Komisjoni direktiiv 92/69/EMÜ, 31. juuli 1992, millega seitsmeteistkümnendat korda kohandatakse tehnika arenguga nõukogu direktiivi 67/548/EMÜ ohtlike ainete liigitamist, pakendamist ja märgistamist käsitlevate õigus- ja haldusnormide ühtlustamise kohta



Euroopa Liidu Teataja L 383 , 29/12/1992 Lk 0113 - 0115

Soomekeelne eriväljaanne: Peatükk 6 Köide 6 Lk 0003

Rootsikeelne eriväljaanne: Peatükk 6 Köide 6 Lk 0003

CS.ES Peatükk 13 Köide 011 Lk 256 - 492

ET.ES Peatükk 13 Köide 011 Lk 256 - 492

HU.ES Peatükk 13 Köide 011 Lk 256 - 492

LT.ES Peatükk 13 Köide 011 Lk 256 - 492

LV.ES Peatükk 13 Köide 011 Lk 256 - 492

MT.ES Peatükk 13 Köide 011 Lk 256 - 492

PL.ES Peatükk 13 Köide 011 Lk 256 - 492

SK.ES Peatükk 13 Köide 011 Lk 256 - 492

SL.ES Peatükk 13 Köide 011 Lk 256 - 492

L 383A 29/12/1992 P. 0001 - 0235



Komisjoni direktiiv 92/69/EMÜ, 31. juuli 1992, millega seitsmeteistkümnendat korda kohandatakse tehnika arenguga nõukogu direktiivi 67/548/EMÜ ohtlike ainete liigitamist, pakendamist ja märgistamist käsitlevate õigus- ja haldusnormide ühtlustamise kohta EUROOPA ÜHENDUSTE KOMISJON, võttes arvesse Euroopa Majandusühenduse asutamislepingut, võttes arvesse nõukogu 27. juuni 1967. aasta direktiivi 67/548/EMÜ ohtlike ainete liigitamist, pakendamist ja märgistamist käsitlevate õigus- ja haldusnormide ühtlustamise kohta, [1] viimati muudetud direktiiviga 92/32/EMÜ, [2] eriti selle artikleid 28 ja 29, ning arvestades, et: direktiivi 67/548/EMÜ artikli 3 lõige 1 ja nõukogu 7. juuni 1988. aasta direktiivi 88/379/EMÜ (ohtlike valmististe liigitamist, pakendamist ja märgistamist käsitlevate õigus- ja haldusnormide ühtlustamise kohta, [3] viimati muudetud nõukogu direktiiviga 90/492/EMÜ [4]) artikkel 3 sätestavad, et ainete ja valmististe füüsikalis-keemilised omadused, mürgisus ja keskkonnamürgisus määratakse direktiivi 67/548/EMÜ lisas V nimetatud meetodite abil; direktiivi 67/548/EMÜ lisa V tekst on praegu avaldatud kahes osas, mis on vastavalt komisjoni direktiivi 84/449/EMÜ [5] lisa ja komisjoni direktiivi 88/302/EMÜ [6] lisa; tehnilise arengu arvessevõtmiseks on vaja läbi vaadata komisjoni direktiivi 84/449/EMÜ lisas nimetatud katsemeetodid; tehnilise arengu arvessevõtmiseks on samuti vaja läbi vaadata praegu komisjoni direktiivi 88/302/EMÜ lisas olev vetikate kasvu pidurdamise katse ja sel juhul viia see katsemeetod üle direktiivi 84/449/EMÜ lisasse; vastavalt nõukogu direktiivile 86/609/EMÜ katseteks ja muudel teaduslikel eesmärkidel kasutatavate loomade kaitsega seotud liikmesriikide õigus- ja haldusnormide ühtlustamise kohta [7] on asjakohane vähendada katsetes kasutatavate loomade hulka miinimumini; käesoleva direktiivi sätted on kooskõlas komitee arvamusega, kelle ülesanne on kohandada ohtlike ainete ja valmististe tehniliste kaubandustõkete kõrvaldamist käsitlevad direktiivid tehnika arenguga, ON VASTU VÕTNUD KÄESOLEVA DIREKTIIVI: Artikkel 1 Direktiivi 84/449/EMÜ lisa asendatakse käesoleva direktiivi lisaga. Artikkel 2 Direktiivi 88/302/EMÜ lisas kirjeldatud vetikate kasvu pidurdamise katse meetod tunnistatakse käesolevaga kehtetuks. Artikkel 3 Liikmesriigid jõustavad käesoleva direktiivi täitmiseks vajalikud õigus- ja haldusnormid hiljemalt 30. oktoobril 1993. Liikmesriigid teatavad sellest viivitamata komisjonile. Kui liikmesriigid kõnealused normid vastu võtavad, lisavad nad nendesse või nende ametliku avaldamise korral nende juurde viite käesolevale direktiivile. Sellise viitamise viisi näevad ette liikmesriigid. Artikkel 4 Käesolev direktiiv on adresseeritud liikmesriikidele. Brüssel, 31. juuli 1992 Komisjoni nimel komisjoni liige Karel van Miert [1] EÜT 196, 16.8.1967, lk 1. [2] EÜT L 154, 5.6.1992, lk 1. [3] EÜT L 187, 16.7.1988, lk 14. [4] EÜT L 275, 5.10.1990, lk 35. [5] EÜT L 251, 19.9.1984, lk 1. [6] EÜT L 133, 30.5.1988, lk 1 ja EÜT L 136, 2.6.1988, lk 20. [7] EÜT L 358, 18.12.1986, lk 1. -------------------------------------------------- LISA Komisjoni 31. juuli 1992. aasta direktiivi 92/69/EMÜ (millega seitsmeteistkümnendat korda kohandatakse tehnika arenguga nõukogu direktiivi 67/548/EMÜ ohtlike ainete liigitamist, pakendamist ja märgistamist käsitlevate õigus- ja haldusnormide ühtlustamise kohta) lisa [1] SISUKORD SISSEJUHATUS A OSA: | FÜÜSIKALIS-KEEMILISTE OMADUSTE MÄÄRAMISE MEETODID | 5 | A.1. | Sulamis-/külmumistemperatuur | 5 | A.2. | Keemistemperatuur | 15 | A.3. | Suhteline tihedus | 21 | A.4. | Aururõhk | 26 | A.5. | Pindpinevus | 47 | A.6. | Lahustuvus vees | 54 | A.8. | Jaotustegur | 63 | A.9. | Leekpunkt | 74 | A.10. | Süttivus (tahked ained) | 76 | A.11. | Süttivus (gaasid) | 79 | A.12. | Süttivus (kokkupuutel veega) | 81 | A.13. | Tahkete ainete ja vedelike isesüttivus | 85 | A.14. | Plahvatusohtlikkus | 87 | A.15. | Isesüttimistemperatuur (vedelikud ja gaasid) | 98 | A.16. | Tahkete ainete suhteline isesüttimistemperatuur | 99 | A.17. | Oksüdeerivad omadused (tahked ained) | 102 | B OSA: | MÜRGISUSE MÄÄRAMISE MEETODID | 111 | Üldine sissejuhatus | 107 | B.1. | Äge mürgisus (suukaudne) | 110 | B.1 bis | Äge mürgisus (suukaudne), kindla annuse meetod | 113 | B.2. | Äge mürgisus (sissehingamisel) | 117 | B.3. | Äge mürgisus (nahakaudne) | 121 | B.4. | Äge mürgisus (nahka ärritav) | 124 | B.5. | Äge mürgisus (silmi ärritav) | 127 | B.6. | Naha sensibiliseerimine | 131 | B.7. | Kordusdoosi mürgisus (28 päeva, suukaudne) | 136 | B.8. | Kordusdoosi mürgisus (28 päeva, sissehingamisel) | 140 | B.9. | Kordusdoosi mürgisus (28 päeva, nahakaudne) | 144 | B.10. | Mutageensus (in vitro tsütogeneetiline katse imetajate rakkudega) | 148 | B.11. | Mutageensus (in vivo tsütogeneetiline test imetajate luuüdiga, kromosoomianalüüs) | 151 | B.12. | Mutageensus (mikrotuuma katse) | 154 | B.13. | Mutageensus (Escherichia coli – pöördmutatsioonikatse) | 157 | B.14. | Mutageensus (Salmonella typhimurium – pöördmutatsioonikatse) | 160 | C OSA: | KESKKONNAMÜRGISUSE MÄÄRAMISE MEETOD | 163 | C.1. | Äge mürgisus kaladele | 163 | C.2. | Äge mürgisus vesikirpudele (Daphnia) | 172 | C.3. | Vetikate kasvu pidurdamise katse | 179 | C.4. | Biodegradatsioon: kohese biolagunduvuse määramine | 187 | | C.4-A: Lahustunud orgaanilise süsiniku (DOC) kõrvaldamine | 194 | | C.4-B: Muudetud OECD sõelkatse | 197 | | C.4-C: Süsinikdioksiidi (CO2) eraldumine | 202 | | C.4-D: Manomeetriline respiromeetria | 207 | | C.4-E: Kinnine pudel | 211 | | C.4-F: MITI (Jaapani Väliskaubandus- ja Tööstusministeerium) | 216 | | Lisad | 221 | C.5. | Lagunemine: biokeemiline hapnikutarve | 226 | C.6. | Lagunemine: keemiline hapnikutarve | 227 | C.7. | Lagunemine: abiootiline lagunemine: hüdrolüüsi sõltuvus pH-st | 229 | SISSEJUHATUS Käesolevas lisas sätestatakse direktiivi 79/831/EMÜ VII ja VIII lisas loetletud füüsikalis-keemiliste, toksikoloogiliste ja ökotoksikoloogiliste omaduste määramise meetodid. Meetodid põhinevad pädevate rahvusvaheliste organisatsioonide (eelkõige OECD) tunnustatud ja soovitatud meetoditel. Selliste meetodite puudumisel on kasutusele võetud siseriiklikud standardid või teadusmaailmas üldtunnustatud meetodid. Üldjuhul tuleks katsed läbi viia direktiivis määratletud ainega. Silmas tuleb pidada lisandite võimalikku mõju katsetulemustele. Kui käesolevas lisas osutatud meetodid ei sobi mingi kindla omaduse uurimiseks, peab teavitaja põhjendama muu meetodi kasutamist. Loomkatsed ja -uuringud viiakse läbi kooskõlas siseriiklike õigusaktidega, võttes arvesse humaanseid põhimõtteid ja rahvusvahelisi suundumusi loomade heaolus. Võrdväärsete katsemeetodite seast valitakse meetod, kus kasutatakse kõige vähem loomi. A OSA: FÜÜSIKALIS-KEEMILISTE OMADUSTE MÄÄRAMISE MEETODID A.1. SULAMIS-/KÜLMUMISTEMPERATUUR 1. MEETOD Enamik kirjeldatud meetoditest põhineb OECD katsesuunisel (1). Meetodite tööpõhimõtted on ära toodud viidetes (2) ja (3). 1.1. SISSEJUHATUS Kirjeldatud meetodid ja seadmed on ette nähtud ainete sulamistemperatuuri määramiseks, olenemata nende puhtusastmest. Meetodi valik sõltub analüüsitava aine iseloomust. Määravaks teguriks on see, kas aine on kergesti või raskesti või üldse mitte peenestatav. Mõnede ainete puhul on kohasem määrata külmumis- või tahkumistemperatuur ning meetod sisaldab ka nende määramise standardeid. Kui aine teatavate omaduste tõttu ei ole otstarbekohane määrata ühtki eespool toodud parameetrit, võib otstarbekas olla määrata hangumistemperatuur. 1.2. MÕISTED JA ÜHIKUD Sulamistemperatuuri defineeritakse temperatuurina, mille juures aine läheb tahkest olekust üle vedelasse ja ideaalis vastab see temperatuur külmumistemperatuurile. Kuna paljude ainete puhul toimub faasisiire mingis temperatuurivahemikus, nimetatakse seda sageli sulamisvahemikuks. Ühikute teisendamine (K °Cks) t = T – 273,15 t: temperatuur Celsiuse skaalal, Celsiuse kraadides (°C) T: termodünaamiline temperatuur, kelvinites (K) 1.3. VÕRDLUSAINED Uut ainet uurides ei ole võrdlusaineid alati vaja kasutada. Neid tuleks kasutada peamiselt meetodi toimimise kontrollimiseks ja võimaldamaks võrdlust teiste meetodite abil saadud tulemustega. Mõned kaliibrimisained on loetletud viites (4). 1.4. KATSEMEETODI PÕHIMÕTE Määratakse temperatuur (temperatuurivahemik), mille juures toimub faasisiire tahkest olekust vedelasse või vedelast olekust tahkesse. Praktikas määratakse testaine proovi atmosfäärirõhul kuumutamisel/jahutamisel sulamise/külmumise alg- ja lõppfaasi temperatuurid. Kirjeldatud on viit tüüpi meetodeid, nimelt kapillaartorumeetodit, kuumlaua meetodeid, külmumistemperatuuri määramisi, termoanalüüsimeetodeid ja (naftaõlide jaoks välja töötatud) hangumistemperatuuri määramist. Teatud juhtudel võib olla otstarbekas määrata külmumistemperatuuri asemel sulamistemperatuur. 1.4.1. Kapillaartorumeetod 1.4.1.1. Vedelikuvanniga seadmed sulamistemperatuuri määramiseks Väike kogus peenestatud ainet viiakse kapillaartorusse ja surutakse tihedalt kokku. Kapillaartoru kuumutatakse koos termomeetriga, reguleerides temperatuuri tõusu nii, et tegeliku sulamisprotsessi ajal tõuseb temperatuur kiirusega umbes alla 1 K/min. Määratakse sulamise alg- ja lõpptemperatuur. 1.4.1.2. Metallplokiga seadmed sulamistemperatuuri määramiseks Põhimõttelt analoogsed punktis 1.4.1.1 kirjeldatuga, kuid kapillaartoru ja termomeeter asuvad kuumutatavas metallplokis ning on vaadeldavad plokis olevate vaatlusavade kaudu. 1.4.1.3. Määramine fotoraku abil Kapillaartorus asuvat proovi kuumutatakse automaatrežiimil metallsilindris. Silindris oleva ava kaudu juhitakse läbi aine täppiskaliibritud fotorakule suunatud valguskiir. Enamiku ainete optilised omadused muutuvad sulades läbipaistmatust läbipaistvaks. Fotorakuni jõudva valguse intensiivsus suureneb ja saadab kuumkambris asuva plaatina-takistustermomeetri temperatuuri digitaalnäidikule stoppsignaali. Mõnede tugeva värvusega ainete jaoks see meetod ei sobi. 1.4.2. Kuumlauad 1.4.2.1. Kofleri sulavuslaud Kofleri sulavuslaud koosneb kahest erineva soojusjuhtivusega elektriliselt kuumutatavast metallosast, kusjuures laud on valmistatud selliselt, et temperatuurigradient on kogu selle pikkuses peaaegu lineaarne. Sulavuslaua temperatuur võib varieeruda piirides 283–573 K ning sellel on spetsiaalne temperatuurinäidik antud lauale kohandatud skaala, osuti ja jooksikuga. Sulamistemperatuuri määramiseks kantakse aine õhukese kihina otse sulavuslaua pinnale. Mõne sekundi jooksul kujuneb välja terav eraldusjoon vedela ja tahke faasi vahel. Temperatuuri eraldusjoonel loetakse osuti viimisega eraldusjoonele. 1.4.2.2. Sulavusmikroskoop Väga väikeste materjalikoguste sulamistemperatuuri määramisel kasutatakse mitmesuguste kuumlaudadega mikroskoope. Enamiku kuumlaudade puhul mõõdetakse temperatuuri tundliku termopaari abil, vahel kasutatakse aga elavhõbetermomeetrit. Tüüpilises sulavusmikroskoobi kuumlauas on kuumkamber, milles olevale metallalusele asetatakse objektiklaasil olev proov. Metallaluse keskel on ava, mille kaudu siseneb mikroskoobi valguspeeglist lähtuv valgus. Kasutamise ajal suletakse kamber klaasplaadiga, mis takistab õhu juurdepääsu proovile. Proovi kuumutamist reguleeritakse reostaadiga. Väga täpseteks mõõtmisteks optiliselt anisotroopsete ainetega võib kasutada polariseeritud valgust. 1.4.2.3. Meniskimeetod Seda meetodit kasutatakse eelkõige polüamiidide puhul. Temperatuur, mille juures kuumlaua ja polüamiid-katseobjektile toetuva katteklaasi vahele paigutatud silikoonõli menisk nihkub, määratakse visuaalselt. 1.4.3. Külmumistemperatuuri määramise meetod Proov asetatakse spetsiaalsesse katseklaasi ja paigutatakse külmumistemperatuuri määramiseks seadmesse. Jahutamise ajal segatakse proovi pidevalt kergelt ja mõõdetakse sobivate vaheaegade tagant temperatuuri. Niipea, kui temperatuur paari mõõtmise kestel püsima jääb, registreeritakse see temperatuur külmumistemperatuurina (arvestades ka termomeetri viga). Vältida tuleb allajahutamist, säilitades tahke ja vedela faasi vahel tasakaalu. 1.4.4. Termoanalüüs 1.4.4.1 Diferentsiaaltermoanalüüs (DTA) Registreeritakse ühele ja samale juhitavale temperatuuriprogrammile allutatud uuritava aine ja võrdlusmaterjali temperatuuride erinevuse sõltuvus temperatuurist. Kui proovis toimub entalpia muutusega seotud üleminek, väljendub see endotermilise (sulamine) või eksotermilise (külmumine) kõrvalekaldena temperatuurikõvera nulljoonest. 1.4.4.2 Skaneeriv diferentsiaalkalorimeetria (SDK) Registreeritakse neelduva energia koguse sõltuvus temperatuurist ühele ja samale juhitavale temperatuuriprogrammile allutatud uuritavas aines ja võrdlusmaterjalis. Neelduv energia kulutatakse uuritava aine ja võrdlusmaterjali temperatuuride ühtlustamisele. Kui proovis toimub entalpia muutusega seotud üleminek, väljendub see endotermilise (sulamine) või eksotermilise (külmumine) kõrvalekaldena soojusbilansi kõvera nulljoonest. 1.4.5. Hangumistemperatuur Meetod on välja töötatud naftaõlide jaoks ja sobib kasutamiseks madala sulamistemperatuuriga õlitaoliste ainete puhul. Peale algset kuumutamist jahutatakse proovi kindla kiirusega ja jälgitakse iga 3 K tagant selle voolavust. Madalaim temperatuur, mille juures aine liikumist täheldatakse, registreeritakse hangumistemperatuurina. 1.5. KVALITEEDINÕUDED Erinevate sulamistemperatuuri/sulamisvahemiku määramise meetodite kohaldatavust ja täpsust kirjeldatakse järgmises tabelis. TABEL: MEETODITE KOHALDATAVUS A. Kapillaartorumeetodid Mõõtmismeetod | Peenestatavad ained | Raskesti peenestatavad ained | Temperatuurivahemik | Hinnanguline täpsus [2] | Olemasolev standard | Vedelikuvanniga seadmed sulamistemperatuuri määramiseks | jah | Ainult mõnede puhul | 273–573 K | ± 0,3 K | JIS K 0064 | Metallplokiga seadmed sulamistemperatuuri määramiseks | jah | Ainult mõnede puhul | 293 kuni >573 K | ± 0,5 K | ISO 1218 (E) | Määramine fotoraku abil | jah | Lisaseadmete abil paljude puhul | 253–573 K | ± 0,5 K | | B. Kuumlauad ja külmutamismeetodid Mõõtmismeetod | Peenestatavad ained | Raskesti peenestatavad ained | Temperatuurivahemik | Hinnanguline täpsus [2] | Olemasolev standard | Kofleri sulavuslaud | jah | ei | 283 kuni > 573 K | ± 1,0 K | ANSI/ASTM D 3451-76 | Sulavusmikroskoop | jah | Ainult mõnede puhul | 273 kuni > 573 K | ± 0,5 K | DIN 53736 | Meniskimeetod | ei | Eelkõige polüamiidide puhul | 293 kuni > 573 K | ± 0,5 K | ISO 1218 (E) | Külmumistemperatuuri meetodid | jah | jah | 223–573 K | ± 0,5 K | nt BS 4695 | C. Termoanalüüs Mõõtmismeetod | Peenestatavad ained | Raskesti peenestatavad ained | Temperatuurivahemik | Hinnanguline täpsus [2] | Olemasolev standard | Diferentsiaal-termoanalüüs | jah | jah | 173–1273 K | kuni 600 K ± 0,5 K kuni 1273 K ± 2,0 K | ASTM E 537-76 | Skaneeriv diferentsiaalkalorimeetria | jah | jah | 173–1273 K | kuni 600 K ± 0,5 K kuni 1273 K ± 2,0 K | ASTM E 537-76 | D. Hangumistemperatuur Mõõtmismeetod | Peenestatavad ained | Raskesti peenestatavad ained | Temperatuurivahemik | Hinnanguline täpsus [2] | Olemasolev standard | Hangumistemperatuur | Naftaõlide ja õlitaoliste ainete jaoks | Naftaõlide ja õlitaoliste ainete jaoks | 223–323 K | ± 3,0 K | ASTM D 97-66 | 1.6. MEETODITE KIRJELDUS Peaaegu kõigi katsemeetodite kirjeldus on ära toodud rahvusvahelistes ja siseriiklikes standardites (vt liidet 1). 1.6.1. Kapillaartorumeetodid Temperatuuri aeglasel tõstmisel ilmnevad peenestatud ainete puhul tavaliselt joonisel 1 näidatud sulamisetapid. +++++ TIFF +++++ Joonis 1 A-etapp Sulamise algus: peened tilgakesed kinnituvad ühtlaselt kapillaartoru siseseinale. B-etapp Kokkutõmbumine: proov eemaldub sulava massi kokkutõmbumise tõttu siseseinast. C-etapp Kokkutõmbunud proov vajub kokku ja vedeldub. D-etapp Vedeliku pinnal kujuneb välja täielik menisk, kuid arvestatav osa proovist jääb veel tahkeks. E-etapp Sulamise lõppfaas: tahkeid osakesi enam pole. Sulamistemperatuuri määramisel registreeritakse temperatuur nii sulamise alg- kui ka lõppfaasis. 1.6.1.1. Vedelikuvanniga seadmed sulamistemperatuuri määramiseks Joonisel 2 on näidatud standarditud klaasist sulamistemperatuuri määramise seadet (JIS K 0064); kõik mõõdud on millimeetrites. +++++ TIFF +++++ Joonis 2 Vedelikuvannis kuumutamisel kasutatav vedelik: Valida tuleks sobiv vedelik. Vedeliku valik sõltub määratavast sulamistemperatuurist, nt sobib parafiinõli sulamistemperatuuridele kuni 473 K, silikoonõli sulamistemperatuuridele kuni 573 K. 523 K ületavate sulamistemperatuuride puhul võib kasutada segu kolmest osast väävelhappest ja kahest osast (massisuhtes) kaaliumsulfaadist. Seesuguste segude kasutamisel tuleb rakendada kohaseid ettevaatusabinõusid. Termomeeter: Kasutada tuleks ainult järgmiste või nendega võrdväärsete standardite nõuetele vastavaid termomeetreid: ASTM E 1-71, DIN 12770, JIS K 8001. Katse käik: Kuiv aine peenestatakse uhmris ja viiakse ühest otsast kinnisesse kapillaartorusse nii, et peale kokkusurumist täidab aine kapillaartoru 3 mm ulatuses. Ühtlaselt tihendatud proovi saamiseks tuleks kapillaartorul lasta klaastorus umbes 700 mm kõrguselt vertikaalselt vastu kellaklaasi kukkuda. Täidetud kapillaartoru paigutatakse vanni nii, et termomeetri elavhõbedareservuaari keskosa puutub kapillaartoruga kokku kohas, kus asub proov. Tavaliselt asetatakse kapillaartoru seadmesse temperatuuril umbes 10 K alla sulamistemperatuuri. Vannivedelikku soojendatakse nii, et temperatuur tõuseb umbes 3 K/min. Soovitatav on vedelikku segada. Umbes 10 K enne eeldatava sulamistemperatuurini jõudmist vähendatakse temp ratuuri tõusu kiiruseni mitte üle 1 K/min. Arvutamine: Sulamistemperatuur arvutatakse järgmiselt: T = T + 0,00016 n kus: T = parandatud sulamistemperatuur (K) TD = termomeetri D temperatuurinäit (K) TE = termomeetri E temperatuurinäit (K) n = skaalajaotuste arv termomeetri D elavhõbedasamba väljaulatuval osal. 1.6.1.2. Metallplokiga seadmed sulamistemperatuuri määramiseks Seade: Koosneb: - silindrilisest metallplokist, mille ülaosa on õõnes ja moodustab kambri (vt joonist 3), - metallkorgist ühe või kahe avaga, mis võimaldavad metallplokki torusid paigaldada, - metallploki kütteseadmest, mis võib olla lahendatud näiteks elektritakistusena plokis, - reostaadist võimsuse reguleerimiseks juhul, kui kasutatakse elektrilist kütteseadet, - neljast üksteise suhtes täisnurga all paiknevast kuumuskindla klaasiga aknast kambri külgseintel. Ühe sellise akna ette on paigaldatud okulaar kapillaartoru jälgimiseks. Kolme ülejäänud akent kasutatakse sisemuse valgustamiseks lampide abil, - ühest otsast kinnisest kuumuskindlast klaasist kapillaartorust (vt 1.6.1.1). Termomeeter: Vt punktis 1.6.1.1. nimetatud standardeid. Sobivad ka võrreldava täpsusega termoelektrilised mõõteseadmed. +++++ TIFF +++++ Joonis 3 1.6.1.3. Määramine fotoraku abil Seade ja katse käik: Seade koosneb automaatse küttesüsteemiga metallkambrist. Kolm kapillaartoru täidetakse vastavalt punktile 1.6.1.1 ja paigutatakse ahju. Seadme kaliibrimiseks on võimalik kasutada mitmesuguseid lineaarseid temperatuuritõuse; sobivat temperatuuritõusu reguleeritakse elektriliselt vastavalt seadistatud konstantsele lineaarsele tõusukiirusele. Meerikud näitavad ahju tegelikku temperatuuri ja kapillaartorus oleva aine temperatuuri. 1.6.2. Kuumlauad 1.6.2.1. Kofleri sulavuslaud Vt liidet. 1.6.2.2. Sulavusmikroskoop Vt liidet. 1.6.2.3. Meniskimeetod (polüamiididele) Vt liidet. Sulamistemperatuuri vahemikus ei tohiks temperatuur tõusta kiiremini kui 1 K/min. 1.6.3. Külmumistemperatuuri määramise meetodid Vt liidet. 1.6.4. Termoanalüüs 1.6.4.1. Diferentsiaaltermoanalüüs Vt liidet. 1.6.4.2. Skaneeriv diferentsiaalkalorimeetria Vt liidet. 1.6.5. Hangumistemperatuuri määramine Vt liidet. 2. ANDMED Mõningatel juhtudel on termomeetri näitusid vaja korrigeerida. 3. ARUANDLUS Katsearuanne sisaldab võimalusel järgmisi andmeid: - kasutatud meetodit, - aine täpset kirjeldust (tunnusandmed ja lisandid) ja eelneva puhastusetapi kirjeldust (kui seda on rakendatud), - hinnangulist täpsust. Sulamistemperatuurina registreeritakse vähemalt kahe hinnangulise täpsuse piiridesse (vt tabeleid) jääva mõõtetulemuse keskmine. Kui sulamise alg- ja lõppfaasi temperatuuride vahe jääb meetodi hinnangulise täpsuse piiridesse, registreeritakse sulamistemperatuurina sulamise lõppfaasi temperatuur; vastasel juhul registreeritakse mõlemad väärtused. Kui aine enne sulamistemperatuurini jõudmist laguneb või sublimeerub, registreeritakse temperatuur, mille juures see aset leiab. Registreerida tuleb kõik tulemuste tõlgendamist mõjutavad, eriti lisandeid ja aine füüsikalist olekut käsitlevad andmed ja märkused. 4. VIITED 1. OECD, Paris, 1981, Test Guideline 102, Decision of the Council C(81) 30 final. 2. IUPAC, B. Le Neindre, B. Vodar, eds. Experimental thermodynamics, Butterworths, London 1975, vol. II, 803-834. 3. R. Weissberger ed.: Technique of organic Chemistry, Physical Methods of Organic Chemistry, 3rd ed., Interscience Publ., New York, 1959, vol. I, Part I, Chapter VII. 4. IUPAC, Physicochemical measurements: Catalogue of reference materials from national laboratories, Pure and applied chemistry, 1976, vol. 48, 505–515. A.2. KEEMISTEMPERATUUR 1. MEETOD Enamik kirjeldatud meetoditest põhineb OECD katsesuunisel (1). Meetodite tööpõhimõtted on ära toodud viidetes (2) ja (3). 1.1. SISSEJUHATUS Siinkirjeldatud meetodeid ja seadmed saab kasutada vedelate ja madala sulamistemperatuuriga ainete korral eeldusel, et nendega ei toimu allpool keemistemperatuuri mingeid keemilisi reaktsioone (näiteks autooksüdatsiooni, ümberasetust, lagunemist jne). Meetodid sobivad kohaldamiseks nii puhastele kui ka lisanditega vedelikele. Põhirõhk on pandud fotorakk-detektorit või termoanalüüsi kasutavatele meetoditele, kuna need sobivad nii sulamis- kui ka keemistemperatuuri määramiseks. Lisaks on mõõtmised automatiseeritavad. "Dünaamilise meetodi" eelis on sobivus ka aururõhu määramiseks ning puudub vajadus parandada keemistemperatuuri normaalrõhule (101325 kPa), kuna rõhku on mõõtmise käigus võimalik manostaadi abil normaalrõhule reguleerida. Märkused: Lisandite mõju keemistemperatuuri määramisele sõltub olulisel määral lisandi iseloomust. Kui proov sisaldab tulemust mõjutada võivaid lenduvaid lisandeid, võib seda puhastada. 1.2 MÕISTED JA ÜHIKUD Keemistemperatuur normaalrõhul defineeritakse temperatuurina, mille juures vedeliku aururõhk on 101325 kPa. Kui keemistemperatuuri ei määrata normaalrõhul, kirjeldab aururõhu sõltuvust temperatuurist Clausius-Clapeyroni võrrand: log p = – Δ H +const kus: p = aine aururõhk paskalites Δ Hv = aine aurustumissoojus (J mol-1) R = universaalne gaasikonstant = 8,314 (J mol-1 K-1) T = termodünaamiline temperatuur (K) Keemistemperatuur registreeritakse mõõtmise-aegse õhurõhu suhtes. Teisendused: Rõhk (ühikud: kPa) 100 kPa = 1 bar = 0,1 MPa (ühik "bar" on lubatav, kuid ei ole soovitatav) 133 Pa = 1 mm Hg = 1 Torr (ühikud "mm Hg" ja "Torr" ei ole lubatavad) 1 atm = normaalatmosfäär = 101325 Pa (ühik "atm" ei ole lubatav) Temperatuur (ühikud: K) t = T – 273,15 t: temperatuur Celsiuse skaalal, Celsiuse kraadides (°C) T: termodünaamiline temperatuur, kelvinites (K) 1.3. VÕRDLUSAINED Uut ainet uurides ei ole võrdlusaineid alati vaja kasutada. Neid tuleks kasutada peamiselt meetodi toimimise kontrollimiseks ja võimaldamaks võrdlust teiste meetodite abil saadud tulemustega. Mõned kaliibrimisained on ära toodud liites loetletud meetodites. 1.4. KATSEMEETODI PÕHIMÕTE Viis meetodit keemistemperatuuri (keemistemperatuuri vahemiku) määramiseks põhinevad keemistemperatuuri mõõtmisel, ülejäänud kaks termoanalüüsil. 1.4.1. Määramine ebulliomeetri abil Ebulliomeetrid töötati algselt välja molaarmassi määramiseks keemistemperatuuri tõusu järgi, kuid nad sobivad ka keemistemperatuuri täpseks mõõtmiseks. Väga lihtsat seadet kirjeldatakse ASTM D 1120-72 (vt liidet). Selles seadmes kuumutatakse vedelikku atmosfäärirõhul tasakaalutingimustes kuni keemiseni. 1.4.2. Dünaamiline meetod Selle meetodi kohaselt mõõdetakse keemise ajal tagasijooksus sobiva termomeetri abil auru kondensatsioonitemperatuur. Meetod võimaldab rõhku varieerida. 1.4.3. Destillatsioonimeetod keemistemperatuuri määramiseks Selle meetodi kohaselt mõõdetakse vedeliku destillatsioonil auru kondensatsioonitemperatuur ja destillaadi kogus. 1.4.4. Siwoloboffi meetod Proovi kuumutatakse katseklaasis vedelikuvannil. Katseklaasi paigutatakse alt kinni joodetud kapillaartoru, mille alumises osas on õhumull. 1.4.5. Määramine fotoraku abil Mõõtmine viiakse eralduvate mullide põhjal läbi automaatselt ja fotoelektriliselt, järgides Siwoloboffi meetodit. 1.4.6. Diferentsiaaltermoanalüüs Registreeritakse ühele ja samale juhitavale temperatuuriprogrammile allutatud uuritava aine ja võrdlusmaterjali temperatuuride erinevuse sõltuvus temperatuurist. Kui proovis toimub entalpia muutusega seotud üleminek, väljendub see endotermilise (keemine) kõrvalekaldena temperatuurikõvera nulljoonest. 1.4.7. Skaneeriv diferentsiaalkalorimeetria Registreeritakse neelduva energia koguse sõltuvus temperatuurist ühele ja samale juhitavale temperatuuriprogrammile allutatud uuritavas aines ja võrdlusmaterjalis. Neelduv energia kulutatakse uuritava aine ja võrdlusmaterjali temperatuuride ühtlustamisele. Kui proovis toimub entalpia muutusega seotud üleminek, väljendub see endotermilise (keemine) kõrvalekaldena soojusbilansi kõvera nulljoonest. 1.5. KVALITEEDINÕUDED Erinevate keemistemperatuuri/keemistemperatuuri vahemiku määramise meetodite kohaldatavust ja täpsust kirjeldatakse tabelis 1. TABEL 1: MEETODITE VÕRDLUS Mõõtmismeetod | Hinnanguline täpsus | Olemasolev standard | Ebulliomeeter | ± 1,4 K (kuni 373 K) [6], [7] ± 2,5 K (kuni 600 K) [6], [7] | ASTM D 1120-72 [6] | Dünaamiline meetod | ± 0,5 K (kuni 600 K) [7] | | Destillatsioonimeetod (keemistemperatuuri vahemik) | ± 0,5 K (kuni 600 K) | ISO/R 918, DIN 53171, BS 4591/71 | Siwoloboffi meetod | ± 2 K (kuni 600 K) [7] | | Määramine fotoraku abil | ± 0,3 K (373 K juures) [7] | | Diferentsiaaltermoanalüüs | ± 0,5 K (kuni 600 K) ± 2,0 K (kuni 1273 K) | ASTM E 537-76 | Skaneeriv diferentsiaalkalorimeetria | ± 0,5 K (kuni 600 K) ± 2,0 K (kuni 1273 K) | ASTM E 537-76 | 1.6. MEETODITE KIRJELDUS Osade katsemeetodite kirjeldus on ära toodud rahvusvahelistes ja siseriiklikes standardites (vt liidet). 1.6.1. Ebulliomeeter Vt liidet. 1.6.2. Dünaamiline meetod Vt katsemeetodit A.4 aururõhu määramiseks. Registreeritakse 101325 kPA avaldatavale rõhule vastav keemistemperatuur. 1.6.3. Destillatsioonimeetod (keemistemperatuuri vahemik) Vt liidet. 1.6.4. Siwoloboffi meetod Ligikaudu 5 mm läbimõõduga katseklaasis olevat proovi kuumutatakse sulamistemperatuuri määramise seadmes (joonis 1). Joonisel 1 on näidatud standarditud klaasist sulamis- ja keemistemperatuuri määramise seade (JIS K 0064) (kõik mõõdud on millimeetrites). +++++ TIFF +++++ Joonis 1 Katseklaasi paigutatakse alumisest otsast ligikaudu 1 cm kauguselt kinni joodetud kapillaartoru (keedukapillaar). Lisatava testaine kogus valitakse selline, et kapillaartoru kinnijoodetud osa jääb allapoole vedeliku pinda. Keedukapillaariga katseklaas seotakse kas kummipaelaga termomeetri külge või kinnitatakse külgtoega (vt joonist 2). +++++ TIFF +++++ +++++ TIFF +++++ Joonis 2Siwoloboffi meetod | Joonis 3Muudetud meetod | Vedelikuvannis kuumutamisel kasutatav vedelik valitakse keemistemperatuuri järgi. Temperatuuridel kuni 573 K võib kasutada silikoonõli. Parafiinõli võib kasutada maksimaalselt temperatuurini 473 K. Vannivedelikku soojendatakse nii, et temperatuur tõuseb umbes 3 K/min. Vannivedelikku tuleb segada. Umbes 10 K enne eeldatava keemistemperatuurini jõudmist vähendatakse soojendamist nii, et temperatuur tõuseb kiirusega alla 1 K/min. Keemistemperatuuri lähenedes hakkab keedukapillaarist kiiresti mulle eralduma. Keemistemperatuur on selline temperatuur, mille juures mullide voog kiirel jahutamisel katkeb ning vedelikunivoo kapillaartorus hakkab järsult tõusma. Termomeetri vastav näit ongi aine keemistemperatuur. Muudetud meetodi (joonis 3) kohaselt määratakse keemistemperatuur sulamistemperatuuri määramisel kasutatavas kapillaartorus. Selle ots tõmmatakse umbes 2 cm pikkuses peeneks (a) ja kapillaartorusse imetakse väike kogus proovi. Kapillaartoru avatud ots joodetakse kinni, nii et tippu jääb väike õhumull. Kuumutamisel sulamistemperatuuri määramise seadmes (b) õhumull paisub. Keemistemperatuur vastab temperatuurile, mille juures ainekork tõuseb vannivedeliku pinna tasemeni (c). 1.6.5. Määramine fotoraku abil Kapillaartorus olevat proovi kuumutatakse soojendatavas metallplokis. Plokis olevate vastavate avade kaudu juhitakse läbi aine täppiskaliibritud fotorakule suunatud valguskiir. Proovi temperatuuri tõusmisel hakkab keedukapillaarist üksikuid mulle eralduma. Keemistemperatuurile lähenedes kasvab eralduvate mullide arv märgatavalt. Selle tulemusel fotorakus registreeritava valguse intensiivsus suureneb ja saadab plokis asuva plaatina-takistustermomeetri temperatuuri näidikule stoppsignaali. Meetod on väga mugav, kuna võimaldab ilma seadet muutmata mõõta keemistemperatuuri ka allpool toatemperatuuri kuni 253,15 K (–20 °C). Selleks tuleb seade lihtsalt jahutusvanni paigutada. 1.6.6. Termoanalüüs 1.6.6.1. Diferentsiaaltermoanalüüs Vt liidet. 1.6.6.2. Skaneeriv diferentsiaalkalorimeetria Vt liidet. 2. ANDMED Väikestel lahknevustel normaalrõhust (kuni ± 5 kPa) normaliseeritakse keemistemperatuuri väärtused keemistemperatuurile normaalrõhul (Tn) järgmise Sidney Youngi arvväärtus-võrrandi abil: T = T + fT× Δp kus: Δ p = (101325 – p) [vt märki] p = mõõdetud rõhk (kPa) fT = keemistemperatuuri muutuse sõltuvus rõhust (K/kPa) T = mõõdetud keemistemperatuur (K) Tn = normaalrõhule parandatud keemistemperatuur (K). Paljude ainete temperatuuriparandustegurid (fT) ning valemid nende ligikaudseks arvutamiseks on ära toodud eespool nimetatud rahvusvahelistes ja siseriiklikes standardites. Näiteks toob DIN 53171 ära järgmised ligikaudsed parandustegurid värvides kasutatavatele lahustitele: TABEL 2: TEMPERATUURIPARANDUSTEGURID fT Temperatuur T (K) | Parandustegur fT (K/kPa) | 323,15 | 0,26 | 348,15 | 0,28 | 373,15 | 0,31 | 398,15 | 0,33 | 423,15 | 0,35 | 448,15 | 0,37 | 473,15 | 0,39 | 498,15 | 0,41 | 523,15 | 0,44 | 548,15 | 0,45 | 573,15 | 0,47 | 3. ARUANDLUS Katsearuanne sisaldab võimalusel järgmisi andmeid: - kasutatud meetodit, - aine täpset kirjeldust (tunnusandmed ja lisandid) ja eelneva puhastusetapi kirjeldust (kui seda on rakendatud), - hinnangulist täpsust. Keemistemperatuurina registreeritakse vähemalt kahe hinnangulise täpsuse piiridesse (vt tabel 1) jääva mõõtetulemuse keskmine. Ära tuuakse nii mõõdetud keemistemperatuurid kui ka nende keskmine; rõhud, mille juures mõõtmised teostati, registreeritakse kilopaskalites (kPa). Eelistatavalt peaks rõhk olema lähedane normaalrõhule. Registreerida tuleb kõik tulemuste tõlgendamist mõjutavad, eriti lisandeid ja aine füüsikalist olekut käsitlevad andmed ja märkused. 4. VIITED 1. OECD, Paris, 1981, Test Guideline 103, Decision of the Council C (81) 30 final. 2. IUPAC, B. Le Neindre, B. Vodar, editions. Experimental thermodynamics, Butterworths, London 1975, volume II. 3. R. Weissberger edition: Technique of organic chemistry, Physical methods of organic chemistry, Third Edition, Interscience Publications, New York, 1959, volume I, Part I, Chapter VIII. A.3. SUHTELINE TIHEDUS 1. MEETOD Kirjeldatud meetodid põhinevad OECD katsesuunisel (1). Meetodite tööpõhimõte on ära toodud viites (2). 1.1. SISSEJUHATUS Kirjeldatud suhtelise tiheduse määramise meetodid sobivad kohaldamiseks nii tahketele kui vedelatele ainetele, olenemata nende puhtusastmest. Tabelis 1 on ära toodud mitmesugused meetodid. 1.2. MÕISTED JA ÜHIKUD D 420on 20 °C juures määratud kindla mahuga aine massi ja 4 °C juures määratud sama mahuga veekoguse massi suhe. Suhtelisel tihedusel puudub ühik. Aine tihedus (ρ) on tema massi (m) ja mahu (v) suhe. Tihedus (ρ) esitatakse SI-ühikutes (kg/m3). 1.3. VÕRDLUSAINED (1), (3) Uut ainet uurides ei ole võrdlusaineid alati vaja kasutada. Neid tuleks kasutada peamiselt meetodi toimimise kontrollimiseks ja võimaldamaks võrdlust teiste meetodite abil saadud tulemustega. 1.4. PÕHIMÕTE Kasutatakse nelja tüüpi meetodeid. 1.4.1. Ujuvusmeetodid 1.4.1.1. Hüdromeeter (vedelike jaoks) Küllalt täpselt ja kiiresti saab tihedust määrata ujukhüdromeetrite abil, mille skaalajaotised võimaldavad vedeliku tiheduse määrata sukeldunud osa pikkuse põhjal. 1.4.1.2. Hüdrostaatilised kaalud (vedelike ja tahkete ainete jaoks) Proovi tihedust on võimalik määrata selle õhus ja sobivas vedelikus (nt vees) mõõdetud masside vahe põhjal. Tahkete ainete puhul iseloomustab leitud tihedus ainult konkreetset proovi. Vedelike tiheduse määramiseks kaalutakse teadaoleva ruumalaga (v) keha kõigepealt õhus ja siis vedelikus. 1.4.1.3. Sukeldatud keha meetod (vedelike jaoks)(4) Selle meetodi kohaselt määratakse vedeliku tihedus vedeliku kaalumisel enne ja peale teadaoleva ruumalaga keha sukeldamist uuritavasse vedelikku saadud masside vahe põhjal. 1.4.2. Püknomeetrit rakendavad meetodid Meetodid sobivad nii tahketele ainetele kui ka vedelikele, võimalik on kasutada erineva kujuga ja kindla ruumalaga püknomeetreid. Tihedus arvutatakse täis ja tühja püknomeetri masside vahe ja püknomeetri teadaoleva ruumala põhjal. 1.4.3. Õhkvõrdluspüknomeeter (tahkete ainete jaoks) Gaasvõrdluspüknomeetri abil on toatemperatuuril võimalik määrata mis tahes kujul oleva tahke aine tihedust. Aine ruumala mõõdetakse õhu või inertgaasiga täidetud muutuva kaliibritud mahuga silindris. Tiheduse arvutamiseks määratakse peale ruumala mõõtmist aine mass. 1.4.4. Resonantstihedusmõõtur (5), (6), (7) Vedeliku tihedust on võimalik määrata resonantstihedusmõõturi abil. U-toruna konstrueeritud mehaaniline ostsillaator pannakse vibreerima ostsillaatori massist sõltuval resonantssagedusel. Proovi viimine U-torru muudab ostsillaatori resonantssagedust. Seade tuleb kaliibrida kahe vedelikuga, mille tihedus on teada. Vedelike valimisel tuleks eelistada selliseid, mille tihedused hõlmavad mõõdetavat vahemikku. 1.5. KVALITEEDINÕUDED Erinevate suhtelise tiheduse määramise meetodite kohaldatavust kirjeldatakse allpool olevas tabelis. 1.6. MEETODITE KIRJELDUS Liites on täiendavate tehniliste üksikasjadega tutvumiseks esitatud näidetena standardeid. Katsed tuleb läbi viia 20 °C juures ja teha tuleb vähemalt kaks mõõtmist. 2. ANDMED Vaata standardeid. 3. ARUANDLUS Katsearuanne sisaldab võimalusel järgmisi andmeid: - kasutatud meetodit, - aine täpset kirjeldust (tunnusandmed ja lisandid) ja eelneva puhastusetapi kirjeldust (kui seda on rakendatud). D 420registreeritakse vastavalt punkti 1.2 definitsioonile koos analüüsitava aine füüsikalise olekuga. Registreerida tuleb kõik tulemuste tõlgendamist mõjutavad, eriti lisandeid ja aine füüsikalist olekut käsitlevad andmed ja märkused. TABEL: MEETODITE KOHALDATAVUS Mõõtmismeetod | Tihedus | Maksimaalne võimalik dünaamiline viskoossus | Olemasolevad standardid | tahke aine | vedelik | 1.4.1.1.Hüdromeeter | | jah | 5 Pa·s | ISO 387, | | | | | ISO 649-2, | | | | | NF T 20-050 | 1.4.1.2.Hüdrostaatilised kaalud | | | | | a)tahked ained | jah | | | ISO 1183 (A) | b)vedelikud | | jah | 5 Pa·s | ISO 901 ja 758 | 1.4.1.3.Sukeldatud keha meetod | | jah | 20 Pa·s | DIN 53217 | 1.4.2.Püknomeeter | | | | ISO 3507 | a)tahked ained | jah | | | ISO 1183(B), | | | | | NF T 20-053 | b)vedelikud | | jah | 500 Pa·s | ISO 758 | 1.4.3.Õhkvõrdluspüknomeeter | jah | | | DIN 55990 Teil 3, | | | | | DIN 53243 | 1.4.4.Resonantstihedusmõõtur | | jah | 5 Pa·s | | 4. VIITED 1. OECD, Paris, 1981, Test Guideline 109, Decision of the Council C(81) 30 final. 2. R. Weissberger ed., Technique of Organic Chemistry, Physical Methods of Organic Chemistry, 3rd ed., Chapter IV, Interscience Publ., New York, 1959, vol. I, Part 1. 3. IUPAC, Recommended reference materials for realization of physico-chemical properties, Pure and applied chemistry, 1976, vol. 48, 508. 4. Wagenbreth, H., Die Tauchkugel zur Bestimmung der Dichte von Flüssigkeiten, Technisches Messen tm, 1979, vol. 11, 427–430. 5. Leopold, H., Die digitale Messung von Flüssigkeiten, Elektronik, 1970, vol. 19, 297-302. 6. Baumgarten, D., Füllmengenkontrolle bei vorgepackten Erzeugnissen – Verfahren zur Dichtebestimmung bei flüssigen Produkten und ihre praktische Anwendung, Die Pharmazeutische Industrie, 1975, vol. 37, 717–726. 7. Riemann, J., Der Einsatz der digitalen Dichtemessung im Brauereilaboratorium, Brauwissenschaft, 1976, vol. 9, 253–255. A.4. AURURÕHK 1. MEETOD Enamik kirjeldatud meetoditest põhineb OECD katsesuunisel (1). Meetodite tööpõhimõtted on ära toodud viidetes (2) ja (3). 1.1. SISSEJUHATUS Katse läbiviimiseks on kasulik teada aine struktuuri, sulamistemperatuuri ja keemistemperatuuri. Ühtki mõõtmismeetodit ei saa kohaldada kõigile võimalikele aururõhkudele. Seetõttu soovitatakse aururõhkude mõõtmiseks vahemikus < 10-4–105 Pa mitmeid meetodeid. Lisandid avaldavad üldjuhul aururõhule mõju, mis sõltub oluliselt lisandi iseloomust. Kui proov sisaldab tulemust mõjutada võivaid lenduvaid lisandeid, võib seda puhastada. Kohane võib olla ka tehniliselt puhta materjali aururõhu registreerimine. Mõnedes siinkirjeldatud meetoditest kasutatakse metallosi sisaldavaid seadmeid, söövitavaid aineid analüüsides tuleks seda arvestada. 1.2. MÕISTED JA ÜHIKUD Aine aururõhk on defineeritud küllastusrõhuna tahke aine või vedeliku kohal. Termodünaamilise tasakaalu tingimustes sõltub puhta aine aururõhk ainult temperatuurist. Rõhu mõõtühikuna tuleks kasutada SI-ühikut paskal (Pa). Allpool on toodud varem kasutatud rõhuühikud koos vastavate teisendusteguritega: 1 Torr ( = 1 mm Hg) | 1,333 × 102 Pa | 1 atmosfäär | 1,013 × 105 Pa | 1 bar | 105 Pa | Temperatuuri mõõtühikuks SI süsteemis on kelvin (K). Universaalne gaasikonstant R on 8,314 J mol-1 K-1. Temperatuuri sõltuvust aururõhust kirjeldatakse Clausius-Clapeyroni võrrandiga: log p = – Δ H +const kus: p = aine aururõhk paskalites Δ Hv = aine aurustumissoojus (J mol-1) R = universaalne gaasikonstant (J mol-1 K-1) T = termodünaamiline temperatuur (K) 1.3. VÕRDLUSAINED Uut ainet uurides ei ole võrdlusaineid alati vaja kasutada. Neid tuleks kasutada peamiselt meetodi toimimise kontrollimiseks ja võimaldamaks võrdlust teiste meetodite abil saadud tulemustega. 1.4. KATSEMEETODITE PÕHIMÕTE Aururõhu määramiseks on välja pakutud seitse meetodit, mis sobivad erinevate aururõhu vahemike jaoks. Iga meetodi puhul määratakse aururõhk erinevatel temperatuuridel. Piiratud temperatuurivahemikus on puhta aine aururõhu logaritm lineaarses sõltuvuses temperatuuri pöördväärtusest. 1.4.1. Dünaamiline meetod Dünaamilise meetodi puhul mõõdetakse konkreetsele rõhule vastav keemistemperatuur. Soovitatav rõhuvahemik: 103–105 Pa. Seda meetodit on soovitatud ka keemistemperatuuri määramiseks normaalrõhul, sel juhul ulatub tema tööpiirkond temperatuurini 600 K. 1.4.2. Staatiline meetod Staatilise meetodi puhul määratakse suletud süsteemis kindlal temperatuuril termodünaamilise tasakaalu tingimustes välja kujunenud aururõhk. Meetod sobib nii ühe- kui ka mitmekomponendiliste tahkete ainete ja vedelike jaoks. Soovitatav rõhuvahemik: 10–105 Pa. Hoolikal käsitlemisel on meetodit võimalik rakendada ka vahemikus 1–10 Pa. 1.4.3. Isoteniskoop See standarditud meetod on küll staatiline, kuid ei ole üldjuhul kohaldatav mitmekomponendilistele süsteemidele. Täiendavat informatsiooni võib leida ASTM meetodist D-2879-86. Soovitatav rõhuvahemik: 100–105 Pa. 1.4.4. Efusioonmeetod: aururõhukaalud Vaakumi tingimustes, kus tagasipöörduva aine voo võib arvestamata jätta, mõõdetakse rakust teadaoleva suurusega ava kaudu ajaühikus väljuva aine hulk (nt aurujoa poolt tundlikele kaaludele antud impulsi või massikao mõõtmise kaudu). Soovitatav rõhuvahemik: 10-3–1 Pa. 1.4.5. Efusioonmeetod: massikao või aurustunud aine kogumise põhjal Meetodi aluseks on ultravaakumi tingimustes Knudseni rakust (4) ajaühikus läbi mikrodüüsi auruna väljuva testaine massi määramine. Välja voolanud auru massi võib leida kas raku massikao määramise kaudu või auru madalal temperatuuril kondenseerimisel ja lendunud aine koguse kromatograafilisel määramisel. Aururõhk arvutatakse Hertz-Knudseni võrrandi abil. Soovitatav rõhuvahemik: 10-3–1 Pa. 1.4.6. Gaasi küllastamise meetod Üle aine suunatakse inertse kandegaasi voog, nii et gaas aine aurudega küllastub. Teadaoleva koguse kandegaasiga kaasa kandunud aine koguse saab määrata sobivasse püüdurisse kogumise või pideva analüüsitehnika abil. Selle põhjal arvutatakse seejärel aururõhk antud temperatuuril. Soovitatav rõhuvahemik: 10-4–1 Pa. Hoolikal käsitlemisel on meetodit võimalik rakendada ka vahemikus 1–10 Pa. 1.4.7. Pöörlev rootor Pöördrootormõõturi mõõtelemendiks on väike teraskuul, mis hõljub magnetväljas ja pöörleb suurel kiirusel. Gaasirõhk leitakse teraskuuli gaasirõhust tingitud aeglustumise põhjal. Soovitatav rõhuvahemik: 10-4–0,5 Pa. 1.5. KVALITEEDINÕUDED Järgmises tabelis võrreldakse omavahel erinevate aururõhu määramise meetodite kohaldatavust, korratavust, reprodutseeritavust, mõõtepiirkonda ja olemasolevat standardit. KVALITEEDINÕUDED Määramismeetod | Ained | Hinnanguline korratavus1 | Hinnanguline reprodutseeritavus1 | Soovitatav rõhuvahemik | Olemasolev standard | tahke aine | vedelik | 1.4.1.Dünaamiline meetod | madala sulamistemperatuuriga | jah | kuni 25 % | kuni 25 % | 103 Pa–2 × 103 Pa | — | | | | 1–5 % | 1–5 % | 2 × 103 Pa–105 Pa | — | 1.4.2.Staatiline meetod | jah | jah | 5–10 % | 5–10 % | 10 Pa–105 Pa [9] | NFT 20-048 (5) | 1.4.3.Isoteniskoop | jah | jah | 5–10 % | 5–10 % | 102 Pa–105 Pa | ASTM-D 2879-86 | 1.4.4.Efusioonmeetod – aururõhukaalud | jah | jah | 5–20 % | kuni 50 % | 10-3 Pa–1 Pa | NFT 20-047 (6) | 1.4.5.Efusioonmeetod – massikadu | jah | jah | 10–30 % | — | 10-3 Pa–1 Pa | — | 1.4.6.Gaasi küllastamise meetod | jah | jah | 10–30 % | kuni 50 % | 10-4 Pa–1 Pa2 | — | 1.4.7.Pöörleva rootori meetod | jah | jah | 10–20 % | — | 10-4 Pa–0,5 Pa | — | 1.6. MEETODITE KIRJELDUS 1.6.1. Dünaamiline meetod 1.6.1.1. Seade Mõõteseade koosneb tavaliselt klaasist või metallist püstjahutiga varustatud keemiseks mõeldud anumast (joonis 1), temperatuuri mõõtmise ning rõhu reguleerimise ja mõõtmise seadmetest. Joonisel näidatud tüüpiline mõõteseade on valmistatud kuumuskindlast klaasist ja koosneb viiest osast: Suur, osaliselt topeltseintega toru, millel on tasalihviga äärikühendus, jahuti, jahutusnõu ja sisseviik. Cottrelli pumbaga klaassilinder paikneb toru keetmisosas ning tõukelise keemise vältimiseks on silindril kare paagutatud klaasist sisepind. Temperatuur määratakse sobiva temperatuurianduriga (nt takistustermomeeter, kattega termopaar), mis on mõõteseadmesse viidud vastava sisseviigu (nt lihvkerni) kaudu ja ulatub mõõtepunktini (nr 5 joonisel 1). Rõhu reguleerimis- ja mõõteseadmed ühendatakse nii, nagu vaja. Puhvermahutina toimiv kolb ühendatakse seadmega kapillaartoru abil. Keetmisanumat kuumutatakse klaasseadmesse altpoolt sisestatud kütteelemendiga (nt padrunkuumutiga). Kuumutamiseks vajalikku voolutugevust seadistatakse ja reguleeritakse termopaari abil. Vajalik vaakum vahemikus 102 Pa kuni ligikaudu 105 Pa tekitatakse vaakumpumba abil. Õhu või lämmastiku sissepääsu rõhu reguleerimiseks (mõõtepiirkond ligikaudu 102–105 Pa) või ventileerimiseks reguleeritakse sobiva klapi abil. Rõhku mõõdetakse manomeetri abil. 1.6.1.2. Mõõtmisprotseduur Aururõhk määratakse proovi keemistemperatuuri määramisega kindlatel rõhkudel vahemikus ligikaudu 103–105 Pa. Keemistemperatuurini jõudmist näitab püsiv temperatuur konstantsel rõhul. Meetodit ei saa kasutada vahutavate ainete uurimiseks. Aine pannakse puhtasse, kuiva proovinõusse. Probleeme võib tekkida peenestamata tahkete ainetega, kuid vahel on need jahutussärgi soojendamisega lahendatavad. Pärast täitmist suletakse mõõteseadme äärikühendus ja aine degaseeritakse. Seejärel seadistatakse kõige madalam soovitud temperatuur ja lülitatakse küte tööle. Samal ajal ühendatakse temperatuuriandur meerikuga. Tasakaaluolekuni jõudmist näitab konstantsel rõhul registreeritav konstantne keemistemperatuur. Vältida tuleb tõukelist keemist. Lisaks peab jahutis toimuma täielik kondensatsioon. Madala sulamistemperatuuriga tahkete ainete sulamistemperatuuri määramisel tuleb jälgida, et jahuti ei ummistuks. Pärast tasakaalupunkti registreerimist seadistatakse kõrgem rõhk. Protsessi jätkatakse, kuni jõutakse rõhuni 105 Pa (kokku ligikaudu 5–10 mõõtepunkti). Kontrollimiseks tuleb tasakaalupunkte alanevatel rõhkudel uuesti mõõta. 1.6.2. Staatiline meetod 1.6.2.1. Seade Seade koosneb proovinõust, kütte- ja jahutussüsteemist proovi temperatuuri reguleerimiseks ja temperatuuri mõõtmise vahenditest. Seade sisaldab ka vahendeid rõhu seadistamiseks ja reguleerimiseks. Meetodi tööpõhimõtteid illustreerivad joonised 2a ja 2b. Proovikambri (joonis 2a) üks avaus on suletud sobiva kõrgvaakumklapiga. Teine avaus on ühendatud sobivat rõhumõõtmisvedelikku sisaldava U-toruga. U-toru üks haru on ühendatud vaakumpumba, lämmastikusilindri või ventilatsiooniklapi ja manomeetriga. U-toru asemel võib kasutada näidikuga rõhumõõturit (joonis 2b). Proovi temperatuuri reguleerimiseks paigutatakse proovinõu koos klapi ja U-toru või rõhumõõturiga konstantsel temperatuuril (täpsusega ± 0,2 K) hoitavasse vanni. Temperatuuri mõõdetakse kas proovinõu välisseinal või proovinõu sees. Vaakumi tekitamiseks kasutatakse seadmes ülesvoolu asuva külmpüüduriga vaakumpumpa. Meetodi 2a puhul mõõdetakse aine aururõhk kaudselt, kasutades nullindikaatorit. Siin võetakse arvesse asjaolu, et temperatuuri märgataval muutumisel muutub ka U-torus oleva vedeliku tihedus. Sõltuvalt rõhuvahemikust ja testaine keemilisest iseloomust sobivad U-torus nullindikaatorina kasutamiseks sellised vedelikud, nagu silikoonõlid ja ftalaadid. Testaine ei tohi U-toru vedelikus ei arvestataval määral lahustuda ega sellega reageerida. Rõhuvahemikus normaalõhurõhust rõhuni 102 Pa sobib manomeetris kasutamiseks elavhõbe, rõhkudel alla 102 Pa kuni rõhuni 10 Pa aga silikoonõlid ja ftalaadid. Kuumutatavad mahtuvuslikud membraanrõhumõõturid on kasutatavad ka rõhul alla 10-1 Pa. On ka muid rõhumõõtureid, mida saab kasutada rõhkudel alla 10-2 Pa. 1.6.2.2. Mõõtmisprotseduur Enne mõõtmist tuleb kõik joonisel 2 näidatud seadme osad hoolikalt puhastada ja kuivatada. Meetodi 2a kasutamisel täidetakse U-toru valitud vedelikuga, mis tuleb enne mõõtmisi kõrgemal temperatuuril degaseerida. Testaine viiakse seadmesse, mis seejärel suletakse ja temperatuuri alandatakse degaseerimiseks vajaliku tasemeni. Temperatuur peab olema piisavalt madal kindlustamaks, et õhk välja imetaks, kuid mitmekomponendiliste süsteemide koostis ei muutuks. Vajadusel võib tasakaalu saavutamist segamisega kiirendada. Proovi võib allajahutada, nt vedela lämmastikuga (vältides hoolikalt õhu ja pumbavedeliku kondenseerumist) või etanooli ja kuiva jää seguga. Mõõtmistel madalatel temperatuuridel kasutatakse krüostaadiga ühendatud vedelikuvanni. Õhu kõrvaldamiseks avatakse proovi kohal asuv klapp ja hoitakse proovi õhu eemaldamiseks mitu minutit alandatud rõhul. Seejärel klapp suletakse ja proovi temperatuuri langetatakse madalaima soovitud tasemeni. Vajadusel tuleb degaseerimist korrata. Proovi soojendamisel selle aururõhk tõuseb. See mõjutab U-torus oleva vedeliku tasakaaluasendit. Selle kompenseerimiseks lastakse klapi kaudu seadmesse lämmastikku või õhku, kuni rõhunäituri vedelik on jälle nullasendis. Selleks vajaliku rõhu näitu saab lugeda toatemperatuuril olevalt täppismanomeetrilt. Leitud rõhk vastab aine aururõhule antud mõõtmistemperatuuril. Meetod 2b on eelmisega analoogne, kuid aururõhku loetakse otse. Aururõhu temperatuurisõltuvus määratakse sobivalt väikeste vahemike tagant (kokku ligikaudu 5–10 mõõtepunkti) kuni kõrgeima soovitud temperatuurini. Madalaid temperatuurinäite tuleb kontrollimiseks korrata. Kui kordamisel saadud väärtused ei lange kokku tõusva temperatuuri kõveraga, võib see olla tingitud ühest järgnevatest asjaoludest: 1. proov sisaldab veel õhku (nt kõrge viskoossusega materjalid) või madala keemistemperatuuriga aineid, mis kuumutamisel eralduvad ja mida on võimalik edasise allajahutamise käigus vaakumiga eemaldada; 2. jahutustemperatuur ei ole piisavalt madal. Sellisel juhul tuleb jahutajana kasutada vedelat lämmastikku. Nii juhtumi 1 kui 2 puhul tuleb mõõtmisi korrata; 3. ainega toimub uuritavas temperatuurivahemikus keemiline reaktsioon (nt lagunemine või polümerisatsioon). 1.6.3. Isoteniskoop Meetodi täielik kirjeldus on toodud viites (7). Mõõteseadme tööpõhimõte on näidatud joonisel 3. Analoogselt punktis 1.6.2 kirjeldatud staatilise meetodiga sobib isoteniskoop nii tahkete ainete kui ka vedelike uurimiseks. Vedelike puhul täidab aine ise abimanomeetri rolli. Isoteniskoopi viiakse vedelikukogus, mis on küllaldane nii reservuaari kui ka manomeetri lühikese haru täitmiseks. Isoteniskoop ühendatakse vaakumsüsteemiga ja vakumeeritakse ning täidetakse seejärel lämmastikuga. Süsteemi vakumeerimist ja puhastamist korratakse jääkhapniku eemaldamiseks kahel korral. Täidetud isoteniskoop paigutatakse horisontaalasendisse, nii et proov valgub õhukese kihina üle proovireservuaari ja manomeetri (U-osa). Süsteemi rõhku alandatakse 133 paskalini ja soojendatakse proovi kergelt selle keemahakkamiseni (lahustunud gaaside kõrvaldamiseks). Isoteniskoop paigutatakse seejärel sellisesse asendisse, et proov voolab tagasi reservuaari ja manomeetri lühikesse harru, nii et mõlemad on täielikult vedelikuga täidetud. Hoitakse degaseerimisele vastavat rõhku ja proovireservuaari väljavenitatud tippu kuumutatakse väikesel leegil, kuni proovi aurud küllaldaselt paisuvad ning suruvad osa proovist reservuaari ülaosast ja manomeetri harust isoteniskoobi manomeetri-ossa, nii et tekib auruga täidetud lämmastikuvaba ruum. Isoteniskoop paigutatakse seejärel konstantse temperatuuriga vanni ja lämmastiku rõhk võrdsustatakse proovi rõhuga. Rõhkude tasakaalustumist saab jälgida isoteniskoobi manomeetri-osa põhjal. Tasakaaluolekus on lämmastiku rõhk võrdne aine aururõhuga. Tahkete ainete puhul kasutatakse olenevalt rõhust ja temperatuurivahemikust punktis 1.6.2.1 loetletud rõhunäiturivedelikke. Degaseeritud rõhunäiturivedelik viiakse isoteniskoobi pikema haru kumerasse ossa. Uuritav tahkis viiakse reservuaari ja degaseeritakse kõrgemal temperatuuril. Seejärel kallutatakse isoteniskoopi nii, et rõhunäiturivedelik voolab U-torusse. Aururõhu temperatuurisõltuvus määratakse vastavalt punktile 1.6.2. 1.6.4. Efusioonmeetod: Aururõhukaalud 1.6.4.1. Seade Kirjanduses (1) on kirjeldatud mitmesuguseid seadmeid. Siinkirjeldatud seade illustreerib meetodi üldist tööprintsiipi (joonis 4). Joonisel 4 on näha aparatuuri peamised osad, sh roostevabast terasest või klaasist kõrgvaakumanum, seadmed vaakumi tekitamiseks ja mõõtmiseks ning katseseadme sees olevad seadmed aururõhu määramiseks kaalude abil. Katseseadmel on järgmised sisemised osad: - aurustusahi ääriku ja pöörleva sisselaskeavaga. Aurustusahi on silindriline anum, mis on valmistatud nt vasest või keemiliselt inertsest, hea soojusjuhtivusega sulamist. Kasutada võib ka vaskseintega klaasanumat. Ahju läbimõõt on ligikaudu 3–5 cm ja kõrgus 2–5 cm. Ahjul on aurujoa tarvis 1–3 erineva suurusega ava. Ahju kütab kas allolev kütteplaat või ümbritsev küttespiraal. Et takistada soojuse kadumist alusplaati, kinnitatakse ahi alusplaadi külge madala soojusjuhtivusega metalli (nikli-hõbedasulami või kroomnikkelterase) abil, mitme avaga ahju kasutamisel nt pöörleva sisselaskeava külge kinnitatud nikli-hõbedasulamist toru abil. Sellise ehituse eeliseks on vaskvarda kasutamise võimalus. Viimane võimaldab kasutada väljastpoolt seadet jahutusvanni abil rakendatavat jahutust, - kui vasest ahjukaanel on kolm erineva läbimõõduga ava, mis paiknevad üksteise suhtes 90° nurga all, võimaldab see hõlmata tööpiirkonna erinevaid aururõhuvahemikke (avad läbimõõtudega ligikaudu 0,30–4,50 mm). Suuri avasid kasutatakse madala aururõhu puhul ja vastupidi. Ahju pöörates on auruvoolu (ahjuava – kaitseekraan – kaalukauss) ette võimalik seada mis tahes soovitud ava või vahepealne asend, nii et molekulide voog lastakse või suunatakse ahjuavast kaalukausi poole. Aine temperatuuri mõõtmiseks paigaldatakse sobivasse punkti termopaar või takistustermomeeter, - kaitseekraani kohal on ülitundlike mikrokaalude kaalukauss (vt allpool). Kaalukausi läbimõõt on ligikaudu 30 mm. Sobivaks materjaliks on näiteks kullatud alumiinium, - kaalukaussi ümbritseb silindriline messingist või vasest külmkamber. Sõltuvalt kaalu tüübist on sel avad kaalukangi jaoks ja kaitseekraanis ava molekulide voo jaoks ning see peaks tagama auru täieliku kondenseerumise kaalukausil. Soojuse hajutamise seadmest väljapoole tagab nt külmkambri külge ühendatud vaskvarras. Varras on viidud läbi alusplaadi ja nende vahel on soojusisolatsioon, nt kroomnikkelterasest toru. Varras on kastetud alusplaadi all olevasse vedelat lämmastikku sisaldavasse Dewari anumasse või juhitakse vedelat lämmastikku läbi varda. Külmkambrit hoitakse nii ligikaudu –120 °C juures. Kaalukauss jahtub ainult kiirguse abil, mis on uuritava rõhuvahemiku jaoks küllaldane (jahutamist alustatakse ligikaudu 1 tund enne mõõtmise algust), - kaalud asuvad külmkambri kohal. Sobivateks kaaludeks on näiteks ülitundlikud 2 õlaga mikrokaalud (8) või ülitundlik liikuvpooliga mõõteriist (vt OECD katsesuunist 104, välja antud 12.5.81), - alusplaadis on ka elektrilised kontaktid termopaaride (või takistustermomeetrite) ja küttespiraalide jaoks, - vaakum tekitatakse anumas osalise vaakum- või kõrgvaakumpumba abil (vajalik on ligikaudu 1–2 × 10-3 Pa vaakum, mis saavutatakse pärast umbes 2 h pumpamist). Rõhku reguleeritakse sobiva ionisatsioonvaakummeetri abil. 1.6.4.2. Mõõtmisprotseduur Nõu täidetakse testainega ja suletakse kaanega. Kaitseekraan ja külmkamber paigutatakse ahju kohale. Seade suletakse ja käivitatakse vaakumpumbad. Lõplik rõhk peaks enne mõõtmiste alustamist olema ligikaudu 10-4 Pa. Külmkambri jahutamist alustatakse 10-2 Pa juures. Vajaliku vaakumi saavutamisel alustatakse kaliibrimisseeriaga, alustades kõige madalamast vajalikust temperatuurist. Sobiv ava ahjukaanes seatakse paika, auruvoog läbib otse ava kohal oleva kaitseekraani ja põrkub jahutatud kaalukausiga. Kaalukauss peab olema piisavalt suur tagamaks, et sellega põrkub kogu kaitseekraanist läbi juhitud auruvoog. Auruvoo impulss toimib jõuna vastu kaalukaussi ning molekulid kondenseeruvad selle külmal pinnal. Ühel ajal toimivad impulss ja kondenseerumine tekitavad registreeritava signaali. Signaalid annavad kahesugust teavet. 1. Siinkirjeldatud seadme abil määratakse aururõhk otse kaaludele antud impulsi põhjal (molaarmassi ei ole selleks vaja teada (2)). Näitude hindamisel tuleb arvesse võtta geomeetrilisi tegureid, nagu ahju ava ja molekulivoo kaldenurka. 2. Ühel ajal on võimalik mõõta kondensaadi mass ja arvutada selle põhjal aurustumiskiirus. Aururõhu võib Hertzi võrrandi (2) abil arvutada ka aurustumiskiiruse ja molaarmassi põhjal. p = G 2 π RT × 10 3M kus: G = aurustumiskiirus (kg s-1 m-2) M = molaarmass (g mol-1) T = temperatuur (K) R = universaalne gaasikonstant (J mol-1 K-1) p = aururõhk (Pa) Vajaliku vaakumi saavutamisel alustatakse mõõtmisseeriaga, alustades kõige madalamast soovitud mõõtmistemperatuurist. Mõõtmisi jätkatakse, tõstes temperatuuri väikeste vahemike võrra, kuni jõutakse kõige kõrgema soovitud temperatuurini. Seejärel jahutatakse proov uuesti maha ja registreeritakse teine aururõhukõver. Kui teine seeria esimese seeria tulemusi ei kinnita, on võimalik, et aine mõõdetavas temperatuurivahemikus laguneb. 1.6.5. Efusioonmeetod: massikao järgi 1.6.5.1. Seade Efusiooniseade koosneb järgmistest põhiosadest: - mahutist, mis on termostateeritav ja vakumeeritav ning milles asuvad efusioonirakud, - vaakummeetriga kõrgvaakumpumbast (nt difusioonpump või turbomolekulaarpump), - vedelat lämmastikku või kuiva jääd kasutavast püüdurist. Joonisel 5 on näitena esitatud elektrikütte ja 4 roostevabast terasest efusioonirakuga alumiiniumist vaakummahuti. Umbes 0,3 mm paksuses roostevabas terasfooliumis on 0,2–1,0 mm läbimõõduga efusioonidüüs ja see on keermestatud katte abil efusiooniraku külge kinnitatud. 1.6.5.2. Mõõtmisprotseduur Uuritav ja võrdlusaine viiakse kumbki oma efusioonirakku, düüsiga metallmembraan kinnitatakse keermestatud katte abil ja kõik rakud kaalutakse 0,1 mg täpsusega. Rakud paigutatakse termostateeritud seadmesse, mille rõhk viiakse seejärel vähem kui kümnendikuni eeldatavast rõhust. Kindlaksmääratud, 5–30tunniste ajavahemike järel lastakse õhk seadmesse ning määratakse kaalumise teel efusiooniraku massikadu. Tagamaks, et lenduvad lisandid tulemusi ei mõjuta, kaalutakse rakk kindlate ajavahemike järel üle, kontrollides, et aurustumiskiirus jääb vähemalt kahe sellise ajavahemiku kestel konstantseks. Aururõhk p efusioonirakus arvutatakse järgmise võrrandi abil: p = mKAt22 π R TM kus: p = aururõhk (Pa) m = aja t jooksul rakust eemalduv ainekogus (kg) t = aeg (s) A = avause pindala (m2) K = parandustegur R = universaalne gaasikonstant (J mol-1 K-1) T = temperatuur (K) M = molaarmass (kg mol-1) Parandustegur K sõltub silindrilise düüsi pikkuse ja raadiuse suhtest: Suhe: | 0,1 | 0,2 | 0,6 | 1,0 | 2,0 | K: | 0,952 | 0,909 | 0,771 | 0,672 | 0,514 | Eespool esitatud võrrandi võib kirjutada kujul: p = E mt2TM kus: E = . Efusiooniraku konstandi E võib määrata võrdlusainete (2,9) abil, kasutades järgmist võrrandit: E = p(r) tm2M(r)T kus: p(r) = võrdlusaine aururõhk (Pa) M(r) = võrdlusaine molaarmass (kg mol-1) 1.6.6. Gaasi küllastamise meetod 1.6.6.1. Seade Tüüpiline katseseade koosneb mitmest joonisel 6a näidatud komponendist ja seda kirjeldatakse allpool (1). Inertgaas: Kandegaas ei tohi testainega keemiliselt reageerida. Üldjuhul sobib kandegaasiks lämmastik, kuid mõningatel juhtudel on vaja kasutada muid gaase (10). Kasutatav gaas peab olema kuiv (vt joonist 6a, tähist 4: suhtelise niiskuse andur). Gaasivoolu reguleerimine: Konstantse, seadistatud gaasivoolu tagamiseks küllastuskolonnis on vaja sobivat gaasivoolu reguleerimise süsteemi. Aurupüüdurid: Valitakse olenevalt konkreetse proovi omadustest ja valitud analüüsimeetodist. Püüdurid peavad auru kinni püüdma kvantitatiivselt ja järgnevat analüüsi võimaldaval kujul. Mõnedele katseainetele sobivad vedelikke, nagu heksaani või etüleenglükooli sisaldavad püüdurid. Teistele katseainetele võivad sobida tahked absorbendid. Aurude kinnipüüdmise ja järgneva analüüsi asemel võib teadaoleva koguse kandegaasiga transporditava materjalikoguse kvantitatiivseks määramiseks kasutada pidevaid analüüsitehnikaid, nt kromatograafiat. Samuti võib mõõta proovi massikadu. Soojusvaheti: Erinevatel temperatuuridel mõõtmisi tehes võib olla vaja lisada katseseadmele soojusvaheti. Küllastuskolonn: Testaine kantakse lahusest sobivale inertsele tugiainele. Kaetud tugiainega täidetakse küllastuskolonn, mille mõõtmed ja voolukiirus valitakse sellised, et oleks tagatud kandegaasi täielik küllastatus. Küllastuskolonn peab olema termostateeritud. Toatemperatuurist kõrgemal temperatuuril mõõtmisi tehes tuleks küllastuskolonni ja püüdurite vahelist piirkonda soojendada, et vältida testaine kondenseerumist. Difusioonist tingitud massiülekande vähendamiseks võib küllastuskolonni järgi ühendada kapillaartoru (joonis 6b). 1.6.6.2. Mõõtmisprotseduur Küllastuskolonni ettevalmistamine: Sobivale tugiainekogusele lisatakse hästilenduvas lahustis lahustatud testaine. Lisatava testaine kogus peaks olema piisav, et tagada küllastumine kogu katse ajaks. Lahusti aurustatakse õhus või rootoraurutis ning hoolikalt segatud materjal viiakse küllastuskolonni. Peale proovi termostateerimist juhitakse läbi katseseadme kuiva lämmastikku. Mõõtmine: Püüdurid või pideva toimega detektor ühendatakse kolonni väljavooluga ja registreeritakse vastav aeg. Voolukiirus määratakse kindlaks nii katse alguses kui ka kindlate ajavahemike tagant katse käigus mullkulumõõturi abil (või pidevalt massivoolumõõturi abil). Määrata tuleb ka rõhk küllastuskolonni väljavoolus. Selleks on järgmised võimalused: a) küllastuskolonni ja püüdurite vahele lisatakse rõhumõõtur (meetod ei pruugi sobilik olla, kuna suurendab surnud ruumala ja adsorbeerivat pinda) või b) eraldi katses määratakse rõhulangus konkreetses püüdursüsteemis sõltuvalt voolukiirusest (ei pruugi sobida vedelikpüüdurite puhul). Erinevate analüüsimeetodite jaoks vajaliku ainekoguse kogumiseks vajalik aeg määratakse eelnevalt eelkatsete põhjal või hinnanguliselt. Järgneva analüüsi jaoks testaine kogumise asemel võib kasutada kvantitatiivset pidevat analüüsitehnikat (näiteks kromatograafiat). Enne antud temperatuurile vastava aururõhu arvutamist tuleb teha eelkatsed, et teha kindlaks kõrgeim voolukiirus, mille juures kandegaas aine aurudega täilikult küllastub. Küllastatuses võib kindel olla, kui kandegaas läbib küllastuskolonni nii aeglaselt, et madalama voolukiirusega ei kaasne kõrgemat väljaarvutatud aururõhku. Kasutatav analüütiline meetod (nt gaaskromatograafia või gravimeetria) sõltub uuritava aine iseloomust. Määratakse teadaoleva koguse kandegaasiga kaasa kandunud ainekogus. 1.6.6.3. Aururõhu arvutamine Aururõhk arvutatakse auru tihedusest W/V järgmise võrrandi abil: p = × RTM kus: p = aururõhk (Pa) W = aurustunud testaine mass (g) V = küllastatud gaasi ruumala (m3) R = universaalne gaasikonstant (J mol-1 K-1) T = temperatuur (K) M = testaine molaarmass (g mol-1) Mõõdetud mahtusid tuleb voolumõõturi ja termostateeritud küllastuskolonni rõhu- ja temperatuurierinevusi arvestades korrigeerida. Kui voolumõõtur asub aurupüüdurist allavoolu, võib osutuda vajalikuks teha ka püüdurite aurustunud koostisaineid arvestavad parandusi (1). 1.6.7. Pöörlev rootor (8), (11), (13) 1.6.7.1. Seade Pöörleva rootori meetodi rakendamiseks sobib joonisel 8 näidatud pöörleva rootoriga viskoossusmõõtur. Katseaparatuuri skeem on esitatud joonisel 7. Mõõteseade koosneb tavaliselt pöörlevast rootormõõtepeast, mis on paigutatud 0,1 °C täpsusega termostateeritud kambrisse. Proovinõu paigutatakse 0,01 °C täpsusega termostateeritud kambrisse ning aparatuuri kõiki ülejäänud osi hoitakse kondensatsiooni vältimiseks kõrgemal temperatuuril. Kõrgvaakumklappide abil on süsteemiga ühendatud kõrgvaakumpump. Pöördrootormõõtepea koosneb väikesest torus paiknevast teraskuulist (läbimõõduga 4–5 mm). Kuuli hõljutab ja stabiliseerib magnetväli, mida tavaliselt tekitavad püsimagnetid koos juhtmähistega. Kuul pannakse mähiste tekitatud väljade vaheldumisega pöörlema. Kuuli pöörlemiskiirust saab mõõta selle alalist nõrka polaarset magneetumust mõõtvate andurmähistega. 1.6.7.2. Mõõtmisprotseduur Kui kuul on jõudnud ettenähtud pöörlemiskiiruseni v(o) (tavaliselt umbes 400 pööret sekundis), lõpetatakse edasine kiirendamine ja kuul hakkab gaasikeskkonnast tingitud hõõrdumise tõttu aeglustuma. Mõõdetakse pöörlemiskiiruse languse sõltuvust ajast. Kuna magnetilisest hõljutamisest tingitud hõõrdumise võib gaasidest tingitud hõõrdumisega võrreldes arvestamata jätta, leitakse gaasirõhk p järgmisest valemist: p = π c r ρ × ln v v o kus: c – = gaasimolekulide keskmine kiirus r = kuuli raadius ρ = kuuli tihedus σ = tangentsiaalse impulsiülekande tegur (ε = 1 kuuli ideaalse kerakujulise pinna korral) t = aeg v(t) = pöörlemiskiirus peale aja t möödumist v(o) = algne pöörlemiskiirus Võrrandi võib kirjutada ka kujul: p = π c r ρ × t – t t × t n – 1 kus tn ja tn-1 on N arvu pöörete tegemiseks kulunud ajavahemikud. Need ajavahemikud järgnevad üksteisele ja tn > tn-1. Gaasimolekuli keskmist kiirust väljendab valem: c = RT π M12 kus: T = temperatuur R = universaalne gaasikonstant M = molaarmass 2. ANDMED Mis tahes eelmise meetodi abil leitud aururõhk tuleks määrata vähemalt kahel temperatuuril. Vahemikus 0–50 °C tuleks aururõhukõvera lineaarsuse kontrollimiseks määrata rõhku kolm või enam korda. 3. ARUANDLUS Katsearuanne sisaldab võimalusel järgmisi andmeid: - kasutatud meetodit, - aine täpset kirjeldust (tunnusandmed ja lisandid) ja eelneva puhastusetapi kirjeldust (kui seda on rakendatud), - vähemalt kaht aururõhu ja temperatuuri väärtust, eelistatavalt vahemikus 0–50 °C, - kõiki katseandmeid, - log p vs. 1/T kõverat, - hinnangulist aururõhu väärtust 20 või 25 °C juures. Üleminekute (oleku muutus, lagunemine) täheldamisel tuleks üles märkida järgmine teave: - ülemineku iseloom, - temperatuur, mille juures üleminek atmosfäärirõhul toimub, - aururõhk 10 ja 20 °C allpool üleminekutemperatuuri ning 10 ja 20 °C ülevalpool seda temperatuuri (välja arvatud juhul, kui üleminek toimus tahkest olekust gaasilisse). Registreerida tuleb kõik tulemuste tõlgendamist mõjutavad, eriti lisandeid ja aine füüsikalist olekut käsitlevad andmed ja märkused. 4. VIITED 1. OECD, Paris, 1981, Test Guideline 104, Decision of the Council C(81) 30 final. 2. Ambrose, D. in B. Le Neindre, B. Vodar, (Eds.): Experimental Thermodynamics, Butterworths, London, 1975, Vol. II. 3. R. Weissberger ed.: Technique of Organic Chemistry, Physical Methods of Organic Chemistry, 3rd ed. Chapter IX, Interscience Publ., New York, 1959, Vol. I, Part I. 4. Knudsen, M. Ann. Phys. Lpz., 1909, vol. 29, 1979; 1911, vol. 34, 593. 5. NF T 20-048 AFNOR (Sept. 85). Chemical products for industrial use –Determination of vapour pressure of solids and liquids within range from 10–1 to 10–5 Pa – Static method. 6. NF T 20-047 AFNOR (Sept. 85). Chemical products for industrial use – Determination of vapour pressure of solids and liquids within range from 10–3 to 1 Pa – Vapour pressure balance method. 7. ASTM D 2879-86, Standard test method for vapour pressure–temperature relationship and initial decomposition temperature of liquids by isoteniscope. 8. G. Messer, P. Röhl, G. Grosse and W. Jitschin. J. Vac. Sci. Technol.(A), 1987, vol. 5 (4), 2440. 9. Ambrose, D.; Lawrenson, I.J.; Sprake, C.H.S. J. Chem. Thermodynamics 1975, vol. 7, 1173. 10. B.F. Rordorf. Thermochimica Acta, 1985, vol. 85, 435. 11. G. Comsa, J.K. Fremerey and B. Lindenau. J. Vac. Sci. Technol., 1980, vol. 17 (2), 642. 12. G. Reich. J. Vac. Sci. Technol., 1982, vol. 20 (4), 1148. 13. J.K. Fremerey. J. Vac. Sci. Technol.(A), 1985, vol. 3 (3), 1715. A.5. PINDPINEVUS 1. MEETOD Kirjeldatud meetodid põhinevad OECD katsesuunisel (1). Meetodite tööpõhimõtted on ära toodud viites (2). 1.1. SISSEJUHATUS Kirjeldatud meetodid on ette nähtud vesilahuste pindpinevuse mõõtmiseks. Katse läbiviimiseks on kasulik teada aine lahustuvust vees, selle struktuuri, hüdrolüüsuvust ja mitsellitekke lävikontsentratsiooni. Järgmised meetodid sobivad kohaldamiseks enamikule keemilistele ainetele, olenemata nende puhtusastmest. Pindpinevust saab mõõta rõnga lahtirebimise meetodi abil ainult vesilahuste puhul, mille dünaamiline viskoossus on alla ca 200 mPa s. 1.2. MÕISTED JA ÜHIKUD Pindpinevusena käsitletakse pinna vabaentalpiat pinnaühiku kohta. Pindpinevust väljendatakse järgmistes ühikutes: N/m (SI-ühik) või mN/m (SI alamühik) 1 N/m = 103 dyn/cm 1 mN/m = 1 dyn/cm (aegunud CGS-süsteemis) 1.3. VÕRDLUSAINED Uut ainet uurides ei ole võrdlusaineid alati vaja kasutada. Neid tuleks kasutada peamiselt meetodi toimimise kontrollimiseks ja võimaldamaks võrdlust teiste meetodite abil saadud tulemustega. Viidetes (1) ja (3) on ära toodud laia pindpinevuste vahemikku hõlmavad võrdlusained. 1.4. PÕHIMÕTE Meetodite kohaselt mõõdetakse maksimaalne jõud, mida on vaja püstsuunas rakendada mõõtenõus oleva uuritava vedeliku pinnaga kokkupuutes olevale loogale või rõngale selle lahtirebimiseks pinnalt või pinnaga kokkupuutes oleva plaadi servale tekkinud kile ülestõmbamiseks. Aineid, mille lahustuvus vees on vähemalt 1 mg/l, analüüsitakse vesilahuses ainult ühel kontsentratsioonil. 1.5. KVALITEEDINÕUDED Nende meetodite täpsus ületab tõenäolised vajadused keskkonnaohtlikkuse hindamisel. 1.6. MEETODITE KIRJELDUS Valmistatakse aine lahus destilleeritud vees. Lahuse kontsentratsioon peaks olema 90 % aine küllastuskontsentratsioonist vees; kui kontsentratsioon ületab 1 g/l, kasutatakse katses kontsentratsiooni 1 g/l. Aineid, mille lahustuvus vees on alla 1 mg/l, pole vaja testida. 1.6.1. Plaadimeetod Vt ISO 304 ja NF T 73-060 (Surface active agents – determination of surface tension by drawing up liquid films). 1.6.2. Loogameetod Vt ISO 304 ja NF T 73-060 (Surface active agents – determination of surface tension by drawing up liquid films). 1.6.3. Rõngameetod Vt ISO 304 ja NF T 73-060 (Surface active agents – determination of surface tension by drawing up liquid films). 1.6.4. OECD ühtlustatud rõngameetod 1.6.4.1. Seade Mõõtmiseks sobivad müügilolevad tensiomeetrid. Need koosnevad järgmistest osadest: - liikuvast proovialusest, - dünamomeetrist, - mõõtekehast (rõngast), - mõõtmisnõust. 1.6.4.1.1. Liikuv proovialus Liikuvale proovialusele asetatakse uuritavat vedelikku sisaldav termostateeritud mõõtmisnõu. Alus kinnitatakse koos dünamomeetriga statiivile. 1.6.4.1.2. Dünamomeeter Dünamomeeter (vt joonist) paikneb proovialuse kohal. Viga jõu mõõtmisel ei tohi ületada ± 10-6 N, mis vastab veapiirile ± 0,1 mg massi mõõtmisel. Enamikul juhtudel on müügilolevate tensiomeetrite mõõteskaala kaliibritud mN/m skaalas, nii et pindpinevuse saab skaalalt lugeda otse millinjuutonites meetri kohta täpsusega 0,1 mN/m. 1.6.4.1.3. Mõõtekeha (rõngas) Rõngas on tavaliselt valmistatud 0,4 mm jämedusest plaatina-iriidiumtraadist ja selle keskmine ümbermõõt on 60 mm. Rõngas ripub horisontaalselt metallvarda ja looga otsas, mille kaudu ta on ühendatud dünamomeetriga (vt joonist). +++++ TIFF +++++ Mõõtekeha (Kõik mõõdud on väljendatud millimeetrites) 1.6.4.1.4. Mõõtmisnõu Katselahust sisaldava mõõtmisnõuna kasutatakse termostateeritud klaasnõud. Nõu ehitus peab olema selline, et katselahuse ja selle kohal oleva gaasifaasi temperatuurid jäävad katse kestel konstantseks ning proov ei aurustu. Mõõtmisnõuks sobivad silindrilised klaasnõud sisediameetriga vähemalt 45 mm. 1.6.4.2. Seadme ettevalmistamine 1.6.4.2.1. Puhastamine Klaasnõud puhastatakse hoolikalt. Vajadusel pestakse neid kuuma kroomseguga ja seejärel kontsentreeritud fosforhappega (83–98 % H3PO4 (massi järgi)), loputatakse põhjalikult kraaniveega, pestakse lõpuks bidestilleeritud veega neutraalse reaktsiooni saavutamiseni ja seejärel kuivatatakse või loputatakse osaga mõõdetavast vedelikuproovist. Rõngast loputatakse kõigepealt põhjalikult veega, et eemaldada vees lahustuvad ained, kastetakse seejärel lühikeseks ajaks kroomsegusse, pestakse siis bidestilleeritud veega neutraalse reaktsiooni saavutamiseni ja kuumutatakse lõpuks lühikest aega metanoolileegi kohal. Märkus: Kroomsegus ja fosforhappes mittelahustuvad saasteained, nt silikoonid, eemaldatakse sobiva orgaanilise lahustiga. 1.6.4.2.2. Seadme kaliibrimine Seadme kontrollimiseks kontrollitakse nullpunkti ja reguleeritakse seda nii, et seade võimaldab täpset mõõtmist mN/m skaalas. Kinnitus: Seade looditakse tensiomeetri aluse reguleerimiskruvide abil (näiteks alusel oleva loodinäidiku järgi). Nullpunkti reguleerimine: Pärast rõnga kinnitamist aparaadile ja enne selle vedelikku kastmist reguleeritakse tensiomeetri näit nulli ja kontrollitakse, et rõngas oleks vedeliku pinnaga paralleelne. Selleks võib vedelikupinda kasutada peeglina. Kaliibrimised: Seadme kaliibrimiseks võib kasutada üht kahest järgmisest meetodist: a) raskuste abil: kasutatakse rõngale asetatavaid kindla massiga (0,1–1,0 g) raskusi. Kaliibrimistegur Φa, millega kõiki seadme näitusid tuleb korrutada, leitakse võrrandi 1 abil: Φ = σrσa kus: σ = mg2bmN/m m = raskuse mass (g) g = raskuskiirendus (merepinnal 981 cm s-2) b = rõnga keskmine ümbermõõt (cm) σa = tensiomeetri näit peale raskuse asetamist rõngale (mN/m); b) vee abil: kasutatakse puhast vett, mille pindpinevus on näiteks 23 °C juures 72,3 mN/m. Selle meetodi kohaselt toimub kaliibrimine kiiremini kui massi abil, kuid alati eksisteerib oht, et vee pindpinevust mõjutavad pindaktiivsed lisandid. Kaliibrimistegur Φb, millega kõiki seadme näitusid tuleb korrutada, leitakse võrrandi 2 abil: Φ = σoσg kus: σo = vee pindpinevus (mN/m) kirjanduse andmetel σg = mõõtmisel leitud vee pindpinevus (mN/m) mõlemad samal temperatuuril. 1.6.4.3. Proovide ettevalmistamine Uuritavatest ainetest valmistatakse vajaliku kontsentratsiooniga vesilahused, kuhu ei tohi jääda lahustumatut jääki. Lahust hoitakse püsival temperatuuril (± 0,5 °C). Kuna mõõtmisnõus oleva lahuse pindpinevus muutub aja jooksul, tehakse erinevatel aegadel mitu mõõtmist ja koostatakse kõver pindpinevuse muutumise kohta ajas. Kui pindpinevus enam ei muutu, on saavutatud tasakaal. Mõõtmistulemusi mõjutavad tolm ja gaasilised lisandid. Seetõttu tuleb katsed teha suletud kambris. 1.6.5. Katsetingimused Mõõtmised tehakse ligikaudu 20 °C juures ja temperatuuri reguleeritakse ± 0,5 °C täpsusega. 1.6.6. Katse tegemine Mõõdetavad lahused viiakse põhjalikult puhastatud mõõtmisnõusse, vältides hoolikalt vahutamist, ja mõõtmisnõu paigutatakse katseseadmesse proovialusele. Proovialust mõõtmisnõuga tõstetakse, kuni rõngas on allpool mõõdetava lahuse pinda. Seejärel lastakse proovialust järk-järgult ühtlaselt allapoole (kiirusega ligikaudu 0,5 cm/min), eemaldades rõngast pinnast kuni maksimaalse tõmbejõu saavutamiseni. Rõnga külge kinnitunud vedelikukiht ei tohi sellest eralduda. Peale mõõtmiste lõppu viiakse rõngas jälle allapoole vedeliku pinda ja korratakse mõõtmisi, kuni jõutakse konstantsete pindpinevuse väärtusteni. Iga mõõtmise juures registreeritakse lahuse mõõtmisnõusse viimisest möödunud aeg. Näidud võetakse maksimaalse rõnga vedelikupinnast lahtirebimiseks vajaliku jõu juures. 2. ANDMED Pindpinevuse arvutamiseks tuleb seadme näit (mN/m) korrutada kaliibrimisteguriga Φa või Φb (sõltuvalt kasutatud kaliibrimismeetodist). Nii saadakse väärtus, mis on ainult ligikaudne ja vajab seega korrigeerimist. Harkins ja Jordan (4) on empiiriliselt kindlaks määranud rõngameetodi abil määratud pindpinevuse väärtuste parandustegurid, mis sõltuvad rõnga mõõtmetest, vedeliku tihedusest ja pindpinevusest. Kuna Harkinsi ja Jordani tabelitest iga mõõtmise jaoks eraldi parandustegurite leidmine vesilahuste pindpinevuse arvutamiseks on väga töömahukas, võib kasutada lihtsustatud meetodit, kus parandatud pindpinevuse väärtused loetakse otse tabelist. (Tabeliväärtuste vahele jäävate näitude puhul kasutatakse interpolatsiooni). TABEL: MÕÕDETUD PINDPINEVUSTE PARANDUSED Ainult vesilahuste jaoks, ρ ≡ 1 g/cm3 R = 9,55 mm (rõnga keskmine raadius) r = 0,185 mm (rõngatraadi raadius) Katseliselt mõõdetud väärtus (mN/m) | Parandatud väärtus (mN/m) | Kaliibrimine raskustega (vt 1.6.4.2.2a)) | Kaliibrimine veega (vt 1.6.4.2.2b)) | 20 | 16,9 | 18,1 | 22 | 18,7 | 20,1 | 24 | 20,6 | 22,1 | 26 | 22,4 | 24,1 | 28 | 24,3 | 26,1 | 30 | 26,2 | 28,1 | 32 | 28,1 | 30,1 | 34 | 29,9 | 32,1 | 36 | 31,8 | 34,1 | 38 | 33,7 | 36,1 | 40 | 35,6 | 38,2 | 42 | 37,6 | 40,3 | 44 | 39,5 | 42,3 | 46 | 41,4 | 44,4 | 48 | 43,4 | 46,5 | 50 | 45,3 | 48,6 | 52 | 47,3 | 50,7 | 54 | 49,3 | 52,8 | 56 | 51,2 | 54,9 | 58 | 53,2 | 57,0 | 60 | 55,2 | 59,1 | 62 | 57,2 | 61,3 | 64 | 59,2 | 63,4 | 66 | 61,2 | 65,5 | 68 | 63,2 | 67,7 | 70 | 65,2 | 69,9 | 72 | 67,2 | 72,0 | 74 | 69,2 | — | 76 | 71,2 | — | 78 | 73,2 | — | Tabel on koostatud Harkins-Jordani paranduste põhjal. Tabel on sarnane DIN standardi (DIN 53914) tabeliga vee ja vesilahuste jaoks (tihedus ρ = 1 g/cm3) ja kehtib müügilolevate rõngaste kohta mõõtmetega R = 9,55 mm (rõnga keskmine raadius) ja r = 0,185 mm (rõngatraadi raadius). Tabelis on esitatud peale raskuste või veega kaliibrimist mõõdetud pindpinevuse väärtuste ka parandatud väärtused. Pindpinevuse võib arvutada ka ilma eelneva kaliibrimiseta, kasutades järgmist valemit: σ = f × F4 π R kus: F = dünamomeetriga kile katkemisel mõõdetud jõud R = rõnga raadius f = parandustegur (1) 3. ARUANDLUS 3.1. KATSEARUANNE Katsearuanne sisaldab võimalusel järgmisi andmeid: - kasutatud meetodit, - kasutatud vee või lahuse iseloomu, - aine täpset kirjeldust (tunnusandmeid ja lisandeid), - mõõtmistulemusi: pindpinevuse väärtused, sh kõik üksiktulemused ja nende aritmeetiline keskmine ning parandatud keskmine (mis arvestab nii seadmetest tulenevat parandustegurit kui ka parandustabelit), - lahuse kontsentratsiooni, - katsetemperatuuri, - lahuse vanust, st aega lahuse valmistamise ja mõõtmise vahel, - pindpinevuse sõltuvust lahuse mõõtmisnõusse viimisest möödunud ajast, - registreerida tuleb kõik tulemuste tõlgendamist mõjutavad, eriti lisandeid ja aine füüsikalist olekut käsitlevad andmed ja märkused. 3.2. TULEMUSTE TÕLGENDAMINE Arvestades, et destilleeritud vee pindpinevus on 20 °C juures 72,75 mN/m, tuleks ained, mille pindpinevus käesoleva meetodi abil mõõtes on alla 60 mN/m, lugeda pindaktiivseteks aineteks. 4. VIITED 1. OECD, Paris, 1981, Test Guideline 115, Decision of the Council C(81) 30 final. 2. R. Weissberger ed.: Technique of Organic Chemistry, Physical Methods of Organic Chemistry, 3rd ed., Interscience Publ., New York, 1959, Vol. I, Part I, Chapter XIV. 3. Pure Appl. Chem., 1976, vol. 48, 511. 4. Harkins, W.D., Jordan, H.F., J. Amer. Chem. Soc., 1930, vol. 52, 1751. A.6. LAHUSTUVUS VEES 1. MEETOD Kirjeldatud meetodid põhinevad OECD katsesuunisel (1). 1.1. SISSEJUHATUS Katse läbiviimiseks on kasulik teada aine struktuuri, aururõhku, dissotsiatsioonikonstanti ja hüdrolüüsuvuse pH-sõltuvust. Ükski meetod ei hõlma kogu vees lahustuvuste vahemikku. Kaks allpool kirjeldatud meetodit hõlmavad kogu lahustuvuste vahemiku, kuid ei ole kohaldatavad lenduvatele ainetele: - üht neist, mis on kohaldatav madala lahustuvusega (< 10-2 g/l) puhastele, vees stabiilsetele ainetele, nimetatakse "kolonn-elueerimismeetodiks", - teist, mis on kohaldatav kõrgema lahustuvusega (> 10-2 g/l) puhastele, vees stabiilsetele ainetele, nimetatakse "kolvimeetodiks". Testaine lahustuvus vees võib lisandite mõjul oluliselt muutuda. 1.2. MÕISTED JA ÜHIKUD Aine lahustuvus vees on selle küllastuskontsentratsioon vees antud temperatuuril. Lahustuvust vees väljendatakse massiühikutes lahuse ruumala kohta. Lahustuvuse SI-ühik on kg/m3 (kasutada võib ka gramme liitris). 1.3. VÕRDLUSAINED Uut ainet uurides ei ole võrdlusaineid alati vaja kasutada. Neid tuleks kasutada peamiselt meetodi toimimise kontrollimiseks ja võimaldamaks võrdlust teiste meetodite abil saadud tulemustega. 1.4. KATSEMEETODI PÕHIMÕTE Küllastuskontsentratsiooni saavutamiseks vajalik ligikaudne proovi kogus ja aeg tuleks varem kindlaks teha lihtsas eelkatses. 1.4.1. Kolonn-elueerimismeetod Meetodi aluseks on testaine veega elueerimine mikrokolonnist, mis on täidetud testaine liiaga kaetud inertse tugiaine, nagu klaashelmeste või liivaga. Lahustuvus vees määratakse siis, kui eluaadi massikontsentratsioon on konstantne. Kontsentratsioon vs. aeg kõveral on see nähtav platoona. 1.4.2. Kolvimeetod Selle meetodi kohaselt lahustatakse aine (tahked ained peavad olema peenestatud) vees katsetemperatuurist mõnevõrra kõrgemal temperatuuril. Küllastumise saabumisel segu jahutatakse ja hoitakse katsetemperatuuril, segades seda tasakaalu saavutamiseks piisava aja jooksul. Mõõtmist võib alustada ka kohe katsetemperatuuril, kui sobivate proovide põhjal on teada, et küllastustasakaal on saavutatud. Järgnevalt määratakse sobiva analüüsimeetodi abil aine massikontsentratsioon vesilahuses, mis ei tohi sisaldada lahustumata osakesi. 1.5. KVALITEEDINÕUDED 1.5.1. Korratavus Kolonn-elueerimismeetodil võib saavutada korratavuse < 30 %, kolvimeetodil peaks see olema < 15 %. 1.5.2. Tundlikkus Sõltub analüüsimeetodist, kuid määrata saab massikontsentratsioone kuni 10-6 g/l. 1.6. MEETODI KIRJELDUS 1.6.1. Katsetingimused Eelistatav katsetemperatuur on 20 ± 0,5 °C. Kui eeldatakse võimalikku lahustuvuse sõltuvust temperatuurist (> 3 °C kohta), tuleks mõõtmised teha lisaks veel kahel temperatuuril, vähemalt 10 °C algselt valitud temperatuurist kõrgemal ja madalamal. Temperatuuri tuleks sellisel juhul reguleerida täpsusega ± 0,1 °C. Valitud temperatuuri tuleks aparatuuri kõigis olulistes osades konstantsena hoida. 1.6.2. Eelkatse Umbes 0,1 g proovile (tahked ained peavad olema peenestatud) 10 ml klaaskorgiga silindris lisatakse toatemperatuuril järjest suuremad kogused destilleeritud vett vastavalt alltoodud tabelile: 0,1 g lahustuv "x" ml vees | 0,1 | 0,5 | 1 | 2 | 10 | 100 | > 100 | Ligikaudne lahustuvus (g/l) | > 1000 | 1000–2 00 | 200–100 | 100–50 | 50–10 | 10–1 | < 1 | Peale iga näidatud veekoguse lisamist loksutatakse segu tugevasti 10 minutit ja kontrollitakse visuaalselt lahustumata proovijääkide olemasolu. Kui proov või osa sellest pärast 10 ml vee lisamist ei lahustu, tuleb katset 100 ml mõõtesilindris suuremate veekogustega korrata. Madalamatel lahustuvustel võib aine lahustumiseks vajalik aeg olla oluliselt pikem (aega tuleks anda vähemalt 24 h). Ligikaudne lahustuvus on tabelis esitatud selle lisatud vee mahu all, mille juures proov täielikult lahustub. Kui aine ikka lahustumatu näib, tuleks lahustumiseks jätta rohkem kui 24 h (maksimaalselt 96 h) või segu edasi lahjendada, et veenduda, kas tuleks kasutada kolonn-elueerimis- või kolvimeetodit. 1.6.3. Kolonn-elueerimismeetod 1.6.3.1. Tugiaine, lahusti ja eluent Kolonn-elueerimismeetodi puhul kasutatav tugiaine peab olema inertne. Materjalidest on võimalik kasutada klaashelmeid ja liiva. Tugiaine katmisel testainega tuleks kasutada sobivat analüüsipuhast lahustit. Eluendina tuleks kasutada vett, mis on bidestilleeritud klaas- või kvartsseadmes. Märkus: Otse orgaanilisest ioonvahetist pärit vett kasutada ei tohi. 1.6.3.2. Tugiaine katmine Kaalutakse ligikaudu 600 mg tugiainet ja viiakse see 50 ml ümarkolbi. Sobiv kaalutis testainet lahustatakse valitud lahustis. Sobiv kogus saadud lahust lisatakse tugiainele. Lahusti tuleb täielikult aurustada, nt rootoraurutis, vastasel juhul tugiaine veega küllastumist ei saavutata jaotumisefektide tõttu tugiaine pinnal. Tugiaine katmisest võib tekkida probleeme (vigased tulemused) juhul, kui testaine ladestub tugiaine pinnale õli või eraldi kristalse faasina. Probleemi tuleks katseliselt uurida ja tulemuste üksikasjad registreerida. Kaetud tugiainet lastakse umbes kaks tundi ligikaudu 5 ml vees seista ja viiakse suspensioon seejärel mikrokolonni. Teine võimalus on valada kuiv kaetud tugiaine veega täidetud mikrokolonni ja lasta sellel umbes kaks tundi tasakaalustuda. Katsemenetlus: Ainet võib tugiainelt elueerida kahel erineval moel: - tsirkulatsioonpumbaga (vt joonist 1), - ühtlustava anumaga (vt joonist 4). 1.6.3.3. Kolonn-elueerimismeetod tsirkulatsioonpumbaga Seade Joonisel 1 on skemaatiliselt kujutatud tüüpiline süsteem. Sobiv mikrokolonn on näidatud joonisel 2, ehkki sobiv on ka mis tahes muude mõõtmetega kolonn eeldusel, et täidetud on reprodutseeritavuse ja tundlikkuse kriteeriumid. Kolonni peas olev vaba ruum peab olema nii suur, et mahutab eeljooksu jaoks kolonni täitmiseks vajaliku vee vähemalt viiekordse ruumala ja sinna saab paigutada vähemalt 5 proovi. Seda vaba ruumi võib ka vähendada, kui lisandite kõrvaldamiseks kuluv viis kolonnitäit eluaati kompenseeritakse. Kolonn tuleks ühendada tsirkulatsioonpumbaga, mis tagab voolukiiruse umbes 25 ml/h. Pump ühendatakse polütetrafluoretüleen- (PTFE) ja/või klaasühenduste abil. Kolonnist ja pumbast koosneva seadme korral peab olema ette nähtud võimalus eluaadiproovide võtmiseks ning kolonni peas oleva vaba ruumi rõhu võrdsustamiseks atmosfäärirõhuga. Kolonni täidis toetub väikesele (5 mm) klaasvillast korgile, mis filtreerib ühtlasi välja osakesed. Tsirkulatsioonpumbana võib kasutada näiteks peristaltilist või membraanpumpa (hoolikalt tuleb vältida torustiku materjaliga seotud saastust ja/või absorptsiooni). Mõõtmisprotseduur Käivitatakse vool läbi kolonni. Soovitatav on kasutada ligikaudset voolukiirust 25 ml/h (kirjeldatud kolonni puhul vastab see 10 kolonnitäiele tunnis). Vähemalt esimesed viis kolonnitäit väljavoolu kõrvaldatakse vees lahustuvate lisandite eemaldamiseks. Seejärel lastakse tsirkulatsioonpumbal töötada tasakaalu saavutamiseni, st senikaua, kuni viie järjestikuse proovi kontsentratsioonide juhuslikud erinevused ei ületa ± 30 %. Nende proovide vahelised ajavahemikud peaksid vastama ajale, mis kulub vähemalt 10 kolonnitäiel eluendil kolonni läbimiseks. 1.6.3.4. Kolonn-elueerimismeetod ühtlustava anumaga Seade (vt jooniseid 4 ja 3) Ühtlustav anum: ühtlustav anum ühendatakse PTFE torudega ühendatud lihvühenduse abil. Soovitatav on kasutada ligikaudset voolukiirust 25 ml/h. Koguda tuleks järjestikusi eluaadifraktsioone ja neid valitud meetodi abil analüüsida. Mõõtmisprotseduur Aine lahustuvus vees määratakse nende fraktsioonide põhjal eluaadi keskjooksust, mille kontsentratsioonid jäävad vähemalt viie järjestikuse proovi kestel konstantseks (± 30 %). Mõlemal juhul (nii tsirkulatsioonpumba kui ka ühtlustava anuma kasutamisel) tehakse ka teine katse esimesest poole madalama voolukiirusega. Kui mõlema katse tulemused kokku langevad, on katse rahuldavalt sooritatud, kui aga madalamal voolukiirusel mõõdetakse kõrgem näiline lahustuvus, tuleb voolukiirust järjest poole võrra vähendada senikaua, kuni kahel järjestikusel katsel leitakse ühesugune lahustuvus. Mõlemal juhul (nii tsirkulatsioonpumba kui ka ühtlustava anuma kasutamisel) tuleb eluaadifraktsioonides kontrollida Tyndalli efekti (valguse hajumise) abil kolloidmaterjali olemasolu. Kolloidosakeste olemasolul tulemusi ei arvestata ja katset korratakse paremate filtreerivate omadustega kolonniga. Kõigi proovide pH registreeritakse. Järjestikused katsed tuleks teha samal temperatuuril. 1.6.4. Kolvimeetod 1.6.4.1. Seade Kolvimeetodi kasutamisel on vaja järgmisi vahendeid: - tavalisi labori klaastarvikuid ja seadmeid, - seadet lahuste segamiseks konstantsetel termostateeritud temperatuuridel, - tsentrifuugi (eelistatavalt termostateeritud), kui seda on vaja tööks emulsioonidega ning - analüüsiseadmeid. 1.6.4.2. Mõõtmisprotseduur Soovitud ruumala vee küllastamiseks vajalik ainekogus määratakse eelkatse abil. Vajalik veekogus sõltub analüüsimeetodist ja lahustuvuste vahemikust. Kolme klaaskorgiga klaasnõusse (nt tsentrifuugiklaasidesse või kolbidesse) kaalutakse igaühte umbes viiekordne eespool määratud ainekogus. Igasse nõusse lisatakse valitud veekogus ja suletakse nõu tihedalt. Seejärel segatakse suletud nõusid 30 °C juures. (Kasutada tuleks konstantsel temperatuuril töötavat loksutit või segajat, nt magnetsegajat termostateeritud veevanniga.) Ühe päeva möödumisel võetakse üks nõu ja tasakaalustatakse seda aeg-ajalt loksutades 24 h katsetemperatuuril. Nõu sisu tsentrifuugitakse seejärel katsetemperatuuril ja määratakse seejärel selges veefaasis sobiva analüüsimeetodi abil testaine kontsentratsioon. Ülejäänud kaks nõud läbivad vastavalt kahe- ja kolmepäevase 30 °C juures tasakaalustamise järel sama töötluse. Kui vähemalt kahe järjestikuse nõu mõõtmisel saadud kontsentratsioonid nõutava reprodutseeritavuse piires kokku langevad, on katse rahuldavalt sooritatud. Kui esimese, teise ja kolmanda nõu mõõtmisel saadud väärtused kalduvad kasvama, tuleb katset pikemate tasakaalustamisperioodidega korrata. Katse võib läbi viia ka ilma eelinkubeerimiseta 30 °C juures. Küllastustasakaalu saavutamise kiiruse hindamiseks võetakse proove senikaua, kuni segamisaeg enam katselahuse kontsentratsiooni ei mõjuta. Kõigi proovide pH registreeritakse. 1.6.5. Analüüs Määramisel eelistatakse spetsiifilisi määramismeetodeid, kuna juba väikesed lisandikogused võivad mõõdetud lahustuvuse väärtuses anda suure vea. Sellised meetodid on näiteks gaas- ja vedelikkromatograafia, tiitrimismeetodid, fotomeetrilised meetodid ja voltampermeetrilised meetodid. 2. ANDMED 2.1. KOLONN-ELUEERIMISMEETOD Iga katse puhul tuleks välja arvutada vähemalt viie järjestikuse, küllastusplatool võetud proovi keskmine väärtus ning standardhälve. Tulemused tuleks väljendada massiühikutes lahuse ruumala kohta. Võrreldakse kahe erineva voolukiirusega katse tulemusi ja nende korratavus peaks olema alla 30 %. 2.2. KOLVIMEETOD Esitada tuleks kõigi kolme kolvi puhul saadud tulemused; konstantseks loetud tulemused (korratavusega alla 15 %) tuleks keskmistada ja väljendada massiühikutes lahuse ruumala kohta. Selleks võib olla vaja teisendada massiühikud ruumalaühikuteks, kasutades tihedust, kui lahustuvus on väga kõrge (> 100 g/l). 3. ARUANDLUS 3.1. KOLONN-ELUEERIMISMEETOD Katsearuanne sisaldab võimalusel järgmisi andmeid: - eelkatse tulemusi, - aine täpset kirjeldust (tunnusandmeid ja lisandeid), - kõigi proovide kontsentratsiooni, voolukiirust ja pH-d, - iga katse kohta vähemalt viie küllastusplatool võetud proovi keskväärtusi ja standardhälbeid, - kahe järjestikuse, kriteeriumidele vastava katse keskmist väärtust, - vee temperatuuri küllastamisprotsessis, - kasutatud analüüsimeetodit, - kasutatud tugiaine iseloomu, - tugiaine katmisega seotud andmeid, - kasutatud lahustit, - andmeid aine mis tahes keemilise ebastabiilsuse kohta katse ja kasutatud meetodi tingimustes, - kõiki tulemuste tõlgendamist mõjutavaid, eriti lisandeid ja aine füüsikalist olekut käsitlevaid andmeid. 3.2. KOLVIMEETOD Katsearuanne sisaldab võimalusel järgmisi andmeid: - eelkatse tulemusi, - aine täpset kirjeldust (tunnusandmeid ja lisandeid), - iga üksiku analüüsi tulemust ja tulemuste keskmist, juhul kui ühe kolvi kohta tehti mitu mõõtmist, - kõigi proovide pH-d, - erinevate, kokkulangevaid tulemusi andnud kolbide puhul mõõdetud tulemuste keskväärtusi, - katsetemperatuuri, - kasutatud analüüsimeetodit, - andmeid aine mis tahes keemilise ebastabiilsuse kohta katse ja kasutatud meetodi tingimustes, - kõiki tulemuste tõlgendamist mõjutavaid, eriti lisandeid ja aine füüsikalist olekut käsitlevaid andmeid. 4. VIITED 1. OECD, Paris, 1981, Test Guideline 105, Decision of the Council C(81) 30 final. 2. NF T 20-045 (AFNOR) (Sept. 85). Chemical products for industrial use – Determination of water solubility of solids and liquids with low solubility – Column elution method. 3. NF T 20-046 (AFNOR) (Sept. 85). Chemical products for industrial use – Determination of water solubility of solids and liquids with high solubility – Flask method. A.8. JAOTUSTEGUR 1. MEETOD Kirjeldatud "loksutamismeetod" põhineb OECD katsesuunisel (1). 1.1. SISSEJUHATUS Katse läbiviimiseks on kasulik teada aine struktuuri ja dissotsiatsioonikonstanti, lahustuvust vees, hüdrolüüsuvust, lahustuvust oktanoolis ja pindpinevust. Sooli moodustavate ainete puhul tuleks mõõtmisi teha ainult vabas olekus ainega (vabal happel või vabal alusel), mis saadakse sobiva puhverlahuse kasutamisel pH-ga vähemalt ühe ühiku võrra alla (vaba happe saamiseks) või üle (vaba aluse saamiseks) vastava pK. Katsemeetod sisaldab kaht eraldi protseduuri: loksutamismeetodit ja kõrge eraldusvõimega vedelikkromatograafiat (HPLC). Esimest meetodit kasutatakse ainetel log POW (definitsioone vt allpool) väärtusega vahemikus 2–4, viimast ainetel log POW väärtusega vahemikus 0–6. Enne kummagi katseprotseduuri rakendamist tuleks eelnevalt kindlaks teha jaotusteguri hinnanguline väärtus. Loksutamismeetodit saab kasutada ainult puhaste, vees ja oktanoolis lahustuvate ainete puhul. Seda ei saa kasutada pindaktiivsete ainete korral (viimaste puhul tuleks esitada arvutuslikult leitud väärtus või hinnanguline väärtus, mis on leitud üksikute lahustuvuste põhjal oktanoolis ja vees). HPLC meetodit ei saa kasutada tugevate hapete ega aluste, metallikomplekside, pindaktiivsete ainete ega eluendiga reageerivate ainete puhul. Nende ainete korral tuleks esitada arvutuslikult leitud väärtus või hinnanguline väärtus, mis on leitud üksikute lahustuvuste põhjal oktanoolis ja vees). HPLC meetod on katseühendis olevate lisandite suhtes vähem tundlik kui loksutamismeetod. Sellele vaatamata võivad lisandid tulemuste tõlgendamise keeruliseks muuta, kuna piike ei saa enam kindlalt identifitseerida. Eristamatute piikidega segude puhul tuleks esitada log P ülemine ja alumine piir. 1.2. MÕISTED JA ÜHIKUD Jaotustegur (P) on määratletud lahustunud aine tasakaalukontsentratsioonide (ci) suhtena kahest praktiliselt segunematust lahustist koosnevas kahefaasilises süsteemis. Oktanooli ja vee puhul: P = COktanoolCvesi Jaotustegur (P) on seega kahe kontsentratsiooni suhe ja seda väljendatakse harilikult kümnendlogaritmina (log P). 1.3. VÕRDLUSAINED Loksutamismeetod Uut ainet uurides ei ole võrdlusaineid alati vaja kasutada. Neid tuleks kasutada peamiselt meetodi toimimise kontrollimiseks ja võimaldamaks võrdlust teiste meetodite abil saadud tulemustega. HPLC meetod Ühendi HPLC mõõtmistulemuste ja tema P väärtuse vastavuse leidmiseks tuleb koostada vähemalt 6 punktiga kaliibrimiskõver telgedes log P vs HPLC mõõtmistulemused. Sobivad võrdlusained peab valima analüüsi sooritaja. Võimalusel peaks üks võrdlusühend olema testainest kõrgema ja üks madalama POW väärtusega. Log P väärtustel alla 4 piisab kaliibrimiseks loksutamismeetodil saadud andmetest. Log P väärtustel üle 4 võib kaliibrimiseks kasutada kirjanduses esitatud andmeid, kui need on kooskõlas arvutuslikult leitud väärtustega. Suurema täpsuse huvides on eelistatav kasutada testainele struktuuriliselt lähedasi võrdlusühendeid. Kirjandusest on paljude ainerühmade kohta võimalik leida ulatuslikke andmekogumeid log POW väärtustega (2), (3). Kui sarnase struktuuriga ühendite jaotustegurite kohta andmed puuduvad, võib kasutada vähem spetsiifilist kaliibrimist muude võrdlusühenditega. Liites 2 esitatakse soovitatavate võrdlusainete ja nende POW väärtuste nimekiri. 1.4. PÕHIMÕTE 1.4.1. Loksutamismeetod Jaotusteguri määramiseks tuleb saavutada kõigi süsteemi vastastiktoimes olevate komponentide tasakaal ja määrata siis kummaski faasis lahustunud ainete kontsentratsioonid. Selleteemalise kirjanduse põhjal on selleks võimalik kasutada mitmeid erinevaid meetodeid; nt kaks faasi segatakse põhjalikult ja eraldatakse seejärel uuritava aine tasakaalukontsentratsiooni määramiseks. 1.4.2. HPLC meetod HPLC jaoks kasutatakse müügilolevaid analüütilisi kolonne, mille täidiseks on pikkade (nt C8, C18) silikageeliga seotud süsivesinikahelatega tahke faas. Seesugusesse kolonni süstitud kemikaalid liiguvad selles erinevate kiirustega, kuna jaotuvad liikuva faasi ja statsionaarse süsivesinikfaasi vahel erinevalt. Kemikaalide segud elueeruvad oma hüdrofoobsuse järjekorras – vees lahustuvad kemikaalid elueeruvad esimesena ja rasvlahustuvad viimasena, olenevalt oma süsivesinik-vesi jaotustegurist. Nii on retentsiooniaega sellises (pöördfaasilises) kolonnis võimalik seostada oktanool/vesi jaotusteguriga. Jaotustegur leitakse mahtuvustegurist k, mille valem on järgmine: k = t – t 0t0 kus tR = testaine retentsiooniaeg ja t0 = keskmine aeg, mille jooksul lahustimolekul läbib kolonni (surnud aeg). Kvantitatiivne analüüs pole vajalik, määrata tuleb ainult retentsiooniajad. 1.5. KVALITEEDINÕUDED 1.5.1. Korratavus Loksutamismeetod Leitava jaotusteguri täpsuse tagamiseks tehakse kordusmõõtmised kolmedel erinevatel katsetingimustel, erineva ainekoguse ja erineva lahustite mahu suhtega. Korduskatsetel määratud jaotusteguri väärtused peaksid logaritmina väljendatuna ± 0,3 ühiku täpsusega kokku langema. HPLC meetod Mõõtmistulemuste usaldusväärsuse tõstmiseks tuleks teha kordusmõõtmised. Üksikutel mõõtmistel määratud log P väärtused peaksid ± 0,1 ühiku täpsusega kokku langema. 1.5.2. Tundlikkus Loksutamismeetod Meetodi mõõtepiirkonna määrab kasutatava analüüsimeetodi avastamispiir. See peaks võimaldama määrata log POW väärtused vahemikus 2–4 (mõningatel tingimustel võib ülemist piiri nihutada kuni log POW väärtuseni 5) eeldusel, et lahustunud aine kontsentratsioon kummaski faasis ei ületa 0,01 mooli liitris. HPLC meetod HPLC meetod võimaldab määrata jaotusteguri log POW vahemikus 0–6. Üldjuhul langeb selle meetodi abil määratud jaotusteguri logaritmiline väärtus ± 1 ühiku täpsusega kokku loksutamismeetodi abil leitud väärtusega. Tüüpilisi vastavusi võib leida kirjandusest (4), (5), (6), (7), (8). Suurem täpsus on tavaliselt saavutatav sarnase struktuuriga võrdlusühendite kasutamisel (9). 1.5.3. Spetsiifilisus Loksutamismeetod Nernsti jaotusseadus kehtib ainult konstantsel temperatuuril, rõhul ja pH-l ning ainult lahjendatud lahustes. See kehtib ainult puhta, kahe puhta lahusti vahel dispergeeritud aine puhul. Kui ühes või mõlemas faasis on samal ajal mitu lahustunud ainet, võib see tulemusi mõjutada. Lahustunud molekulide dissotsieerumise või assotsieerumisega kaasnevad samuti kõrvalekalded Nernsti jaotusseadusest. Kõrvalekalded väljenduvad sõltuvuse tekkes jaotusteguri ja lahuse kontsentratsiooni vahel. Paljude tulemust mõjutavate tasakaalude tõttu ei tohiks seda katsemeetodit dissotsieeruvatel ühenditel vastava paranduseta kasutada. Selliste ühendite puhul tuleks kaaluda puhverlahuse kasutamist vee asemel; puhvri pH peaks vähemalt 1 ühiku võrra erinema aine pKa väärtusest ja arvesse tuleks võtta selle pH mõju antud keskkonnale. 1.6. MEETODI KIRJELDUS 1.6.1. Jaotusteguri esialgne hindamine Jaotustegurit on eelistatav hinnata arvutuslikult (vt liidet 1) või testaine lahustuvuse suhte põhjal puhastes lahustites (10). 1.6.2. Loksutamismeetod 1.6.2.1. Lahustite ettevalmistamine Oktanool: jaotusteguri määramisel tuleks kasutada analüüsipuhast lahustit. Vesi: kasutada tuleks vett, mis on bidestilleeritud klaas- või kvartsseadmes. Dissotsieeruvate ühendite puhul tuleks vee asemel kasutada puhverlahuseid, juhul kui see on õigustatud. Märkus: Otse ioonvahetist pärinevat vett kasutada ei tohi. 1.6.2.1.1. Lahustite eelküllastamine Enne jaotustegur määramist tuleks lahustitesüsteemi faasid katsetemperatuuril loksutades üksteise suhtes küllastada. Praktiline lahendus selleks on panna analüüsipuhas oktanool ja vesi kumbki suures pudelis piisava koguse teise lahustiga 24 tunniks mehaanilisele loksutile ja lasta neil seejärel seista faaside eraldumise ja küllastumiseni. 1.6.2.1.2. Katseks valmistumine Kahefaasilise süsteemi kogumaht peaks katseanuma peaaegu täielikult täitma. See aitab vältida kadusid lendumise kaudu. Kasutatavate mahtude suhe ja ainekogused sõltuvad järgmistest asjaoludest: - esialgsest hinnangulisest jaotusteguri väärtusest (vt eespool), - analüüsiks vajalikuks minimaalsest testaine kogusest ning - kontsentratsioonipiirangust 0,01 mol/l kummaski faasis. Sooritatakse kolm katset. Esimeses kasutatakse arvutatud oktanooli-vee suhet, teises jagatakse see suhe kahega ja kolmandas korrutatakse see suhe kahega (nt 1:1, 1:2, 2:1). 1.6.2.1.3. Testaine Valmistatakse põhilahus veega eelküllastatud oktanoolis. Põhilahuse kontsentratsioon tuleks enne selle jaotusteguri mõõtmisel kasutamist täpselt kindlaks määrata. Lahust tuleks säilitada tingimustes, mis tagavad selle stabiilsuse. 1.6.2.2. Katsetingimused Katsetemperatuuri tuleks hoida konstantsena (± 1 °C) ja see peaks jääma vahemikku 20–25 °C. 1.6.2.3. Mõõtmisprotseduur 1.6.2.3.1. Jaotustasakaalu saavutamine Kõigi katsetingimuste jaoks tuleks kahes eksemplaris ette valmistada vajalikud mõlema lahusti kaalutised koos vajaliku koguse põhilahusega. Oktanoolifaase tuleks mõõta mahu järgi. Katseanumaid tuleks loksutada kas sobival loksutil või käsitsi. Tsentrifuugiklaasi kasutamisel on seda soovitatav kiiresti 180° ümber oma risttelje pöörata, nii et sissejäänud õhk tõuseb läbi mõlema faasi. Kogemused on näidanud, et tavaliselt piisab jaotustasakaalu saavutamiseks 50 sellisest pöördest. Kindluse mõttes on soovitatav rakendada 100 pööret viie minuti jooksul. 1.6.2.3.2. Faaside eraldamine Vajadusel tuleks segu faaside eraldamiseks tsentrifuugida. Seda tuleks teha toatemperatuuril hoitavas laboritsentrifuugis; mit