Проверка мерного стакана лабораторной стеклянной посуды

Проверка мерного стакана лабораторной стеклянной посуды

Введение
Мерные стаканы являются одним из наиболее распространенных видов лабораторной стеклянной посуды, предназначенным для измерения объемов жидкостей. В отличие от мерных колб и пипеток, они предоставляют менее точные результаты (±1-5% в зависимости от класса и объема) и используются преимущественно для приблизительных измерений или приготовления рабочих растворов, не требующих высокой точности. Однако даже для таких задач важно обеспечить их соответствие заявленным метрологическим характеристикам. Регулярная проверка мерных стаканов – обязательное условие поддержания достоверности результатов лабораторных исследований и соблюдения требований стандартов качества.

1. Объекты испытаний
Объектами испытаний при данной процедуре являются:

• Мерные стаканы лабораторные стеклянные: Цилиндрические или конические сосуды с носиком для слива, градуированной шкалой и основанием для устойчивости.
• Классы точности: Проверке подлежат мерные стаканы различных классов точности (например, Класс 3 (наименее точный) по ГОСТ 1770 или Класс B по ISO 4787, а также возможные более низкие классы, определенные производителем или заказчиком).
• Объемы: Стаканы различного номинального объема (от 5 мл до 2000 мл и более, в зависимости от распространенности).
• Материал: Основной материал – боросиликатное стекло (например, 3.3). Проверка также может распространяться на стаканы из других светопрозрачных химически стойких материалов, пригодных для объемных измерений.

2. Область испытаний
Проверка мерного стакана охватывает следующие основные аспекты:

• Визуально-геометрический контроль:
  • Целостность: Отсутствие сколов, трещин, глубоких царапин, деформаций.
  • Четкость шкалы: Разборчивость и непрерывность делений, цифровых обозначений и маркировки (номинальный объем, единицы измерения, класс точности, знак поверки).
  • Качество поверхности: Отсутствие пузырей, свилей, включений в области шкалы.
  • Форма: Отсутствие деформаций, влияющих на точность измерения (например, искривление цилиндрической стенки).
• Метрологическая проверка:
  • Проверка вместимости (емкости): Определение объема жидкости, фактически соответствующего отметкам шкалы стакана при его использовании в соответствии с инструкцией (обычно при температуре 20 °C).
  • Проверка точности нанесения шкалы: Оценка соответствия фактического объема между соседними отметками шкалы номинальному интервалу (например, для стаканов с ценой деления 10 мл проверяется объем между отметками 50 и 60 мл).

3. Методы испытаний

Основным методом метрологической проверки мерного стакана является гравиметрический (весовой) метод. Его принцип основан на измерении массы чистой дистиллированной или деионизированной воды, заполняющей стакан до проверяемой отметки, и последующем пересчете массы в объем с учетом плотности воды при температуре измерения и влияния силы тяжести в месте проведения испытаний.

• Подготовка:

  1. Стакан тщательно моют, ополаскивают дистиллированной водой и сушат в сушильном шкафу или на воздухе в чистом месте. Перед измерением стакан должен достичь комнатной температуры.
  2. Подготавливают воду: дистиллированная или деионизированная вода высокого качества. Температура воды должна быть близка к комнатной температуре (20°C ± 5°C для большинства стандартных проверок, но для высокоточных требований диапазон уже). Температуру воды измеряют с точностью не хуже 0.1 °C.
  3. Аналитические весы калибруют и проверяют их устойчивое показание нуля. Весы и стакан должны находиться в помещении с минимальными вибрациями, сквозняками и перепадами температур.

• Процедура измерения (на примере проверки отметки номинального объема):

  1. Чистый сухой мерный стакан взвешивают (m1) с точностью, соответствующей требуемой точности проверки (обычно до 0.01 г или точнее для малых объемов).
  2. Стакан устанавливают на ровную горизонтальную поверхность (проверяется уровнемером).
  3. Стакан осторожно заполняют водой до нижнего края мениска на уровне проверяемой отметки (например, 100 мл). Мениск должен быть установлен так, чтобы его нижняя точка касалась верхнего края отметки. Глаз наблюдателя должен находиться на уровне отметки во избежание параллакса. Используют чистую воронку или пипетку для тонкой доводки уровня.
  4. Взвешивают стакан с водой (m2).
  5. Определяют массу воды: m_воды = m2 - m1.

• Расчет объема:
  Фактический объем V_факт (мл) при температуре измерения t (°C) рассчитывают по формуле:

• Оценка соответствия:
  Рассчитанный фактический объем V_факт сравнивается с номинальным объемом V_ном. Допустимое отклонение (погрешность) определяется классом точности стакана и его номинальным объемом (значения регламентированы в соответствующих стандартах, например ГОСТ 1770-74 или ISO 4787). Стакан считается соответствующим требованиям, если отклонение |V_факт - V_ном| не превышает предельно допустимую погрешность для данного класса и объема.

4. Испытательное оборудование

Для проведения проверки мерных стаканов необходимо следующее оборудование:

1. Аналитические весы: Весы с точностью взвешивания, достаточной для достижения требуемой точности измерения объема. Для стаканов объемом до 100 мл обычно требуются весы с дискретностью 0.001 г или 0.01 г; для больших объемов (500-2000 мл) допустима дискретность 0.01 г или 0.1 г. Весы должны быть поверены и установлены в стабильных условиях.
2. Термометр: Жидкостный или цифровой термометр с диапазоном измерения от 15 °C до 25 °C и ценой деления/разрешением не хуже 0.1 °C для контроля температуры воды.
3. Уровнемер: Уровень для проверки горизонтальности поверхности, на которую устанавливается проверяемый стакан.
4. Источник чистой воды: Дистиллированная или деионизированная вода соответствующего качества (например, по ГОСТ 6709-72).
5. Вспомогательное оборудование:
   • Чистые емкости для воды.
   • Пипетки или капельницы для точной доводки уровня жидкости до отметки.
   • Чистые безворсовые салфетки.
   • Воронка для удобного налива воды (не обязательна, но желательна).
   • Средства для мойки и сушки посуды.
6. Эталонные таблицы: Таблицы плотности воды и таблицы масс воды, соответствующие требуемому объему при различных температурах для стекла стандартной плотности (для упрощенных расчетов). Доступ к актуальным справочным данным.

Примечание: Перед метрологической проверкой всегда проводится обязательный визуальный контроль на предмет повреждений и четкости шкалы. Стаканы с визуальными дефектами выбраковываются без проведения дальнейших измерений.

Заключение
Проверка мерных стаканов гравиметрическим методом является основным способом подтверждения их соответствия метрологическим требованиям. Тщательное соблюдение процедуры подготовки, проведения измерений (особенно контроль температуры и правильное считывание мениска) и использования поверенного оборудования гарантирует достоверность результатов проверки. Регулярное проведение таких испытаний – неотъемлемая часть системы обеспечения качества в любой лаборатории, использующей данный тип посуды. Конкретные методики, допустимые погрешности и периодичность проверки должны быть регламентированы внутренними процедурами лаборатории на основе требований актуальных национальных или международных стандартов.