ISO 17025 và những quy chuẩn chất lượng của thủy tinh phòng thí nghiệm

1. Tổng quan về dụng cụ thủy tinh

Trong hoạt động của các phòng thí nghiệm, sự xuất hiện của dụng cụ thủy tinh là không thể thiếu, với độ bền cao, độ trơ về mặt hóa học và mức độ chính xác cụ thể được hiệu chuẩn trên từng loại dụng cụ cụ thể. Trong khi một số dụng cụ phòng thí nghiệm, thậm chí dụng cụ nhà bếp dùng trong sinh hoạt hàng ngày đang được bổ sung bằng nhựa, thì thủy tinh vẫn là vật liệu tiêu chuẩn với những ưu điểm mà đồ nhựa không thể thay thế.

Thủy tinh có mặt khắp mọi nơi trong phòng thí nghiệm hóa học, nhưng không phải tất các thủy tinh đều giống nhau. Thủy tinh tiêu chuẩn cấp được gọi là thủy tinh “soda-lime” hoặc “float”. Vật liệu này phù hợp để sử dụng cho nhiều ứng dụng, tuy nhiên, do khả năng chịu nhiệt chưa thực sự quá tốt nên chúng bị hạn chế hơn trong các ứng dụng nhiệt. Chúng thường được sử dụng để sản xuất những sản phẩm thí nghiệm dòng B (Ký hiệu: Class B trên sản phẩm) để sử dụng trong những điều kiện không quá khắc nghiệt.

Trong khi đó, thủy tinh borosilicate – với thành phần cấu tạo chính là silica và bo trioxit, chúng có được hệ số giãn nở nhiệt rất thấp (khoảng 3 × 10−6 K−1 ở 20 °C), khả năng truyền nhiệt cao, chống sốc nhiệt nhiều hơn so với bất kỳ loại thủy tinh thông thường nào khác, thường được sử dụng để sản xuất những sản phẩm thí nghiệm dòng A (Ký hiệu: Class A trên sản phẩm) có đặc tính chịu nhiệt cao, các sản phẩm đo lường chính xác (như buret, bình định mức…) nhờ hạn chế sự ăn mòn hóa học của thủy tinh trong quá trình sử dụng dẫn đến sai số sản phẩm.

2. Các nhóm dụng cụ thủy tinh thông thường

Về cơ bản, dụng cụ thủy tinh trong phòng thí nghiệm có thể chia làm 3 nhóm: dụng cụ chứa, dụng cụ đo lường và một số dụng cụ đặc biệt được xếp chung vào nhóm dụng cụ khác.

a. Dụng cụ chứa

Nhóm dụng cụ chứa, đựng, như cốc và bình, có độ chính xác giới hạn về thể tích đo, thường là sai số 5% so với tổng thể tích chứa của dụng cụ.

b. Dụng cụ đo lường

Nhóm dụng cụ đo lường, bao gồm ống đong, bình định mức, buret, pipet, yêu cầu độ chính xác rất cao. Độ chính xác thường được đo theo dung sai, tức là độ không đảm bảo trong phép đo được thực hiện với dụng cụ thủy tinh. Dung sai càng thấp, độ chính xác của dụng cụ đó càng cao. Dụng cụ thủy tinh đo lường dòng A (class A) có dung sai thấp hơn dòng B (class B); đối với dòng A, dung sai có thể thấp tới 0,08 ml cho bình định mức 100 ml hoặc pipet.

Việc thiết kế dụng cụ thủy tinh đo lường được chia thành hai loại: dụng cụ được hiệu chuẩn để chứa một lượng chất lỏng xác định (To contain) và dụng cụ được hiệu chuẩn để cung cấp một lượng chất lỏng xác định (To deliver). Dụng cụ thủy tinh được thiết kế để chứa, như ống đong và bình định mức, thường được đánh dấu ký hiệu TC. Khi chất lỏng được đổ ra khỏi dụng cụ chứa, một lượng nhỏ vẫn bám vào thành dụng cụ. Ví dụ, bình định mức 100 ml được thiết kế để chứa chính xác 100 ml, nhưng nếu chất lỏng được đổ ra, nó thực sự sẽ cung cấp một lượng chất lỏng ít hơn 100 ml.

Dụng cụ thủy tinh được thiết kế để phân phối, như pipet và buret, được đánh dấu ký hiệu TD . Thành dụng cụ sẽ giữ một lượng nhỏ chất lỏng còn sót lại. Một pipet 100 ml chứa hơn 100 ml chất lỏng, nhưng khi chất lỏng được rút ra khỏi pipet đó, chính xác 100 ml được phân phối.

Trước đây, ASTM 542  ISO 4787 là những chứng nhận hiệu chuẩn quốc tế dành cho dụng cụ đo lường thí nghiệm. Tùy theo từng loại thủy tinh mà người sử dụng cần phải theo dõi để hiệu chuẩn lại sản phẩm sau một khoảng thời gian sử dụng, thông thường là 10 năm với thủy tinh borosilicate và 5 năm với thủy tinh soda-lime. Tuy nhiên ngày nay, các tiêu chuẩn quốc tế đối với việc hiệu chuẩn trong phòng thí nghiệm đã được nâng lên một tầm cao hơn bằng việc áp dụng tiêu chuẩn ISO 17025 như một sự đảm bảo về độ chính xác và độ tin cậy của kết quả thử nghiệm, hiệu chuẩn.

c. Dụng cụ khác

Về cơ bản, nhóm dụng cụ này vẫn được yêu cầu các tiêu chuẩn cơ bản của dụng cụ thủy tinh trong phòng thí nghiệm như độ bền nhiệt, độ trơ về mặt hóa học… Tùy vào yêu cầu của từng ứng dụng mà chúng sẽ được yêu cầu thêm các tiêu chuẩn đặc biệt khác. Ví dụ, ống sinh hàn sẽ được thiết kế để việc ngưng tụ đạt hiệu quả cao nhất, các chốt khóa của bình chiết được thiết kế cải tiến để dễ vệ sinh, tránh sự rò rỉ…

Tóm lại, mặc dù có một vài quy tắc về cách sử dụng dụng cụ thủy tinh, mỗi phần của dụng cụ thủy tinh được thiết kế cho một bộ quy trình chung, tạo ra sự linh hoạt trên ứng dụng và gần như tất cả các dụng cụ thủy tinh có thể được điều chỉnh và tùy chỉnh thêm nhờ những cải tiến từ nhà sản xuất.

Tác giả: Thanh Nguyễn

Nguồn cho ảnh, bài viết:

  1. https://en.wikipedia.org/wiki/Borosilicate_glass 
  2. http://dept.harpercollege.edu/chemistry/chm/100/dgodambe/thedisk/labtech/volume.htm
  3. https://www.jove.com/science-education/10161/common-lab-glassware-and-uses
  4. https://camblab.info/wp/index.php/a-quick-guide-to-classifications-of-laboratory-glassware/
  5. https://images.app.goo.gl/ByUAMzkjgmck8K2c6
  6. https://images.app.goo.gl/e5VL9zjHbzvpNuh79 
  7. https://images.app.goo.gl/akk42yLzfjgovzwv7
  8. https://images.app.goo.gl/tKDjQa9iRiX9jCMr9