13.2. Градуированные микропипетки, микробюретки и микромерные колбы

Для измерения объемов жидкости в пределах от 5-10^-4 до 0,1 мл применяют микропипетки, изготовленные из толстостенного капилляра. Внутренний диаметр капилляра не должен быть меньше 0,5 мм, иначе возрастает погрешность в определении положения мениска. При диаметре капилляра 0,5 мм погреш­ность в отсчете положения мениска составляет 0,1 мм или

2*10^-5 мл.

Пипетка Кирка (рис. 302,а) имеет два расширения. Одно из них ниже метки 6 служит для наполнения измеряемой жид­костью, а. другое 5 является ловушкой, предохраняющей порш­невую часть 2 пипетки от попадания в нее жидкости. Для отбо­ра жидкости чистую сухую пипетку плотно соединяют с порш­невой частью пипетки при помощи резиновой пробки 4 и куска резинового шланга 3. Кончик пипетки опускают в жидкость и, медленно вращая головку 1 и одновременно поднимая ее, заса­сывают жидкость. Когда жидкость поднимается до метки 6, пи­петку вынимают и кончик ее вытирают куском фильтровальной бумаги. Если жидкость поднялась выше метки, то мениск уста­навливают по метке, прикасаясь кончиком пипетки к чистому предметному или часовому стеклу.

Содержимое пипетки выливают в приемный сосуд, осторож­но надавливая на поршень. Кончик пипетки обмывают снару­жи, а внутри капилляр пипетки промывают 2-3 раза, засасывая каплю чистой воды или соответствующего растворителя выше метки. Промывную жидкость соединяют с основным раствором, если надо сохранить все количество вещества, отобранное пи­петкой.

Самозаполняющаяся пипетка (рис. 302,б) наполняется автома­тически, если ее кончик погрузить в исследуемый раствор. Под действием капиллярных сил мениск раствора поднимается до конца капилляра и в верхней точке автоматически останавли­вается.

Рис. 302. Микропипетка Кирка (а) и самозаполняюшаяся (б).

Держатель пипетки (в) и пипетка с самоустанавливающимся мениском (г)

С помощью пипеток такого типа в принципе можно измерять очень малые объемы жидкостей вплоть до 3 • 10^-4 мл. Их нельзя использовать для измерения больших объемов, так как высота столба жидкости, которая может быть достигнута под действием капиллярных сил, ограничена. Трудности возни­кают уже при измерении объемов жидкости больше 0,01 мл.

Самозаполняющуюся пипетку трудно опорожнить. Эту опе­рацию выполняют с помощью поршневого шприца 2 (рис. 302,о), надеваемого на конец пипетки. Можно также выдавить жидкость из пипетки ртом через резиновую трубку, надетую на верхнюю часть пипетки, или нагреванием ее верхней части. При очень малых объемах жидкости все содержимое пипетки может остаться на наружной стороне ее кончика. Поэтому желательно в тех случаях, когда это возможно, измеряемый раствор выво­дить из пипетки в каплю воды или раствора, которые могут быть затем использованы для ее промывки.

Закрепляют самозаполняющуюся пипетку либо в поршневом шприце 2 (рис. 302,а), либо в держателе (рис. 302,в), состоящем из металлического цилиндра 7, гайки 2 и резинового кольца 3, Которое соединено с концом 4 пипетки.

Если в самозаполняюшейся пипетке сделать расширение. 5 (рис. 302,г), она перестает заполняться автоматически. Однако после того, как втягиваемая шприцом жидкость пройдет расши­рение 5 и мениск достигнет снова капиллярного сужения, жидкость начнет подниматься самопроизвольно по капилляру 3, пока не достигнет его конца. Укрепляют такую пипетку в держателе 2 при помощи резиновой пробки 4, а конец 1 держателя соединяют со шприцом.

Такие пипетки измеряют уже несколько большие объемы жидкости, от 0,05 до 0,075 мл с погрешностью ±10^-3 мл.

Впервые такие пипетки были предложены Андерсоном в 1948 г. и получили название пипеток с самоустанавливающимся мениском. Для наполнения пипетку наклоняют под углом 30 - 45°, и жидкость засасывают до тех пор, пока она не дойдет до капилляра 3. Когда капилляр будет заполнен, пипетку выни­мают из жидкости, не изменяя ее наклона, и удаляют следы-жидкости с внешней стороны нижнего капилляра куском филь­тровальной бумаги. Только после этого пипетку ставят верти­кально и давлением воздуха из шприца через конец 1 вытесняют жидкость.

Для калибровки пипетку наполняют чистой водой, затем воду выпускают полностью, а пипетку быстро кладут в закры­вающуюся трубку для взвешивания или в бюкс типа "собачка" (см. рис. 57,6) и взвешивают. После этого ее снова заполняют водой и снова взвешивают. Разность между двумя взвешиваниями дает массу воды, вылитой из пипетки. Самозаполняющиеся пипетки калибруют при помощи ртути (см. разд. 4.5).

Микробюретки, изображенные на рис. 303 в натуральную ве­личину, позволяют вести титрование с точно измеряемым объе­мом раствора.

Микробюретки всегда изготавливают из капиллярных трубок, в которых малые объемы жидкости располагаются на значи­тельной длине капилляра. Большинство микробюреток имеет вместимость не более 0,1 мл. Концентрация растворов при ра­боте с такими микробюретками, как правило, выше. 0,01 моль/л.

В микробюретке Кирка (рис. 303,а) капилляр 1 имеет внут­ренний диаметр 0,5 мм и укреплен на пластинке 3 со шкалой 2 Ртуть 6, находящаяся в микробюретке, служит поршнем для выдавливания жидкости, но в контакт с ней не входит. Ртуть не поднимается выше расширения 4, между ней и жидкостью все время находится воздушная прослойка. При выворачивании поршня 10 из корпуса 8 его игла 9 выходит из ртути и послед­няя, следуя за иглой, создает разряжение, благодаря которому жидкость входит в капилляр 1 микробюретки. Игла поршня проходит сквозь фторопластовую шайбу 7, изолирующую от ртути механизм поршня. При вворачивании поршня его игла " входит в ртуть, которая сжимает воздух в расширении 4 и тем самым выдавливает жидкость из микробюретки. Эта микробкз-ретка позволяет измерять объемы жидкостей от 0,03 до 1,0 мл.

В микробюретке Бранд-Реберга (рис. 303,6) жидкость всасы­вается и выдавливается из капилляра 1 также при помощи ртути, движение которой регулируют поршнем б в корпусе 7.

Рис. 303. Микробюретки Кирка (а), Бранд-Реберга (б) и Шварца (в)

Игла поршня проходит сквозь фторопластовую шайбу 5 в резервуар 3, наполненный ртутью. Чтобы в микробюретку набрать жидкость, в нее погружают кончик капилляра и затем медленно выворачи­вают поршень. Корпус 7 соединен с бюреткой отрезком 4 рези­нового шланга.

К недостаткам микробюретки Бранд-Реберга следует отнести утечку ртути через шайбу 5 и взаимодействие ртути с раствором.

Этих недостатков лишена микробюретка Шварца (рис. 303,в). Она обладает постоянством гидростатического давления, что создает равномерную скорость вытекания раствора в процессе всего титрования. Поэтому погрешность, связанная с неполным вытеканием раствора, остается постоянной. Если микробюретку Шварца наклонить немного вправо, кончик капилляра припод­нимается, оставаясь в жидкости, и бюретка автоматически нач­нет заполняться по принципу сифона. Когда мениск жидкости достигнет нулевой отметки шкалы, кончик капилляра вынимают из жидкости. Для удаления жидкости из микробюретки доста­точно ее кончиком коснуться титруемой жидкости, раствор из капилляра сразу же начнет медленно вытекать. Его течение мо­жет быть остановлено при разрыве контакта носика микробютки с жидкостью.

Микробюретку Шварца можно заполнять и через трехходовой кран 1 (рис. 303,в) из воронки 2, не наклоняя кончик ка­пилляра.

Микромерные колбы (рис. 304) выдувают из толстостенных капилляров с внутренним диаметром 2 мм. Шейку колбы дела­ет по возможности более короткой, чтобы облегчить введение кончика микропипетки.

Рис. 304. Микромерные колбы с короткой шейкой и пришлифованным колпач­ком (а), с пришлифованной пробкой (б),

с длинной шейкой и пришлифован­ным колпачком (в) и с открытым горлом (г)

Точность измерения объема жидкости микромерными колба­ми зависит от диаметра шейки (табл. 43), позволяющей переме­шаться часто застревающим пузырькам воздуха.

Микромерные колбы с пришлифованным наружным колпач­ком (рис. 304,а,в) вместимостью 0,5 - 1,0 мл применяют для взвешивания жидкостей. Микромерные колбы с пришлифован­ной пробкой (рис. 304,б) нужны для приготовления растворов твердых веществ. Их вместимость 0,2 - 0,5 мл. Микромерные колбы с широкой верхней воронкой (рис. 304,г) применяют для приготовления растворов малолетучих жидкостей.

При работе с микромерными колбами перемешивать раствор взбалтыванием практически невозможно. Поэтому после того, как микромерная колба заполнена раствором и мениск устано­влен на метке, содержимое можно перемешивать с помощью мешалки с вибрирующим стержнем (см. разд. 13.4).Если раствор не взаимодействует с ртутью, то его перемешивают путем встря-хивания с каплей ртути. Этот способ перемешивания, пожалуй, самый эффективный. Вместо капли ртути в раствор помещают в маленький стеклянный или фторопластовый шарик, проходя­щий через шейку колбы.

Таблица 43. Размеры шейки микромерных колб

Емкость колбы, мл	Погрешность измерения объема жидкости. %			Емкость колбы, мл	Погрешность измерения объема жидкости, %
	1.0	0.2	0,1		1.0	0.2	0.1
	Размеры шейки колбы, мм				Размеры шейки колбы. мм_
1.0 0,5	8,0 5,6	4,0 2,6	2.6 1.8	0,2 0,1	3,6 2,6	1,6 1.2	1.2 0.8

Примечание. Погрешность определения положения мениска принята равной 10,2 мм.

Микромерные колбы калибруют при помощи ртути (см. разд. 4.5).