天平的稱量練習(xí).ppt

實驗1天平的稱量練習(xí) 一 實驗?zāi)康? 熟練掌握托盤天平的使用方法 2 學(xué)習(xí)分析天平和電子天平的使用方法 3 學(xué)會用直接法和減量法稱量樣品 二 天平的構(gòu)造及工作原理 一 托盤天平托盤天平是實驗室粗稱藥品和物品不可缺少的稱量儀器 其最大稱量 最小準稱量 為1000g lg 500g 0 5g 200g 0 2g 100g 0 1g 托盤天平構(gòu)造如圖3 1所示 通常橫梁架在底座上 橫梁中部有指針與刻度盤相對 據(jù)指針在刻度盤上左右擺動情況 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 用來放置試樣 左 和砝碼 右 圖3 1托盤天平 由天平構(gòu)造顯而易見其工作原理是杠桿原理 橫梁平衡時力矩相等 若兩臂長相等則砝碼質(zhì)量就與試樣質(zhì)量相等 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 常見的一類精密天平是無光學(xué)讀數(shù)裝置的空氣阻尼天平 也稱普通標牌天平 另一類是具有光學(xué)讀數(shù)裝置的等臂 不等臂電光天平 也稱為微分標牌天平 其稱量加砝碼方式又分為全自動機械加碼和半自動機械加碼兩種 現(xiàn)以實驗室常用的半自動機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半自動機械加碼天平是根據(jù)杠桿原理設(shè)計制造的 表3 1天平的精度與級別 2 天平的構(gòu)造等臂半自動機械加碼電光天平是實驗室常用天平 圖3 2是它的正面圖 其主要部件如下 我國通常以天平的標牌分度值 或稱名義分度值 與其最大載荷之比值劃分天平的精度 標牌分度值與最大載荷之比 等級 共分為十級 見表3 1 圖3 2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 支點刀 6 框罩 7 環(huán)碼 8 加碼指數(shù)盤 9 支柱 10 托葉 11 阻尼筒 12 光屏 13 托盤 14 盤托 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刀 其中一塊在梁中間 刀口向下 稱支點刀 在梁兩邊 距支點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 梁兩邊對稱孔內(nèi)各裝有調(diào)節(jié)天平平衡用螺母一個 梁中部 或上部 有重心螺母一個 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 配合橫梁支點刀形成杠桿支點 柱上裝有可升降的托梁架 天平不用時托起天平梁 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 該平板與橫梁兩側(cè)承重刀接觸 懸吊起稱盤 圈碼承重片附加于右側(cè)吊耳之上 秤盤 供放置砝碼或稱量物用 稱量時懸掛于吊耳鉤上 不稱量時由盤托托起 阻尼器 由內(nèi) 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 天平開啟時 內(nèi)筒與吊耳 秤盤同步移動 由于兩筒內(nèi)空氣阻尼作用 使天平很快達平衡狀態(tài) 4 天平升降樞是天平的制動系統(tǒng) 位于天平臺下中部 與托梁架 盤托和光路電源相連接 由天平啟動旋鈕控制調(diào)節(jié) 順時針開啟時 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尺 工作時 光源通過光學(xué)系統(tǒng)將此縮微標尺放大 再反射投影于光屏上 若標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 自動加碼裝置半自動天平的此裝置一般位于天平之右上部 轉(zhuǎn)動加碼指數(shù)盤 即可直接向天平梁上加10 990mg的圈碼 7 天平箱天平箱用于保護天平不受環(huán)境條件影響 箱兩側(cè)玻璃拉門 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 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 砝碼半自動天平配備有一盒砝碼 砝碼是衡量質(zhì)量的標準 應(yīng)定期檢查標定 3 天平的計量性能 1 靈敏度天平的靈敏度 E 通常是指在天平一盤中增加單位質(zhì)量 1mg 時 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 影響天平靈敏度的因素很多 首先是天平三個瑪瑙刀口的銳利程度 其次天平梁的重量W 梁的重心位置 天平臂的長度L 以及天平的負載狀態(tài)都影響到天平的靈敏度 天平臂愈長 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 可通過調(diào)節(jié)重心螺母位置 改變天平靈敏度 但應(yīng)注意 過高的調(diào)節(jié)重心 會引起天平臂擺動難以靜止 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S 0 1毫克 分度即可 也有用天平感量 S 來表示天平靈敏度的 即天平指針移動一個分度相當?shù)馁|(zhì)量數(shù) 也稱分度值 它與E的關(guān)系為 2 示值變動性示值變動性 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)開啟天平 觀測天平指針位置的重現(xiàn)性大小 若以LO LP表示空載 全載時天平指針移動分度值 則變動性為 空載時 L0 L0 最大 L0 最大 全載時 L L 最大 L 最大 顯然對于一架天平 其 L值愈小 測量準確度愈可靠 但由于天平本身結(jié)構(gòu)和測量時環(huán)境條件變動的影響 天平示值變動性總是存在的 我們只能要求天平的示值變動性應(yīng)小于該天平的感量 這樣才能實現(xiàn)準確的稱量 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 當天平兩臂長分別為L和L L時 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 由上式可知 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 當天平全負載時 W達最大值 三 電子天平電子天平如圖3 3所示 其稱量是依據(jù)電磁力平衡原理 稱量通過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 當線圈通電時自身產(chǎn)生的電磁力與磁鋼磁力作用 產(chǎn)生向上的作用力 該力與稱盤中稱量物的向下重力達平衡時 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量稱量物的重量 其線圈上電流大小的自動控制與計量是通過該天平的位移傳感器 調(diào)節(jié)器及放大器實現(xiàn) 當盤內(nèi)物重變化時 與盤相連的支架連桿帶動線圈同步下移 位移傳感器將此信號檢出并傳遞 經(jīng)調(diào)節(jié)器和電流放大器調(diào)節(jié)線圈電流大小 使其產(chǎn)生向上之力推動稱盤及稱量物恢復(fù)原位置為止 重新達線圈電磁力與物重力平衡 此時的電流可計量物重 電子天平是物質(zhì)計量中惟一可自動測量 顯示甚至可自動記錄 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 0 01mg 實用性很寬 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 要隨使用地的緯度 海拔高度隨時校正其g值 方可獲取準確的質(zhì)量數(shù) 常量或半微量電子天平一般內(nèi)部配有標準砝碼和質(zhì)量的校正裝置 經(jīng)隨時校正后的電子天平可獲取準確的質(zhì)量讀數(shù) 圖3 3電子天平 1 托盤天平的稱量操作 1 調(diào)零 將游碼歸零 調(diào)節(jié)調(diào)零螺母 使指針在刻度盤中心線左右等距離擺動 表示天平的零點已調(diào)好 可正常使用 2 稱量 在左盤放試樣 右盤用鑷子夾入砝碼 再調(diào)游碼 直至指針在刻度盤中心線左右等距離擺動 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 實驗步驟 2 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面上 稱量操作人應(yīng)面對天平端坐 記錄本放在胸前的臺面上 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 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狀態(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螺絲 使氣泡水準器中的氣泡位于正中 察看天平盤上如有粉塵或其他落入的物質(zhì)可用軟毛刷輕輕掃凈 2 天平零點的調(diào)節(jié)零點是指未載重的天平處于平衡狀態(tài)時指針所指的標尺刻度 檢查天平后 端坐于天平前面 沿順時針方向輕輕轉(zhuǎn)動旋鈕 即打開天平 使天平梁放下 待指針穩(wěn)定后 若微分標牌的 0 刻度與投影屏上的標線不重合 當位差較小時 可撥動天平箱底板下的撥桿使其重合 若位差較大時 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 然后沿反時針方向輕輕旋轉(zhuǎn)旋鈕 將天平梁托起 即關(guān)上天平 此時天平的零點 L0 已調(diào)節(jié)為 0 3 直接稱量法領(lǐng)取一個潔爭的表面皿 記下其編號 先用托盤天平粗稱 記錄其質(zhì)量 保留一位小數(shù) 再用分析天平準確稱量 調(diào)節(jié)好分析天平的零點并關(guān)上天平后 把表面皿放在天平左盤的中央 向天平右盤添加粗稱時質(zhì)量的砝碼 然后慢慢沿順時針方向轉(zhuǎn)動旋鈕 初始應(yīng)半開天平 防止天平梁傾斜度太大 損壞天平 若微分標尺向右移動得很快 則說明右盤重 微分標尺總是向重盤方向移動 關(guān)上天平后減少右盤中的砝碼 用圈碼讀數(shù)盤減少 0 1g 再慢慢打開天平 判斷并加減砝碼 加減砝碼前切記先關(guān)上天平 直至微分標尺穩(wěn)定地停在0 10mg間 此時 天平應(yīng)打開到最大位置 當天平達到平衡后 讀取砝碼 整數(shù) 圈碼 小數(shù)點后第一 二兩位小數(shù) 和投影屏上 小數(shù)點后第三 四位小數(shù) 的質(zhì)量 復(fù)核后關(guān)上天平做好記錄 圖3 4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 2 0 3g 用疊好的紙帶拿取洗凈烘干的帶蓋稱量瓶一只 見圖3 4 用托盤天平粗稱 保留一位小數(shù) 然后 用紙帶打開稱量瓶蓋子 蓋子打開后仍放在托盤天平左盤上 加0 9g砝碼于托盤天平右盤上 用小藥勺取NaCI固體分數(shù)次加入稱量瓶中 直至托盤天平正好達到平衡態(tài) 此時已粗稱0 9gNaCI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中央 在分析天平右盤加上粗稱時質(zhì)量的砝碼 然后慢慢打開天平 初始應(yīng)半開天平 判斷并加減砝碼 加減砝碼前首先關(guān)上天平 直至天平達到平衡態(tài) 微分標尺穩(wěn)定地停在0 10mg間 此時 天平應(yīng)打開到最大位置 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 見圖3 4 把250mL燒杯放在臺面上 將稱量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 見圖3 4 估計傾倒出0 2 0 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的中央 把右盤的圈碼由讀數(shù)盤減少0 23g 再重新調(diào)節(jié)天平的平衡點 若稱量物重于右盤中的砝碼 則應(yīng)再次傾倒試樣于燒杯中 直至天平達到平衡態(tài) 微分標尺穩(wěn)定地停在0 10mg間 天平應(yīng)開到最大 此時倒入燒杯中的試樣質(zhì)量在0 2 0 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) 此時已稱量出第一份試樣的質(zhì)量 G1 即G1 W1 W2 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G2 W2 W3 G3 W3 W4 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 罩好天平箱的布罩 切斷電源 將坐凳放回原位 填寫天平使用登記簿后方可離開天平室 6 數(shù)據(jù)記錄與處理 表3 2天平的稱量練習(xí) 3 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面上 2 電子天平初次連接到交流電源后 或者在斷電相當長時間以后 必須使天平預(yù)熱最少30min 只有經(jīng)過充分預(yù)熱以后 天平才能達到所需的工作溫度 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 開啟天平后 把容器放到天平上 啟動天平的除皮功能 5 把樣品放入天平上的容器里進行稱量 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 填寫天平使用登記簿后方可離開天平室 四 注意事項1 不得用天平稱量熱的物品 2 藥品不