمایشگاهی ضروری است.
استوانه های مدرج، ظروف بلند و باریکی هستند که برای اندازه گیری حجم مایعات استفاده می شوند. آنها برای مخلوط کردن، هم زدن، گرم کردن یا وزن کردن طراحی نشده اند. اندازه استوانه های مدرج معمولاً از ۵ میلی لیتر تا ۵۰۰ میلی لیتر متغیر است. برخی حتی می توانند حجم بیش از یک لیتر را در خود نگه دارند.
*یک استوانه مدرج با علامت هایی انتخاب کنید که توسط ماده اندازه گیری شده پوشانده نشود.
*یک استوانه مدرج ساخته شده از ماده ای که برای ماده مورد اندازه گیری مناسب است انتخاب کنید.
*استوانه مدرج با اندازه مناسب را انتخاب کنید. حجمی که باید اندازه‌گیری شود باید بین کمترین و بالاترین درجه‌بندی عددی روی سیلندر قرار گیرد.
*مقدار درجه بندی روی استوانه را تعیین کنید.
*استوانه مدرج را بخوانید.
*استوانه مدرج را روی یک سطح صاف و هموار قرار دهید.
*برای جلوگیری از اختلاف منظر به منیسک در سطح چشم نگاه کنید.
*مقدار را از پایین مینیسک بخوانید.
*رقم اعشار نهایی را با تقسیم حجم بین درجه بندی های بخش های کوچکتر تخمین بزنید. بخش هایی که به راحتی قابل تشخیص هستند ۰.۲۵، ۰.۵۰ و ۰.۷۵ درجه هستند.
*استوانه های مدرج را بعد از هر بار استفاده تمیز کنید.
برای خواندن دقیق حجم مایع، اندازه ی مشاهده شده باید در سطح چشم باشد و در پایین مینیسک سطح مایع خوانده شود. دلیل اصلی اینکه چرا خواندن حجم مایع از طریق مینیسک انجام می شود به دلیل ماهیت مایع در یک فضای بسته است. طبیعتاً مایع درون استوانه از طریق نیروهای مولکولی به دیواره اطراف خود جذب می شود. این باعث می شود که سطح مایع بسته به نوع مایع موجود در استوانه، شکل محدب یا مقعر ایجاد کند. خواندن مایع در قسمت پایین مقعر یا قسمت بالای مایع محدب معادل خواندن مایع در منیسک آن است. دقیق ترین خوانشی که در اینجا می توان انجام داد به دلیل اندازه گیری داده شده روی استوانه به ۱ میلی لیتر کاهش می یابد. از این نظر، خطای مشتق شده یک دهم کمترین رقم خواهد بود. به عنوان مثال، اگر خواندن انجام شود و مقدار محاسبه شده ۳۶.۵ میلی لیتر باشد. خطا دادن یا گرفتن ۰.۱ میلی لیتر نیز باید درج شود.
در این قسمت از مقاله شما خواننده ی گرامی با ساختار استوانه ی مدرج و نحوه ی کار با این وسیله ی مهم اندازه گیری حجم مایعات در آزمایشگاه ،آشنا شدید.در ادامه تفاوت عملکرد این وسیله را با بشر آزمایشگاهی به تفصیل توضیح می دهیم تا شما خواننده ی گرامی با کاربرد صحیح استوانه مدرج بیشتر و بهتر آشنا شوید.
بشرها و استوانه های مدرج دو مورد از رایج ترین ظروف شیشه ای آزمایشگاهی هستند که برای اندازه گیری حجم مایعات استفاده می شوند. هر دو شکل استوانه‌ای مشابهی دارند و از شیشه ساخته شده‌اند، اما در طراحی، عملکرد، دقت اندازه گیری متفاوت هستند.
.png)
.png)
دو نوع اصلی از سیلندرهای مدرج وجود دارد: شکل بلند و کوتاه. استوانه های بلند دارای نسبت ارتفاع به قطر حدود ۲:۱ هستند، به این معنی که ارتفاع آنها دو برابر عرضشان است.از سوی دیگر، نسبت ارتفاع به قطر استوانه‌های کوتاه ۱:۱ است که آنها را کوتاه‌تر و پهن‌تر از استوانه‌های بلند می‌کند. استوانه های شکل کوتاه اغلب برای اندازه گیری دقیق تر حجم های کوچکتر استفاده می شوند، در حالی که استوانه های بلند برای حجم های بزرگتر مناسب تر هستند.
براساس دقت اندازه گیری، اندازه ی مقیاس‌هایی حجم روی استوانه‌های مدرج با ۳ رقم نشان داده می‌شود. به طور مثال استوانه های ۱۰۰ میلی‌لیتری دارای تقسیم‌بندی درجه‌بندی ۱ میلی‌لیتری هستند در حالی که استوانه های ۱۰ میلی‌لیتری دارای تقسیم‌بندی‌های درجه‌بندی ۰.۱ میلی‌لیتری هستند.
همچنین براساس دقت در اندازه گیری دو کلاس درجه بندی برای استوانه های مدرج وجود دارد. کلاس A و کلاس B .
دقت اندازه گیری استوانه ی مدرج کلاس A دو برابر کلاس B است. استوانه ها می توانند دارای مقیاس های تک یا دوتایی باشند. استوانه های تکی خوانشی امکان خواندن حجم را از بالا به پایین (حجم پر کردن) می‌دهند در حالی که استوانه‌های مقیاس دوگانه امکان خواندن برای پر کردن و ریختن (مقیاس معکوس) را فراهم می‌کنند.
۱)تمیز کردن
برای تمیز کردن استوانه ی مدرج از برس شستشو استفاده نکنید، آن را به طور مداوم با آب بشویید، سپس با آب مقطر شستشو دهید. اگر اجسام نامحلول در آب هستند با الکل بشویید، سپس با آب مقطر بشویید.
۲) نگهداری
استوانه مدرج باید در مکان خشک و ایمن به دور از آسیب یا آلودگی مانند کابینت آزمایشگاه نگهداری شود.
.png)
.png)
استوانه مدرج تنها زمانی می تواند مورد استفاده قرار گیرد که نیاز به دقت بالایی در اندازه گیری نباشد. معمولاً در تحلیل کیفی استفاده می شود و عموماً برای تحلیل کمی استفاده نمی شود زیرا خطای استوانه ی مدرج در اندازه گیری زیاد است. در صورت نیاز به دقت بیشتر می توان از پیپت های حجمی، فلاسک و بورت استفاده کرد.
در آخر مقاله باید خاطر نشان کنیم که با اگاهی کامل در مورد کاربردهای وسایل و تجهیزات آزمایشگاهی میتوان هم در زمان صرفه جویی کرد و هم بر درستی و صحت نتایج آزمایشات با اطمینان کامل صحه گذاشت.پس با مطالعه مقالات مختلف در این زمینه میتوانید به آگاهی کامل و جامع دست پیدا کنید.