۵ روش C — روش مانومتری
۵.۱ اصل روش
بخشی از آزمون تا دمای مشخصشده، در یک محفظه بسته و تحت خلأ، گرم میشود؛ بدین ترتیب تبخیر کامل آب تضمین میگردد. افزایش فشار حاصل، که با مقدار آب متناسب است، اندازهگیری میشود. مقدار آب موجود در نمونه با استفاده از ضریب کالیبراسیون محاسبه میشود. ضریب کالیبراسیون با تعیین مقدار آب ازدسترفته از یک هیدرات با مقدار آب معلوم، که تحت همان شرایط بخش آزمون قرار گرفته است، بهدست میآید.
۵.۲ معرف
۵.۲.۱ مولیبدات سدیم دیهیدرات (Na2MoO4⋅2H2O) با گرید تحلیلی معتبر.
همچنین میتوان از هیدراتهای دیگری که تحت شرایط آزمون آب تبلور خود را از دست میدهند، برای مثال باریم کلرید دیهیدرات (BaCl2⋅2H2O)، استفاده کرد.
۵.۳ دستگاه
دستگاههای معمول آزمایشگاهی و موارد زیر:
۵.۳.۱ دستگاه اندازهگیری فشار: دستگاهی که بهصورت شماتیک در شکل ۳ نشان داده شده است، توصیه میشود.
دستگاه نشاندادهشده یک سیستم تمامشیشهای با اتصالات کاملاً آببندیشده در برابر خلأ است که ترجیحاً بهصورت اتصالهای کروی ساخته میشود. بالنهای A و B بهترتیب دارای حجمهای (0,5 ± 0,05) l و حداقل 1 l هستند. بالنها به لولهای (C) متصلاند که در یک انتها به فشارسنج خلأ بالا (D) و در انتهای دیگر به رابط لوله نمونه مجهز به شیر قطعووصل (E) متصل میشود. لوله C دارای یک اتصال به پمپ خلأ (N) مجهز به شیر قطعووصل (F) است و برای جدا کردن بالنها به شیر قطعووصل (G) مجهز شده است. در دو طرف شیر قطعووصل G، لوله از طریق سرهای ضدپاشش (H) و شیرهای یکطرفه (K) به مانومتر روغنی U شکل (L) متصل میشود؛ طول بازوهای مانومتر حداقل 350 mm است. لوله نمونه (M) باید از شیشه مقاوم به حرارت ساخته شود. حجم لولههای نمونه در یک مجموعه نباید بیش از 5 ml با یکدیگر اختلاف داشته باشد.
استفاده از دستگاهی با طراحی متفاوت مجاز است، مشروط بر اینکه الزامات تکرارپذیری ذکرشده در ۵.۵.۴.۶ برآورده شوند.
یادداشت: روغن سیلیکون برای پر کردن مانومتر مناسب است.
۵.۳.۲ وسیله گرمایش، مناسب برای گرم کردن لوله نمونه تا دمای مشخصشده، مانند آون الکتریکی. چیدمان تجهیزات ترجیحاً باید بهگونهای باشد که نصب و خارج کردن وسیله گرمایش بهسادگی انجام شود.
۵.۴ آمادهسازی نمونه
۵.۴.۱ گرانولها
یک ظرف از پیش خشکشده را بهسرعت با نمونهای نماینده از ماده آزمون پر کنید و برای به حداقل رساندن جذب رطوبت از اتمسفر، بلافاصله آن را ببندید.
۵.۴.۲ قطعات نهایی
نمونه را به قطعاتی با ابعاد چند میلیمتر برش دهید یا اره کنید. برای به حداقل رساندن جذب رطوبت، کار را بهسرعت انجام دهید. نمونه را مطابق ۵.۴.۱ نگهداری کنید.
۵.۵ روش اجرا
۵.۵.۱ اقدامات احتیاطی
با توجه به مقدار کم آب اندازهگیریشده، باید همواره نهایت دقت بهکار گرفته شود تا از آلوده شدن نمونه با آب موجود در ظرف نمونه، اتمسفر یا تجهیزات انتقال جلوگیری شود.
نمونههای رزین جاذب رطوبت باید از اتمسفر محافظت شوند.
۵.۵.۲ آمادهسازی بخشهای آزمون
دو اندازهگیری انجام دهید. جرم بخش آزمون را بهگونهای انتخاب کنید که اختلاف فشاری حداقل 50 mm حاصل شود.
اگر حجم بالنهای A و B بهترتیب (0,5 ± 0,05) l و حداقل 1 l باشد، میتوان از جرم توصیهشده بخش آزمون در جدول ۲ استفاده کرد.
۵.۵.۳ بررسی نشتی
دستگاه را بهصورت زیر از نظر نشتی بررسی کنید: یک لوله نمونه خشک و خالی را که در طول بررسی نیازی به گرم شدن ندارد، به دستگاه متصل کنید. شیرهای قطعووصل E، F و G را باز کنید.
سیستم را تا فشار کمتر از 100 Pa تخلیه کنید و شیرهای قطعووصل F و G را ببندید. پس از 1 h بررسی کنید که فشار همچنان کمتر از 100 Pa باشد و اختلاف فشار نشاندادهشده توسط مانومتر کمتر از 2 mm روغن باشد. اگر این الزامات برآورده نشدند، نشتیها را بررسی کرده و آزمون را تکرار کنید.
بررسیها را هرقدر لازم است انجام دهید تا از هوابندی دستگاه در طول اندازهگیریها اطمینان حاصل شود.
یادداشت: هنگام تعویض روغن مانومتر، ممکن است لازم باشد دستگاه را برای چند ساعت تحت خلأ قرار دهید تا هرگونه آلودگی از روغن جدید خارج شود.
۵.۵.۴ اندازهگیری
۵.۵.۴.۱ بخش آزمون (مطابق جدول ۲) را بهسرعت با دقت 1 mg وزن کرده و درون یک لوله نمونه خشک قرار دهید و لوله را به دستگاه متصل کنید. شیرهای قطعووصل E و G را باز کنید. شیر قطعووصل F را بچرخانید تا سیستم به پمپ خلأ متصل شود و فشارسنج خلأ (D) را باز کنید. سیستم را تا فشار کمتر از 100 Pa تخلیه کنید. شیر قطعووصل F را بچرخانید تا دستگاه از پمپ خلأ جدا شود. شیر قطعووصل G را ببندید.
۵.۵.۴.۲ وسیله گرمایشی را که قبلاً تا دمای مشخصشده در استاندارد مربوط به ماده گرم شده است، (با این حال، ۵.۵.۴.۳ را نیز ببینید) در اطراف لوله نمونه قرار دهید و لوله را به مدت 50 min در این دما گرم کنید، یا تا زمانی که اختلاف فشار نشاندادهشده توسط مانومتر روغنی، طی 5 min در محدوده 1 mm ثابت بماند (با این حال، ۵.۵.۴.۴ را نیز ببینید).
۵.۵.۴.۳ در روش مانومتری، اغلب از دمای (200 ± 5) °C استفاده میشود. بااینحال، دمای 200 °C ممکن است برای برخی مواد چگالشی بیش از حد بالا باشد. اگر دما خیلی پایین باشد، تمام آب موجود در ماده مورد آزمون تبخیر نمیشود، درحالیکه دماهای بیش از حد بالا بهدلیل عواملی مانند تخریب و واکنشهای چگالش موجب تولید آب میشوند.
توصیه میشود دمای گرمایش با توجه به ماده مورد آزمون، تجهیزات مورداستفاده و شرایط عملی، با استفاده از روش شرحدادهشده در پیوست A بهینهسازی شود.
۵.۵.۴.۴ برای نمونههای ناشناخته، نمیتوان رطوبت زیاد را منتفی دانست. بنابراین، در 10 min نخست آزمون، مانومتر را بهطور مداوم مشاهده کنید و اگر فشار بیش از حد بالا رفت، شیر قطعووصل G را باز کرده و آزمون را با بخش آزمون کوچکتری تکرار کنید.
۵.۵.۴.۵ پس از 50 min، یا هنگامی که اختلاف فشار ثابت میماند، اختلاف فشار را با دقت نزدیکترین میلیمتر بخوانید.
گرم کردن لوله نمونه را متوقف کنید، شیر قطعووصل G را باز کنید و با چرخاندن شیر قطعووصل E، خلأ موجود در لوله نمونه را از بین ببرید. اجازه دهید لوله نمونه خنک شود و محتویات آن را با دقت 1 mg وزن کنید.
۵.۵.۴.۶ اگر نتایج دو اندازهگیری بیش از 0,005 % جرمی با یکدیگر اختلاف داشته باشند، نشتیها را بررسی کنید (۵.۵.۳ را ببینید) و دو اندازهگیری دیگر انجام دهید.
۵.۵.۵ کالیبراسیون
حداقل پنج بخش آزمون از مولیبدات سدیم دیهیدرات را، هرکدام به جرم تقریبی 30 mg تا 40 mg، وزن کرده و در لولههای نمونه تمیز و خشک قرار دهید.
روش مشخصشده در ۵.۵.۴.۲ تا ۵.۵.۴.۵ را برای هر بخش از مولیبدات سدیم دیهیدرات انجام دهید. مدت گرمایش را میتوان از 50 min به 15 min کاهش داد.
ضریب کالیبراسیون f، متناظر با جرم آب برحسب گرم که برای ایجاد اختلاف فشار 1 mm روغن لازم است، با استفاده از معادله زیر محاسبه کنید:
اگر برای کالیبراسیون از هیدراتی غیر از مولیبدات سدیم دیهیدرات استفاده میشود، جرم بخشهای آزمون و مقدار w را متناسب با آن اصلاح کنید.
ضریب f را بهصورت میانگین مقادیر بهدستآمده از بخشهای آزمون مختلف محاسبه کنید. در این محاسبه، نتایجی را که بیش از 5 % با میانگین سایر نتایج اختلاف دارند، نادیده بگیرید.
هنگام استفاده از محموله جدید مولیبدات سدیم دیهیدرات، مقدار آب آن را بررسی کنید؛ ابتدا یک بخش آزمون را وزن کنید، سپس آن را به مدت 1 h در دمای 200 °C خشک کرده و در نهایت دوباره وزن کنید.
برای کالیبراسیون از آب بهصورت خالص استفاده نکنید، زیرا مقدار موردنیاز آن برای وزنکردن با دقت کافی بسیار کم است.
۵.۶ بیان نتایج
مقدار آب w، که بهصورت درصد جرمی بیان میشود، از فرمول زیر بهدست میآید.
