實(shí)驗(yàn)1天平的稱量練習(xí)

1、實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 1 天平的稱量練習(xí)天平的稱量練習(xí)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?1熟練掌握托盤(pán)天平的使用方法。 2學(xué)習(xí)分析天平和電子天平的使用方法。 3學(xué)會(huì)用直接法和減量法稱量樣品。二、天平的構(gòu)造及工作原理二、天平的構(gòu)造及工作原理（一）托盤(pán)天平 托盤(pán)天平是實(shí)驗(yàn)室粗稱藥品和物品不可缺少的稱量?jī)x器，其最大稱量（最小準(zhǔn)稱量）為1000g（lg）、500g（0.5g）、200g（0.2g）、100g（0.1g）。 托盤(pán)天平構(gòu)造如圖31所示，通常橫梁架在底座上，橫梁中部有指針與刻度盤(pán)相對(duì)，據(jù)指針在刻度盤(pán)上左右擺動(dòng)情況，判斷天平是否平衡，并給出稱量量。橫梁左右兩邊上邊各有一秤盤(pán)，用來(lái)放置試樣（左）和砝碼（右）。 圖3

2、1 托盤(pán)天平 由天平構(gòu)造顯而易見(jiàn)其工作原理是杠桿原理，橫梁平衡時(shí)力矩相等，若兩臂長(zhǎng)相等則砝碼質(zhì)量就與試樣質(zhì)量相等。（二）分析天平（二）分析天平 分析天平是指具有較高靈敏度、最大稱量量在200g以下的精密天平。常見(jiàn)的一類精密天平是無(wú)光學(xué)讀數(shù)裝置的空氣阻尼天平，也稱普通標(biāo)牌天平;另一類是具有光學(xué)讀數(shù)裝置的等臂、不等臂電光天平，也稱為微分標(biāo)牌天平。其稱量加砝碼方式又分為全自動(dòng)機(jī)械加碼和半自動(dòng)機(jī)械加碼兩種?，F(xiàn)以實(shí)驗(yàn)室常用的半自動(dòng)機(jī)械加碼等臂天平為例，介紹分析天平的原理、結(jié)構(gòu)和使用方法。 1天平的稱量原理和分級(jí)天平的稱量原理和分級(jí) 半自動(dòng)機(jī)械加碼天平是根據(jù)杠桿原理設(shè)計(jì)制造的。 表31 天平的精度與級(jí)別天

3、平級(jí)別12345678910精度11072107510711062106510611052105510511042天平的構(gòu)造天平的構(gòu)造 等臂半自動(dòng)機(jī)械加碼電光天平是實(shí)驗(yàn)室常用天平。圖32是它的正面圖，其主要部件如下： 我國(guó)通常以天平的標(biāo)牌分度值（或稱名義分度值）與其最大載荷之比值劃分天平的精度（標(biāo)牌分度值與最大載荷之比）等級(jí)。共分為十級(jí)，見(jiàn)表31。圖32 精密天平結(jié)構(gòu)示意圖1橫梁；2平衡螺絲；3吊耳；4指針；5支點(diǎn)刀；6框罩；7環(huán)碼；8加碼指數(shù)盤(pán)；9支柱；10托葉；11阻尼筒；12光屏；13托盤(pán)；14盤(pán)托；15水平調(diào)整腳；16減震腳墊；17升降鈕（1）橫梁 由鋁合金制成，梁上裝有三塊三棱形瑪瑙

4、刀，其中一塊在梁中間，刀口向下，稱支點(diǎn)刀。在梁兩邊，距支點(diǎn)刀等距離處各裝一塊，刀口向上，稱承重刀。三刀口須處同一水平線上。梁兩邊對(duì)稱孔內(nèi)各裝有調(diào)節(jié)天平平衡用螺母一個(gè)。梁中部（或上部）有重心螺母一個(gè)，用于調(diào)節(jié)天平重心。（2）立柱 空心立柱是橫梁的起落架。柱頂嵌有瑪瑙平板一塊，配合橫梁支點(diǎn)刀形成杠桿支點(diǎn)，柱上裝有可升降的托梁架，天平不用時(shí)托起天平梁，使三刀口脫離接觸。（3）懸掛系統(tǒng)吊耳: 吊耳位于天平梁兩端，其下面中心處嵌有瑪瑙平板。稱量時(shí)，該平板與橫梁兩側(cè)承重刀接觸。懸吊起稱盤(pán)。圈碼承重片附加于右側(cè)吊耳之上。秤盤(pán): 供放置砝碼或稱量物用，稱量時(shí)懸掛于吊耳鉤上，不稱量時(shí)由盤(pán)托托起。阻尼器: 由內(nèi)、

5、外筒組成，外筒固定于支架上，內(nèi)筒懸掛于吊耳鉤上，置于外筒之中。天平開(kāi)啟時(shí)，內(nèi)筒與吊耳、秤盤(pán)同步移動(dòng)。由于兩筒內(nèi)空氣阻尼作用，使天平很快達(dá)平衡狀態(tài)。（4）天平升降樞 是天平的制動(dòng)系統(tǒng)，位于天平臺(tái)下中部，與托梁架、盤(pán)托和光路電源相連接，由天平啟動(dòng)旋鈕控制調(diào)節(jié)。順時(shí)針開(kāi)啟時(shí)，托梁下降，三刀口與相應(yīng)平板接觸，光電源接通，天平處工作狀態(tài)。反之天平處于停運(yùn)行狀態(tài)。（5）光學(xué)讀數(shù)系統(tǒng) 橫梁的指針下端裝有縮微標(biāo)尺，工作時(shí)，光源通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)將此縮微標(biāo)尺放大，再反射投影于光屏上。若標(biāo)尺投影零刻度線與光屏上中垂線重合，則天平處平衡位置。（6）自動(dòng)加碼裝置 半自動(dòng)天平的此裝置一般位于天平之右上部，轉(zhuǎn)動(dòng)加碼指數(shù)盤(pán)，即可

6、直接向天平梁上加10990mg的圈碼。（7）天平箱 天平箱用于保護(hù)天平不受環(huán)境條件影響。箱兩側(cè)玻璃拉門(mén)，供取放砝碼和稱量物質(zhì)用。箱底部有三只支承腳，前邊兩腳可調(diào)動(dòng)，供調(diào)節(jié)天平水平用，天平立柱上端固定有水平泡一只，供觀察天平的水平狀態(tài)。（8）砝碼 半自動(dòng)天平配備有一盒砝碼。砝碼是衡量質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)定期檢查標(biāo)定。3天平的計(jì)量性能天平的計(jì)量性能 （1）靈敏度 天平的靈敏度（E）通常是指在天平一盤(pán)中增加單位質(zhì)量（1mg）時(shí)，天平指針的偏移程度，常以分度/毫克表示。顯然偏移程度愈大，天平愈靈敏。1SE 影響天平靈敏度的因素很多，首先是天平三個(gè)瑪瑙刀口的銳利程度；其次天平梁的重量W，梁的重心位置，天平臂的

7、長(zhǎng)度L，以及天平的負(fù)載狀態(tài)都影響到天平的靈敏度。 天平臂愈長(zhǎng)，天平梁愈輕，其重心愈高則天平愈靈敏。在天平一定的條件下，可通過(guò)調(diào)節(jié)重心螺母位置，改變天平靈敏度。但應(yīng)注意，過(guò)高的調(diào)節(jié)重心，會(huì)引起天平臂擺動(dòng)難以靜止，反而降低了天平的穩(wěn)定性。一般常量電光天平的靈敏度應(yīng)為10分度/毫克，或分度值S0.1毫克/分度即可。 也有用天平感量（S）來(lái)表示天平靈敏度的，即天平指針移動(dòng)一個(gè)分度相當(dāng)?shù)馁|(zhì)量數(shù)，也稱分度值。它與E的關(guān)系為:（2）示值變動(dòng)性 示值變動(dòng)性（L)的大小反映了天平的穩(wěn)定性，也代表著稱量結(jié)果的可靠程度，即準(zhǔn)確度。它是指在同等的天平平衡條件下（空載或全載），多次反復(fù)開(kāi)啟天平、觀測(cè)天平指針位置的重現(xiàn)性

8、大小，若以LO、LP表示空載、全載時(shí)天平指針移動(dòng)分度值，則變動(dòng)性為:空載時(shí)：L0= L0（最大） L0（最大）全載時(shí)： L= L（最大） L（最大） 顯然對(duì)于一架天平，其 L值愈小，測(cè)量準(zhǔn)確度愈可靠。但由于天平本身結(jié)構(gòu)和測(cè)量時(shí)環(huán)境條件變動(dòng)的影響，天平示值變動(dòng)性總是存在的。我們只能要求天平的示值變動(dòng)性應(yīng)小于該天平的感量，這樣才能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的稱量。（3）不等臂性誤差 由天平的不等臂性引起的稱量誤差，是儀器本身的系統(tǒng)誤差。當(dāng)天平兩臂長(zhǎng)分別為L(zhǎng)和 LL時(shí)，若天平處中心平衡位置，則椐杠桿原理所稱之物重必不等，分別 為W+W和W，則有 ：L（W+ W ）=（L+ L ）W變換后有 WLWLWLWL 由上式可

9、知，天平不等臂性越顯著，稱量結(jié)果偏差越大，而且隨稱量的量增大，此偏差W隨之增大，當(dāng)天平全負(fù)載時(shí)， W達(dá)最大值。（三）電子天平（三）電子天平 電子天平如圖33所示，其稱量是依據(jù)電磁力平衡原理。稱量通過(guò)支架連桿與一線圈相連，該線圈置于固定的永久磁鐵磁鋼之中，當(dāng)線圈通電時(shí)自身產(chǎn)生的電磁力與磁鋼磁力作用，產(chǎn)生向上的作用力。該力與稱盤(pán)中稱量物的向下重力達(dá)平衡時(shí)，此線圈通入的電流與該物重力成正比。利用該電流大小可計(jì)量稱量物的重量。其線圈上電流大小的自動(dòng)控制與計(jì)量是通過(guò)該天平的位移傳感器、調(diào)節(jié)器及放大器實(shí)現(xiàn)。當(dāng)盤(pán)內(nèi)物重變化時(shí)、與盤(pán)相連的支架連桿帶動(dòng)線圈同步下移，位移傳感器將此信號(hào)檢出并傳遞、經(jīng)調(diào)節(jié)器和電流放

10、大器調(diào)節(jié)線圈電流大小，使其產(chǎn)生向上之力推動(dòng)稱盤(pán)及稱量物恢復(fù)原位置為止，重新達(dá)線圈電磁力與物重力平衡，此時(shí)的電流可計(jì)量物重。 電子天平是物質(zhì)計(jì)量中惟一可自動(dòng)測(cè)量、顯示甚至可自動(dòng)記錄、打印結(jié)果的天平。其最大稱量與精度與前述分析天平相同，最高讀數(shù)精度可達(dá)0.01mg，實(shí)用性很寬。但應(yīng)注意其稱量原理是電磁力與物質(zhì)的重力相平衡，即直接檢出值是mg而非物質(zhì)質(zhì)量m。故該天平使用時(shí)，要隨使用地的緯度，海拔高度隨時(shí)校正其g值，方可獲取準(zhǔn)確的質(zhì)量數(shù)。常量或半微量電子天平一般內(nèi)部配有標(biāo)準(zhǔn)砝碼和質(zhì)量的校正裝置，經(jīng)隨時(shí)校正后的電子天平可獲取準(zhǔn)確的質(zhì)量讀數(shù)。圖33 電子天平1托盤(pán)天平的稱量操作托盤(pán)天平的稱量操作（1）調(diào)零

11、: 將游碼歸零、調(diào)節(jié)調(diào)零螺母、使指針在刻度盤(pán)中心線左右等距離擺動(dòng)，表示天平的零點(diǎn)已調(diào)好，可正常使用。（2）稱量: 在左盤(pán)放試樣，右盤(pán)用鑷子夾入砝碼，再調(diào)游碼，直至指針在刻度盤(pán)中心線左右等距離擺動(dòng)。砝碼及游碼指示數(shù)值相加則為所稱試樣質(zhì)量。（3）恢復(fù)原狀 要求把砝碼移到砝碼盒中原來(lái)的位置，把游碼移到零刻度，把夾取砝碼的鑷子放到砝碼盒中。三、實(shí)驗(yàn)步驟三、實(shí)驗(yàn)步驟2分析天平的稱量操作分析天平的稱量操作（1）預(yù)備和檢查稱量前取下天平箱上的布罩，疊好后放在天平箱右后方的臺(tái)面上。稱量操作人應(yīng)面對(duì)天平端坐，記錄本放在胸前的臺(tái)面上。砝碼盒放在天平箱的右側(cè)，接受和存放稱量物的器皿放在天平箱的左側(cè)。檢查砝碼是否齊全

12、，放置的位置是否正確。檢查砝碼盒內(nèi)是否有移取砝碼的攝子。檢查圈碼是否齊全，是否掛在相應(yīng)的圈碼鉤上，圈碼讀數(shù)盤(pán)的讀數(shù)是否在零位。檢查天平梁和吊耳的位置是否正常，檢查天平是否處于休止?fàn)顟B(tài)。檢查天平是否處于水平位置。如不水平，可調(diào)節(jié)天平箱前下腳的兩個(gè)螺絲，使氣泡水準(zhǔn)器中的氣泡位于正中。察看天平盤(pán)上如有粉塵或其他落入的物質(zhì)可用軟毛刷輕輕掃凈。（2）天平零點(diǎn)的調(diào)節(jié) 零點(diǎn)是指未載重的天平處于平衡狀態(tài)時(shí)指針?biāo)傅臉?biāo)尺刻度。 檢查天平后，端坐于天平前面，沿順時(shí)針?lè)较蜉p輕轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕（即打開(kāi)天平），使天平梁放下，待指針?lè)€(wěn)定后，若微分標(biāo)牌的“0”刻度與投影屏上的標(biāo)線不重合，當(dāng)位差較小時(shí)，可撥動(dòng)天平箱底板下的撥桿使其重

13、合；若位差較大時(shí)，在教師指導(dǎo)下，先調(diào)節(jié)天平梁上的平衡螺絲，再調(diào)節(jié)撥桿使其重合。然后沿反時(shí)針?lè)较蜉p輕旋轉(zhuǎn)旋鈕，將天平梁托起（即關(guān)上天平）。此時(shí)天平的零點(diǎn)（L0）已調(diào)節(jié)為“0”。（3）直接稱量法 領(lǐng)取一個(gè)潔爭(zhēng)的表面皿，記下其編號(hào)。先用托盤(pán)天平粗稱，記錄其質(zhì)量（保留一位小數(shù)），再用分析天平準(zhǔn)確稱量。 調(diào)節(jié)好分析天平的零點(diǎn)并關(guān)上天平后，把表面皿放在天平左盤(pán)的中央，向天平右盤(pán)添加粗稱時(shí)質(zhì)量的砝碼。然后慢慢沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)旋鈕（初始應(yīng)半開(kāi)天平，防止天平梁傾斜度太大，損壞天平），若微分標(biāo)尺向右移動(dòng)得很快，則說(shuō)明右盤(pán)重（微分標(biāo)尺總是向重盤(pán)方向移動(dòng)），關(guān)上天平后減少右盤(pán)中的砝碼（用圈碼讀數(shù)盤(pán)減少）0.1g。再慢

14、慢打開(kāi)天平，判斷并加減砝碼（加減砝碼前切記先關(guān)上天平加減砝碼前切記先關(guān)上天平），直至微分標(biāo)尺穩(wěn)定地停在010mg間（此時(shí)，天平應(yīng)打開(kāi)到最大位置）。當(dāng)天平達(dá)到平衡后，讀取砝碼（整數(shù)）、圈碼（小數(shù)點(diǎn)后第一、二兩位小數(shù)）和投影屏上（小數(shù)點(diǎn)后第三、四位小數(shù)）的質(zhì)量，復(fù)核后關(guān)上天平做好記錄。圖34 稱量瓶操作（4）減量稱量法 用減量稱量法稱取三份試樣，每份0.20.3g。 用疊好的紙帶拿取洗凈烘干的帶蓋稱量瓶一只（見(jiàn)圖34）。用托盤(pán)天平粗稱（保留一位小數(shù)）。然后，用紙帶打開(kāi)稱量瓶蓋子（蓋子打開(kāi)后仍放在托盤(pán)天平左盤(pán)上），加0.9g砝碼于托盤(pán)天平右盤(pán)上。用小藥勺取NaCI固體分?jǐn)?shù)次加入稱量瓶中，直至托盤(pán)天平

15、正好達(dá)到平衡態(tài)，此時(shí)已粗稱0.9g NaCI于稱量瓶中。蓋好稱量瓶蓋子，讀取砝碼質(zhì)量，復(fù)核后做好記錄（保留一位小數(shù)）。 調(diào)好分析天平的零點(diǎn)并關(guān)上天平后，用紙帶將稱量瓶（內(nèi)裝NaCI樣）放在分析天平的左盤(pán)中央，在分析天平右盤(pán)加上粗稱時(shí)質(zhì)量的砝碼。然后慢慢打開(kāi)天平（初始應(yīng)半開(kāi)天平），判斷并加減砝碼（加減砝碼前首先關(guān)上天平），直至天平達(dá)到平衡態(tài)，微分標(biāo)尺穩(wěn)定地停在010mg間（此時(shí)，天平應(yīng)打開(kāi)到最大位置）。讀取砝碼、圈碼和投影屏上的質(zhì)量，復(fù)核后關(guān)上天平并做好記錄 （保留四位小數(shù)）。 用紙帶將稱量瓶取出，左手用紙帶操作稱量瓶，右手用紙帶操作稱量瓶的蓋子（見(jiàn)圖34）。把250 mL燒杯放在臺(tái)面上，將稱量

16、瓶移到燒杯口上部適宜位置，用蓋子輕輕敲擊傾斜著的稱量瓶上口，使稱量物（ NaCI ）慢慢落入燒杯中（見(jiàn)圖34）。估計(jì)傾倒出0.20.3g試樣后，將稱量瓶豎直，仍在燒杯口上部，用稱量瓶蓋子敲擊稱量瓶上口，使稱量瓶邊沿的試樣全部落入稱量瓶中。然后把稱量瓶放回到天平左盤(pán)的中央，把右盤(pán)的圈碼由讀數(shù)盤(pán)減少0.23g，再重新調(diào)節(jié)天平的平衡點(diǎn)。若稱量物重于右盤(pán)中的砝碼，則應(yīng)再次傾倒試樣于燒杯中，直至天平達(dá)到平衡態(tài)，微分標(biāo)尺穩(wěn)定地停在010mg間（天平應(yīng)開(kāi)到最大），此時(shí)倒入燒杯中的試樣質(zhì)量在0.20.3g間。讀取砝碼、圈碼和投影屏上的質(zhì)量，復(fù)核后關(guān)上天平并做好記錄W2（保留四位小數(shù)）。此時(shí)已稱量出第一份試樣的

17、質(zhì)量 （G1） ，即 G1W1W2。 用相同方法反復(fù)操作，可稱量出第二份試樣的質(zhì)量 （G2）和第三份試樣的質(zhì)量 （G3），即G2W2W3，G3W3W4。（5）整理天平和善后工作使用完分析天平后，關(guān)上天平，取出稱量物和砝碼，使圈碼讀數(shù)盤(pán)恢復(fù)到零位置。檢查天平內(nèi)外是否清潔，若有臟物，用毛刷清掃干凈。關(guān)好天平門(mén)，罩好天平箱的布罩，切斷電源，將坐凳放回原位，填寫(xiě)天平使用登記簿后方可離開(kāi)天平室。（6）數(shù)據(jù)記錄與處理表32 天平的稱量練習(xí)記錄項(xiàng)目稱量物質(zhì)量/g試樣質(zhì)量/g表面皿粗稱12.3表面皿準(zhǔn)確稱12.2636（瓶樣）粗稱16.5（瓶樣）準(zhǔn)確稱W116.5516倒出第一份試樣后W216.3003G10

18、.2513倒出第二份試樣后W316.0338G20.2665倒出第三份試樣后W415.7822G30.25163電子天平的稱量操作電子天平的稱量操作（1）稱量前取下防塵布罩，疊好后放在電子天平右后方的臺(tái)面上。（2）電子天平初次連接到交流電源后，或者在斷電相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間以后，必須使天平預(yù)熱最少30min。只有經(jīng)過(guò)充分預(yù)熱以后，天平才能達(dá)到所需的工作溫度。（3）檢查天平是否水平。若不水平，需調(diào)整水平地腳螺絲，直到氣泡位于水平儀上圓圈的中央。（4）開(kāi)啟天平后，把容器放到天平上，啟動(dòng)天平的除皮功能。（5）把樣品放入天平上的容器里進(jìn)行稱量，并讀數(shù)記錄樣品的質(zhì)量（或打印數(shù)據(jù)）。（6）使用完天平后，關(guān)好天平，取下稱量物和容器。檢查天平上下是否清潔，若有臟物，用毛刷清掃干凈。罩好防塵布罩，切斷電源，填寫(xiě)天平使用登記簿后方可離開(kāi)天平室。四、注意事項(xiàng)四、注意