อุปกรณ์แก้วสำหรับห้องปฏิบัติการ

อุปกรณ์ห้องปฏิบัติการจากแก้วควอตซ์มีคุณสมบัติ ได้แก่ สัมประสิทธิ์การขยายตัวจากความร้อนต่ำมาก ทนความร้อนสูง มีความเสถียรสูงต่อสภาพทางเคมี มีคุณสมบัติเป็นฉนวนไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยม มีค่าการล่าช้าของคลื่นเสียงความถี่สูงต่ำและคงที่ มีสมบัติการส่งผ่านของแสงในช่วงสเปกตรัมอัลตราไวโอเลตได้ดีที่สุด รวมถึงการส่งผ่านแสงในช่วงที่ตามองเห็นและอินฟราเรดใกล้ได้ดี ยิ่งไปกว่านั้นมีคุณสมบัติทางกลที่ดีกว่าแก้วธรรมดา

เครื่องมือที่ทำจากแก้วเรียกว่าอุปกรณ์แก้วสำหรับห้องปฏิบัติการ (glass labware) มีการใช้งานอุปกรณ์แก้วจำนวนมากในห้องปฏิบัติการต่าง ๆ เนื่องจากแก้วมีความเสถียรทางเคมีสูง ความเสถียรทางความร้อนดี มีความใส ความแข็งแรงทางกลในระดับหนึ่ง และมีสมบัติในการเป็นฉนวนที่ดี อุปกรณ์แก้วสำหรับห้องปฏิบัติการที่ผลิตขึ้นโดยใช้คุณสมบัติอันยอดเยี่ยมของแก้วนั้น ถูกนำไปใช้กันอย่างแพร่หลายในห้องปฏิบัติการหลายประเภท เช่น ห้องปฏิบัติการเคมี ห้องปฏิบัติการตรวจสอบทางการแพทย์ ห้องปฏิบัติการชีวภาพ ห้องปฏิบัติการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ และห้องปฏิบัติการสอน อุปกรณ์แก้วสำหรับห้องปฏิบัติการมีความเสถียรทางเคมีที่ดี แต่ไม่ได้หมายความว่าจะไม่ถูกกัดกร่อนเลย เพียงแต่ว่าระดับการกัดกร่อนนั้นเป็นไปตามมาตรฐานที่กำหนดไว้ การวิเคราะห์ในระดับปริมาณน้อย (trace analysis) ต้องให้ความสำคัญกับปัญหาที่ไอออนในปริมาณน้อยอาจหลุดเข้าไปในสารละลายเนื่องจากการกัดกร่อนของแก้ว และทำให้ไอออนที่ต้องการวิเคราะห์ซึ่งถูกดูดซับอยู่บนพื้นผิวของแก้วในสารละลายเกิดการเป็นกลาง กรด HF มีฤทธิ์กัดกร่อนแก้วอย่างรุนแรง ดังนั้นการทดลองที่เกี่ยวข้องกับกรด HF จึงไม่สามารถใช้อุปกรณ์แก้วในการทดลองได้ สารละลายเบส โดยเฉพาะสารละลายที่มีความเข้มข้นสูงหรือร้อนจัด จะก่อให้เกิดการกัดกร่อนแก้วอย่างชัดเจน หากอุปกรณ์แก้วที่ใช้สำหรับเก็บสารละลายเบสนั้นเป็นอุปกรณ์แก้วแบบขัด (ground glass instrument) บริเวณแก้วที่ขัดจะเกิดการติดกันจนไม่สามารถเปิดออกได้ ดังนั้นภาชนะแก้วจึงไม่เหมาะสำหรับการเก็บสารละลายเบสเป็นเวลานาน

การจัดประเภทของภาชนะห้องปฏิบัติการจากแก้วควอทซ์:
1.อุปกรณ์สำหรับการลำเลียงและปิดตัด เช่น ข้อต่อแก้ว อินเตอร์เฟซ วาล์ว ปลั๊ก ท่อ และแท่ง เป็นต้น

2.ภาชนะ ได้แก่ จาน ขวด บีกเกอร์ ขวดรูปกรวย รางหลอดทดลอง เป็นต้น

3.เครื่องมือและอุปกรณ์สำหรับปฏิบัติการพื้นฐาน ปฏิบัติการพื้นฐานรวมถึง การดูดซับ การทำให้แห้ง การกลั่น การควบแน่น การกลั่นลำดับส่วน การทำให้ระเหย การสกัด การทำให้บริสุทธิ์ การกรอง การแยกของเหลว การคน การบด การเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง การผลิตก๊าซ โครมาโทกราฟี การเผาไหม้ การวิเคราะห์การเผาไหม้ เป็นต้น

4.เครื่องมือวัด เช่น เครื่องมือวัดการไหล ความถ่วงจำเพาะ ความดัน อุณหภูมิ แรงตึงผิว และอื่น ๆ รวมถึงภาชนะสำหรับวัดปริมาณ ที่หยด ปิเปต สไปรต์ เป็นต้น

5.เครื่องมือวัดทางกายภาพ เช่น เครื่องมือสำหรับทดสอบสี แสง ความหนาแน่น พารามิเตอร์ทางไฟฟ้า การเปลี่ยนเฟส กัมมันตรังสี น้ำหนักโมเลกุล ความหนืด ขนาดอนุภาค เป็นต้น

6.เครื่องมือตรวจสอบองค์ประกอบและสารประกอบทางเคมี เช่น เครื่องมือสำหรับตรวจสอบสารหนู คาร์บอนไดออกไซด์ การวิเคราะห์องค์ประกอบ การวิเคราะห์หมู่ฟังก์ชัน องค์ประกอบโลหะ กำมะถัน ฮาโลเจน และความชื้น เป็นต้น

7.เครื่องมือทดสอบวัสดุ เช่น เครื่องมือสำหรับวัดสภาพบรรยากาศ สารระเบิด ก๊าซ โลหะและแร่ธาตุ น้ำมันแร่ วัสดุก่อสร้าง คุณภาพน้ำ เป็นต้น

8.เครื่องมือวิเคราะห์อาหาร ยา และชีวภาพ เช่น เครื่องมือวิเคราะห์อาหาร การวิเคราะห์เลือด การเพาะเชื้อจุลินทรีย์ อุปกรณ์เสริมสำหรับกล้องจุลทรรศน์ การทดสอบเซรั่มและวัคซีน การตรวจปัสสาวะ และเครื่องมือวิเคราะห์อื่น ๆ

ขั้นตอนการล้างภาชนะแก้วควอตซ์ในห้องปฏิบัติการโดยทั่วไป

ในการทดลอง จะมีการใช้ภาชนะแก้วควอตซ์หลายชนิด ความสะอาดของภาชนะแก้วควอตซ์เหล่านี้มีผลโดยตรงต่อความแม่นยำของผลการทดลอง ดังนั้นภาชนะแก้วควอตซ์จะต้องได้รับการล้างให้สะอาดอย่างสมบูรณ์ก่อนการทดลอง

สำหรับอุปกรณ์แก้วควอตซ์ที่ใช้ทั่วไป เช่น ขวดทรงกระบอก ขวดกรวย ขวดกรวยกรวย หลอดทดลอง และกระบอกตวง สามารถใช้แปรงทำความสะอาดโดยการขัดจากด้านนอกเข้าไปในตัวอุปกรณ์พร้อมกับน้ำ วิธีนี้จะช่วยกำจัดสารที่ละลายน้ำได้ สารบางชนิดที่ไม่ละลายน้ำ และฝุ่นละอองได้ หากมีคราบน้ำมันหรือสารอินทรีย์อื่น ๆ สามารถล้างได้ด้วยผงขัด ผงสบู่ หรือสารทำความสะอาด โดยใช้แปรงจุ่มผงขัดหรือสารทำความสะอาดขัดให้ทั่ว แล้วล้างออกด้วยน้ำประปาให้สะอาด จากนั้นล้างด้วยน้ำกลั่นหรือน้ำปราศจากไอออน 2 ถึง 3 ครั้ง ผนังด้านในของอุปกรณ์แก้วควอตซ์ที่ทำความสะอาดแล้วควรเปียกชื้นสม่ำเสมอ ไม่มีคราบน้ำค้างหรือหยดน้ำเกาะ เมื่อทำการทดลองทางอินทรีย์นั้นมักใช้อุปกรณ์แก้วควอตซ์ที่มีข้อต่อแบบบดหยาบ (ground-glass) ในการทำความสะอาดจึงจำเป็นต้องระวังไม่ให้ข้อต่อเสียหาย และควรหลีกเลี่ยงการใช้น้ำยาทำความสะอาดที่ไม่เหมาะสม

สำหรับภาชนะทดลองทำจากแก้วควอตซ์ที่ทำความสะอาดด้วยแปรงยาก หรือไม่สามารถทำความสะอาดได้หมดจดด้วยแปรง เช่น บูเรตต์ (burette) ขวดวัดปริมาตร (volumetric flask) ปิเปต (pipette) เป็นต้น โดยปกติจะเทหรือดูดสารทำความสะอาดเข้าไปในภาชนะแล้วทิ้งไว้สักพัก จากนั้นเทสารทำความสะอาดในภาชนะลงในขวดเก็บเพื่อใช้ในครั้งต่อไป และล้างด้วยน้ำประปาตามด้วยน้ำปราศจากไอออน (deionized water)

ตัวกรองแก้วตะกอน (sand core glass filter) ต้องทำความสะอาดทันทีหลังใช้งาน สำหรับตะกอนที่เหลืออยู่ในแกนตัวกรองแตกต่างกัน ควรเลือกใช้สารทำความสะอาดที่เหมาะสม เพื่อละลายตะกอนแข็งบนพื้นผิวของแกนตัวกรองก่อน จากนั้นใช้การล้างด้วยแรงดูด (vacuum washing) ด้วยสารทำความสะอาดเพื่อขจัดเศษตะกอนที่เหลืออยู่ในแกนตัวกรองซ้ำๆ แล้วล้างให้สะอาดด้วยน้ำกลั่น จากนั้นนำไปอบแห้งที่อุณหภูมิ 110℃ และเก็บไว้ในตู้ที่ป้องกันฝุ่นได้

2 วิธีการล้างคราบสกปรกที่ทำความสะอาดยาก

การล้างผลึกและตะกอน: เมื่อโซเดียมไฮดรอกไซด์หรือโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์จากอากาศจนเกิดเป็นคาร์บอเนต หรือเมื่อมีการเกิดตะกอนของทองแดงไฮดรอกไซด์หรือเหล็กไฮดรอกไซด์ สามารถแช่ไว้ในน้ำหลายวัน จากนั้นล้างด้วยกรดเจือจางเพื่อให้เกิดสารที่ละลายน้ำได้ แล้วล้างด้วยน้ำอีกครั้งหนึ่ง หากมีตะกอนของสารอินทรีย์ สามารถล้างด้วยตัวทำละลายอินทรีย์หรือสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ร้อนได้

การล้างปรอทที่ตกค้าง: ปรอทสามารถทำปฏิกิริยากับโลหะบางชนิดเกิดเป็นโลหะผสม (อเมลกัม) และยึดติดกับผนังแก้วจนเกิดเป็นคราบดำ สามารถละลายอเมลกัมดังกล่าวด้วยสารละลายกรดไนตริก 10% โดยปริมาตร แล้วล้างออกด้วยน้ำ

การล้างน้ำมันแห้ง กรดมัน และสี: สามารถล้างด้วยน้ำแอมโมเนียหรือคลอโรฟอร์ม ไขมันที่ยังไม้แข็งตัวสามารถล้างด้วยตัวทำละลายอินทรีย์ ก๊าซฮีทเตอร์สามารถล้างด้วยน้ำสบู่ร้อน ส่วนน้ำมันเหนียวสามารถล้างได้โดยการแช่ในสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ร้อน

การกำจัดคราบสกปรก: คราบขาวบนกระจกเกิดจากการเก็บรักษาด่างเป็นเวลานานและการกัดกร่อนด้วยด่าง คราบสนิมสีน้ำตาลเหลืองที่ติดอยู่บนกระจกสามารถล้างออกได้ด้วยสารละลายกรดไฮโดรคลอริก สารตกค้างที่ขุ่นจากการแยกไฟฟ้าของสารตะกั่วอะซิเตตสามารถล้างออกได้ด้วยสารละลายกรดอะซิติก คราบของสารแมงกานีสไดออกไซด์สีน้ำตาลสามารถล้างออกได้ด้วยสารละลายเฟอรัสซัลเฟต กรดไฮโดรคลอริก หรือกรดออกซาลิก คราบหมึกบนกระจกสามารถล้างออกได้ด้วยสารละลายโซดาหรือโซเดียมไฮดรอกไซด์

การล้างคราบของเกลือเงิน: สำหรับคราบของเงินคลอไรด์และเงินโบรไมด์ สามารถใช้สารละลายโซเดียมไทโอซัลเฟตได้ สำหรับกระจกเงา สามารถใช้สารละลายกรดไนตริกเจือจางที่อุ่นแล้วเพื่อสร้างเงินไนเตรตที่ละลายน้ำได้ง่ายในการทำความสะอาด