Hmotnost
Hmotnost látek se určuje pomocí vah. Základní jednotkou hmotnosti v soustavě SI je kilogram (kg), který je roven hmotnosti mezinárodního prototypu, případně jeho díly či násobky. Mezinárodní prototyp je vyroben ze slitiny platiny a iridia a je uložen ve Francii.
Kilogram je definován jako hmotnost 1 litru vody při teplotě 3,98 °C a normálním atmosférickém tlaku. Přitom tlak je rovněž definován pomocí kilogramu. Tento problém vyvolává snahy o přesnou fyzikální definici kilogramu; v roce 2011 by se měla konat konference zaměřená na definici kilogramu pomocí Planckovy konstanty.
Převody některých běžných jednotek umožňuje tabulka:
1 t = 10 q = 103 kg = 106 g = 109 mg
1 q = 102 kg = 105 g = 107 mg
1 kg = 103 g = 106 mg = 109 μg
Používají se také další dílčí jednotky, jako je dekagram (1 dkg = 10-2 kg), centigram (1 cg = 10-2 g) či nanogram (1 ng = 10-9 g).
Váha (tíha) tělesa je rovna součinu jeho hmotnosti a normálního tíhového zrychlení, tj. 980,665 cm/s2, a má tedy jednotku Newton (N). Na stejném místě mají látky tělesa o stejné hmotnosti stejnou váhu, což je umožňuje vážit pomocí vah.
Závaží
Při práci s ručními, lékárenskými a technickými vahami se používá sada závaží. Závaží se vyrábí z nerezové oceli nebo z mosazi. Je uloženo v dřevěné skříňce, jejíž dno je pokryto plstí. Při vážení se nesmí používat závaží z několika sad současně. Pokud se nepodaří s jednou sadou zvážit předmět, je postup vážení nesprávný.
Zlomková Závaží s hmotností menší než 1 g jsou zhotovena z tenkého mosazného nebo hliníkového plechu a mají různý tvar:
- pětiúhelníkové závaží s hmotností 0,5 g nebo 0,05 g,
- obdélníkové závaží s hmotností 0,2 g nebo 0,02 g,
- trojúhelníkové závaží s hmotností 0,1 g nebo 0,01 g.
Přesná hmotnost závaží je předpokladem správného vážení, proto je nutné o závaží správně pečovat. K lékárenským sadám závaží je vždy přiložena kovová pinzeta, kterou se malá a zlomková závaží nabírají, aby se neznečišťovala nebo mechanicky nepoškodila. Závaží se pomocí pinzety přenáší ze sady na misku vah nebo zpět do sady.
Závaží se čistí jemným hadříkem nebo štětečkem. K čištění se nesmí použít žádný abrazivní prostředek, který by mohl hmotnost závaží změnit. Správná hmotnost závaží se musí pravidelně kontrolovat.
Nulová a rovnovážná poloha
Před každým vážením se musí zkontrolovat, zda jsou váhy umístěny vodorovně pomocí olovničky nebo vodováhy, která je součástí vah. Poté se zkontroluje nulová poloha vah. V této poloze směřuje jazýček vahadla nezatížených vah na nulu na stupnici vah. Pokud je vahadlo lékárenských nebo technických vah v pohybu, musí být výkyvy jazýčku vah na obě strany stupnice stejné. Úpravu lze provést justačními maticemi.
Digitální váhy jsou vybaveny vodováhou, která se nachází na přední straně obslužného pole. Váhy jsou ve vodorovné poloze, pokud se vzduchová bublina nachází uprostřed vodováhy. Pro účely vyrovnání vodorovné polohy jsou váhy na své zadní straně vybaveny dvěma nastavitelnými nožičkami. U analytických vah se musí světelný znak ustálit na nule. Pokud se nepodaří na vahách nastavit nulovou polohu, je nutná jejich oprava.
Po kontrole vah se přistoupí vlastnímu vážení, které je ukončeno v okamžiku, kdy se hmotnost vážené látky vyrovná s hmotností závaží a jazýček ukazuje na nulu. Tato poloha se označuje jako rovnovážná. U lékárenských nebo technických vah se dá opět určit z kyvů jazýčku vahadla.
Péče o váhy
Umístění vah
Umístění vah je velmi důležité. Váhy je nutno chránit před prachem a před výpary korodujících látek. Váhy nemají být v blízkosti otevřených oken nebo dveří, které způsobují průvan nebo rychlé kolísání teploty, v blízkosti klimatizačních zařízení nebo teplovzdušných ventilátorů, v blízkosti vibrujících přístrojů, v blízkosti magnetických polí nebo přístrojů, která magnetická pole vytvářejí. Váhy by rovněž neměly být vystavovány přímému slunečnímu záření.
Nejlepší pro váhy je rovná pevná plocha a stabilní místo. Zvláštní pozornost je věnována umístění analytických vah, které jsou umístěny na pevné konzoli, ve zvláštní místnosti (váhovně), oddělené od prostoru laboratoře. Ve váhovně je nutno udržovat maximální čistotu, neboť prach vahám velmi škodí.
Ošetřování vah
Pro správnou funkci je nutné udržovat váhy v naprosté čistotě. Nejvíce trpí misky vah. K čištění vah se používá suchý bavlněný hadřík, štěteček nebo jelenice. Přitom je třeba dbát, aby se nepoškodily břity vah. Při otírání se miska sejme nebo opatrně přidrží.
Při vážení na analytických vahách musí být všechny předměty naprosto čisté a suché. Na vahách se nesmí vážit těkavé látky v otevřených nádobách a nesmí se vážit látky přímo na misku analytických vah. Podle povahy navažované látky se k navažování používá hodinové sklíčko, váženka s víčkem nebo lodička.
Vážení
Hmotnost látek určujeme pomocí vah. Vážení patří k základním a nejdůležitějším pracím v laboratoři a v lékárně. Konkrétní postup se liší podle zvoleného typu vah, množství a povahy navažované látky a požadované přesnosti navážky.
Pro vážení je v lékárenské laboratoři předepsána přesnost ± 5 jednotek za poslední udanou číslicí. Např. je-li předepsána navážka 0,25 g, je možné navážit látku s tolerancí 0,005 g, tj. ve skutečném množství od 0,245 g až 0,255 g. Proto je nutné zapisovat hmotnosti navážek v receptuře i s požadovanou přesností. K tárování a navažování léčiv se proto vždy používají váhy s přesností o jeden řád vyšší, než je udaná přesnost. Stejná pravidla platí i pro měření objemu kapalin (lat.zshk.cz/vyuka/odmerovani.aspx).
Váhy se musí v pravidelných intervalech (obvykle minimálně 1x/2 roky) cejchovat. Při cejchování se ověří přesnost vah pomocí cejchovaného závaží různé hmotnosti od nejmenší až po hranici váživosti, dále se kontroluje správnost vážení předmětů umístěných v různých částech misky a nakonec také reprodukovatelnost opakovaného vážení téže hmotnosti.
Druhy vah
Váhy se rozdělují do několika skupin na základě své přesnosti a váživosti.
Váživost je nejvyšší možné zatížení, při kterém si váha udrží požadované technické měřicí vlastnosti. Váživost je na vahách vždy uvedena, její hodnota je napsaná na skříňce vah nebo je vyražena na vahadle. Podmínkou správného vážení je dostatečná citlivost vah, která vyjadřuje, při jakém zatížení se vahadlo vychýlí z rovnovážné polohy. Udává tedy, s jakou přesností lze stanovit hmotnost na daném typu vah. Přesnost se na vahách udává jako hodnota „d“. Citlivost závisí na rozměrech vah, na hmotnosti vahadla a na celkovém zatížení vah. Proto je velmi důležité, aby se látky navažovaly do nádob přibližně stejné hmotnosti a váhy se nepřetěžovaly.
Váhy pracují na principu páky a mohou být rovnoramenné nebo nerovnoramenné. Nejjednodušší rovnoramenné váhy jsou ruční váhy, které se používaly dříve. Vahadlo s miskami se při vážení zavěsí na prst jedné ruky, druhou rukou se váží. Ve farmaceutické a chemické laboratoři se v současnosti používají lékárenské, technické a recepturní váhy, předvážky, přesné digitální váhy a analytické váhy. Zvláštním typem nerovnoramenných vah jsou Mohr-Westphalovy váhy, které slouží k měření hustoty (lat.zshk.cz/vyuka/mereni-hustoty.aspx).
Lékárenské a technické váhy
Lékárenské a technické váhy neboli tárovací váhy jsou přesné rovnoramenné váhy, jejichž vahadlo je uprostřed opatřeno trojbokým hranolem z tvrdého materiálu. Ostrá hrana hranolu (břit) se opírá o leštěné ložisko na stativu (stojanu). Na obou koncích vahadla jsou zavěšeny misky na břitech rovnoběžných se středním břitem. Uprostřed vahadla je jazýček, který ukazuje na stupnici.
Lékárenské váhy nemají aretaci, proto se musí misky vždy zatížit vhodným předmětem, aby se vahadlo nekývalo působením průvanu a břity se neopotřebovaly. Technické váhy se od lékárenských liší tím, že jsou opatřeny aretací. Je to zařízení, kterým se zvedají břity z ložisek. Nejsou-li váhy v provozu nebo se mění zatížení misek, jsou váhy vždy takzvaně „zaaretované“, tj. mají zajištěné vahadlo. Tím se břity chrání před opotřebením.
Lékárenské i technické váhy mají váživost do 1000 g, citlivost 20 mg a lze na nich vážit s přesností 0,01 g. Jsou vhodné pro tárování nádob, přímé vážení např. kapalin nebo polotuhých látek do vhodných nádob a dovažování do celkové požadované hmotnosti.
Vážení na lékárenských vahách
Z misky lékárenských vah se sejme zátěž a zkontroluje se nulová poloha. Před položením tárované nádoby se nejprve prstem levé ruky přitlačí pravá miska k podložce a potom se na misku položí nádoba. Táruje se vždy s vhodnou pomůckou určenou ke zpracování surovin (např. třenka s těrkou, kádinka s tyčinkou apod.). Na levou misku vah se klade závaží od nejvyšší předpokládané hmotnosti. Miska se vždy přidrží a závaží se klade do jejího středu. Pozoruje se pohyb jazýčku vahadla. Podle potřeby se závaží buď přidává, nebo odebírá, k manipulaci se zlomkovým a gramovým závažím se používá pinzeta. Po dosažení rovnovážné polohy se tára zaznamená.
Vážení na technických vahách
Podobně se postupuje u technických vah, které mají aretaci. Při každé manipulaci s vahami jsou váhy zaaretované a při jejich odaretování se pozoruje výchylka jazýčku vahadla. Váhy není třeba zcela odaretovávat, pokud je zřejmé, že hmotnost závaží a vážené nádoby nebo suroviny se liší. Teprve blíží-li se dosažení rovnovážné polohy, sledují se výkyvy vahadla zcela odaretovaných vah.
Recepturní váhy
Recepturní váhy neboli navažovací váhy mají váživost 50 g, citlivost 5 mg a přesnost 0,001 g. Slouží pouze k navažování práškových látek, obvykle v malém množství, nepoužívají se k tárování nádob. K přímému vážení prášků je pravá miska přizpůsobena svým zaobleným tvarem. Na misku se nesmí přímo vážit pouze takové látky, které by mohly poškodit její povrch, jako např. hydroxidy alkalických kovů nebo jód. Takové látky se váží na vytárované hodinové sklíčko, do porcelánové lodičky nebo na lékárenskou kartu. Miska je rovněž vytvarovaná k uchopení a sejmutí z vah po navážení látky.
Postup vážení (Vážení práškových látek)
Váhy se odaretují a zkontroluje se nulová poloha. Poté se váhy opět zajistí a do středu levé misky se pinzetou položí závaží požadované hmotnosti. Sada závaží je součástí vah a je umístěna ve výsuvném pouzdře.
Váhy se znovu odaretují, prášková látka se nabere ze stojatky nebo zásobní láhve lžičkou a lžička s práškem se přesune nad misku. Pomalým poklepáváním ukazováčkem se prášek sype na misku. Levým ukazováčkem se opatrně kontroluje odpor misky. Po dosažení rovnovážné polohy se váhy zaaretují, miska opatrně sejme z vahadla a prášek se přesype na lékárenskou kartu nebo celofánový výsek. Poklepem na misku a případně seškrábáním pomocí lžičky se zajistí kvantitativní přenos. Miska i lžička se důkladně očistí čistým hadříkem.
Digitální váhy
Existují různé typy digitálních vah, které se od sebe liší citlivostí a maximálním zatížením. Mezi digitální váhy lze zařadit předvážky, přesné digitální váhy a Analytické váhy. Přesné váhy umožňují rychlé navažování látek. Předvážky se obvykle používají pro orientační určení hmotnosti před vážením na analytických vahách.
Konstrukce digitálních vah obsahuje silný magnet, proto se doporučuje z blízkosti vah odstranit veškeré magneticky nabité přístroje. Součástí vah je adaptér pro připojení do sítě. Aby váha pracovala přesně, je třeba ji před začátkem práce předehřívat, tzn., že adaptér vah je připojený do zásuvky elektrického proudu.
Váhy mají jen jednu vážící desku, na které se táruje vhodná nádoba a váží se potřebné suroviny. K ochraně citlivého vnitřního mechanizmu by se na vážící desku neměly předměty pokládat prudce nebo padat z výšky. Váhu je nutno chránit před pronikající vlhkostí a prachem.
Postup vážení na digitálních vahách (Vážení polotuhých látek)
Byla-li váha vypnutá ze zásuvky elektrického proudu, musí se před uvedením do provozu stabilizovat. Doporučený čas pro zahřívání váhy je 20 minut, analytické váhy 1. třídy přesnosti vyžadují pro zahřátí minimálně 2 hodiny.
Stisknutím tlačítka „On/Off“ na ovládacím panelu se váha zapne. Na displeji se objeví nula. Opětovný stisk tohoto tlačítka slouží k vypnutí váhy.
Na misku vah se opatrně umístí vhodná nádoba, do které se bude vážit, např. nerezová nebo melaminová třenka, kádinka, váženka apod. Zjištěnou hmotnost nádoby (táru) je vhodné si poznamenat. Stisknutím tlačítka „Tare“ se hmotnost nádoby vynuluje; tára nádoby je uložena do paměti vah. Do nádoby se poté postupně přidává vážená surovina tak, aby se váhy nepoškodily. Na displeji vah se zobrazuje hmotnost navažované suroviny. Po dosažení potřebné hmotnosti a sejmutí nádoby z misky vah se na displeji zobrazuje záporné číslo. Tára nádoby zůstane uložena v paměti váhy tak dlouho, dokud váhu znovu nevynulujeme nebo nevypneme.
Analytické váhy jsou velmi přesné a umožňují vážit s přesností na 0,1 až 0,001 mg. Vážení na přesně udanou navážku je časově velmi náročné a vyžaduje pečlivost, aby nedošlo k potřísnění nebo jinému znečištění vah surovinou. Jakákoli stopa rozsypané látky se musí ihned odstranit štětečkem. Na analytických vahách se také nesmí vážit těkavé látky v otevřených nádobách, např. amoniak nebo kyseliny.
Pokud je předepsáno, že má být přesně (např. na 0,1 mg) naváženo cca 1 gram látky, lze použít tzv. diferenční vážení. Postupuje se tak, že se na předvážkách do vytárované váženky nebo lodičky naváží přibližně 1 gram látky. Poté se váženka i s látkou zváží přesně na analytických vahách a zjištěná hmotnost se zaznamená (m1). Navážka se z váženky odsype do jiné vhodné nádoby a váženka se znovu přesně zváží na analytických vahách i se zbytkem ulpělé látky (m2). Z rozdílů hmotností plné a prázdné váženky (m1-m2) se určí přesná navážka látky na 4 desetinná místa.
Pravidla pro vážení surovin
Vážení se zahajuje tárováním nádoby, ve které bude realizována příprava. Nádoba se táruje společně s pomůckami usnadňujícími přípravu (tyčinka při přípravě roztoků, těrka při přípravě mastí apod.).
Při vážení léčivých a pomocných látek se musí dodržovat určitá pravidla, která zabraňují možné záměně a zaručují správné vážení. Surovina se nabere vždy ze stojatky nebo zásobní láhve a zkontroluje se název na štítku. Po navážení se stojatka vždy uzavře a odloží stranou tak, aby nemohlo dojít k omylu a opakovanému navážení téže suroviny.
Prášky se navažují na recepturních vahách. Nabírají se čistou plastovou nebo nerezovou lékárenskou lžičkou nebo lopatkou. Pomalým poklepáváním ukazováčkem pravé ruky na lžičku se prášek sype na misku. Po navážení se navážka přesype podle situace na lékárenskou kartu, celofánový výsek nebo do vhodné nádoby (porcelánová či nerezová třenka).
Kapaliny se navažují do vytárované kádinky, lékovky nebo jiné nádoby přímo ze zásobní stojatky. Při lití se stojatka vždy drží štítkem do dlaně, aby nedošlo k jeho potřísnění. Pro dosažení rovnovážné polohy je obvykle nutné poslední množství kapaliny dokapat. Přitom se reguluje průtok kapaliny hrdlem stojatky pomocí zábrusové zátky. Zátkou se potom poslední kapka zachytí, aby nestekla po stěně stojatky, a stojatka se uzavře.
Pro správnou techniku vážení je důležitá hustota kapaliny. Kapaliny s nízkou hustotou (ethanol) se do úzkohrdlé lékovky musí nalévat pomocí nálevky, která se vytáruje s nádobou. Viskózní kapaliny (glycerol) se nalévají z výšky tenkým proudem, aby se nezahltilo hrdlo lékovky a tekutina nepotřísnila její povrch.
Díky rozdílným hustotám mají kapaliny při stejné hmotnosti rozdílný objem, což je třeba zohlednit při volbě nádoby.
Polotuhé látky (masťové základy) se navažují do vytárované nerezové třenky s těrkou. Základy se nabírají ze zásobní nádoby (masťovky) nerezovou nebo porcelánovou kopistkou, u měkkých základů je možné použít i plastovou stěrku. Masťový základ se nabere porcelánovou nebo nerezovou kopistkou, třenka se lehce přidrží levou rukou a hmota se otře o její hranu. Přidáním či odebráním vážené složky se navažované množství upraví na požadovanou hmotnost. Pokud se navažuje do stejné misky další polotuhá surovina, musí se miska pootočit, a nový základ se otře o čistou hranu, aby nedošlo k jeho znehodnocení při přidávání nebo odebírání.
Některé základy (např. vazelína nebo tuk z ovčí vlny) mají vysokou tažnost neboli duktilitu. Aby základ nepotřísnil váhy nebo pracovní táru, musí se nejprve přerušit „vlákno“ namotáním na kopistku. Podobně se chovají i silně viskózní kapaliny, např. ichthamol nebo dehet.
Po navážení se povrch základu ve stojatce musí uhladit, aby se zmenšila styčná plocha se vzdušným kyslíkem a tím se omezilo žluknutí.
Procvičení
- Převody jednotek
| 2 kg |
mg |
| 145 µg |
mg |
| 71,5 cg |
kg |
| 0,45 kg |
mg |
| 108 dkg 1 mg |
kg |
| 1526 mg |
t |
| 89,038 q |
kg |
| 0,087 t |
q |
| 50 kg 5 g |
g |
| 70 mg 10 µg |
µg |
Na lékárenských vahách navažte na kartu nebo celofán 2x 5,0 g hydrogenuhličitanu sodného a 2x 5,0 g oxidu hořečnatého a porovnejte jejich objem. Vysvětlete.
- Zkontrolujte přesnost navážky hydrogenuhličitanu sodného a oxidu hořečnatého přesypáním na misku navažovacích vah L 2/50.
- Vytárujte na automatických předvážkách odvažovací lodičku nebo hodinové sklíčko. Poté na předvažovacích vahách navažte na kartu 1,0 g chloridu sodného a přesypte ho na odvažovací lodičku. Zvažte lodičku i s látkou přesně na analytických vahách.
- Navážené množství chloridu sodného odsypte z lodičky do odměrné baňky a lodičku znovu přesně zvažte. Určete navážku chloridu sodného s přesností na 0,1 mg (diferenční vážení).
- Na analytických vahách navažte přesně 4,3033 g kyseliny šťavelové.
- Na lékárenských vahách navažte do vytárované kádinky ze stojatky nejprve 30,0 g a pak 20,0 g čištěné vody. Výpočtem zjistěte diferenci hmotnosti.
- Na lékárenských vahách navažte do vytárované lékovky ze stojatky nejprve 40,0 g a pak 20,0 g čištěné vody. Výpočtem zjistěte diferenci hmotnosti.
- Na lékárenských vahách navažte do vytárované lékovky ze stojatky 50,0 g čištěné vody. Do druhé vytárované lékovky 50,0 g ethanolu 60%, do další lékovky 50,0 g glycerolu 85% a do čtvrté 50,0 g prostého sirupu. Porovnejte objemy kapalin a vysvětlete.
- Na lékárenských vahách navažte do vytárované nerezové třenky 20,0 g žluté vazelíny (Vaselinum flavum).
- Na lékárenských vahách navažte do vytárované nerezové třenky 30,0 g tuku z ovčí vlny (Adeps lanae).
- Na lékárenských vahách navažte do vytárované nerezové třenky 2,0 g ichthamolu (Ichthammolum).
- Na elektronických vahách navažte do vytárované nerezové třenky 15,0 g zinkové pasty (Zinci oxidi pasta).
Kontrolní otázky
- V jakých jednotkách se udává hmotnost?
- Jak je definován kilogram?
- Jaký je rozdíl mezi hmotností a váhou tělesa?
- Jak se ošetřuje závaží?
- Co vyjadřují termíny: váživost, citlivost, přesnost vah?
- Jak se postupuje při cejchování vah?
- Vysvětlete rozdíl mezi nulovou a rovnovážnou polohou.
- Jaké pokyny platí pro umístění vah a správnou péči o ně?
- Popište lékárenské váhy a postup vážení na nich.
- Popište technické váhy a postup vážení na nich.
- Popište recepturní váhy a postup vážení na nich.
- Popište digitální váhy a postup vážení na nich.
- Popište analytické váhy a postup vážení na nich.
- Vysvětlete postup diferenčního vážení.
- Vysvětlete pravidla pro navažování práškových látek.
- Vysvětlete pravidla pro navažování kapalin.
- Vysvětlete pravidla pro navažování polotuhých látek.