分析天平
目的要求
1、了解天平的構(gòu)造原理，學(xué)會使用方法
2、學(xué)會稱量方法—直接稱量法、固定稱量法及差減法。
 
一、分析天平的稱量原理
分析天平是根據(jù)杠桿原理設(shè)計而成的。
設(shè)杠桿ABC（見圖1），B為支點，A為重點，C為力點。在A及C上分別載重Q及P，Q為被稱物的重量，P為砝碼的重量，P為砝碼的總重量。當(dāng)達(dá)到平衡時，既ABC杠桿呈水平根據(jù)杠桿態(tài)，則根據(jù)杠桿原理Q×AB=P×BC，若B為ABC的中點，則AB=BC，所以Q=P，這就是等臂天平的原理，像G產(chǎn)TG528B型、TG629型阻尼天平、TB型半自動電光天平、TG328A型全自動天平均屬此等臂天平。
若B點不是中點，Q為固定的重量錘，P為總法碼重量，但Q×AB=P×BC，當(dāng)稱物體重量時，減去P的砝碼，仍使Q×AB=（物重+P-砝碼）×BC，這就是不等臂天平的原理，如G產(chǎn)TG729B型單盤減碼式全自動電光天平。
 
TG328型半自動電光天平的結(jié)構(gòu)圖見圖2，它比阻尼天平增加了兩個裝置，一個是光學(xué)讀數(shù)裝置，另一個是機械加碼裝置。光電裝置中的投影屏中可直接讀出10mg 以下的重量；機械加碼裝置中，砝碼由指數(shù)盤操縱，自動加??；大小砝碼全部由指數(shù)盤操縱稱為全自動電光天平（如TG328A），1 g以下的砝碼由指數(shù)盤操縱稱為半自動電光天平（TG328B）。
電光天平的zui大稱量為 20-200g，稱至0.1mg  的稱為萬分之一天平，稱至0.01mg 的為十萬分之一天平，稱0.001mg 的為百萬分之一天平。
天平的靈敏度是指在天平的一個托盤上增加1.0mg 時，所引起的指針偏斜的程度。指針偏斜程度愈大，則該天平的靈敏度愈高。
 
二、分析天平的構(gòu)造
 
天平的靈敏度與以下因素有關(guān)：
天平的臂長愈長，靈敏度愈高；天平的梁重愈重，靈敏度愈低；支點與重心間的距離愈短，靈敏度愈高。
但是天平的靈敏度并非僅與這三個因素有關(guān)，還與天平梁載重時的變形，支點和載重點的瑪瑙刀的接觸點（即瑪瑙刀的刀口尖銳性及平整性）有關(guān)。所以，天平梁制成三角狀，中間挖空，三角狀頂上設(shè)一垂直的靈敏度調(diào)節(jié)螺絲，水平方向設(shè)置兩個零點調(diào)節(jié)螺絲，支點瑪瑙刀口略低于載重瑪瑙刀口的翹梁式，且天平梁的材質(zhì)采用鋁合金或鈦合金等輕金屬制成。
三角狀翹梁是為了減少變形影響，挖空及輕金屬材質(zhì)是為了減輕梁重的措施，靈敏度調(diào)節(jié)螺絲是為了利用螺母本身質(zhì)量的高低位置來調(diào)節(jié)d 的長度，水平零點調(diào)節(jié)螺絲是利用螺母質(zhì)量調(diào)節(jié)螺母離支點的距離來調(diào)整力矩的大小改變零點位置。
天平的靈敏度一般以標(biāo)牌的格數(shù)來衡量，即靈敏度=格/ mg，但實際上經(jīng)常用“感量”來表示：感量=1/靈敏度= mg/格。
電光天平的感量一般調(diào)成1mg/格、0.1 mg/格、0.01 mg/格 ，將標(biāo)牌制成透明膜，裝在指針上，然后，通過光學(xué)放大10倍使天平的表觀“感量”成 1mg/格、0.1 mg/格、0.01 mg/格 、0.001 mg/格。因此，又稱萬分之一天平，十萬分之一天平、百萬分之一天平。由于實際感量較低，所以它能很快達(dá)到平蘅，既達(dá)到快速稱重，又能提高讀數(shù)的精密度，且在10mg（對十萬分之一天平是1mg，對百萬分之一天平是0.1mg）以內(nèi)的稱重?zé)o須加砝碼直接由屏幕上讀數(shù)。
 
圖4  天平讀數(shù)
天平的讀數(shù)：克以上的讀取可由砝碼而得，克以下的由加碼器上的數(shù)加上投影屏上的數(shù)字，而投影屏上的zui后位數(shù)采取“四舍六入五入雙”的辦法。例如現(xiàn)在天平右盤放有20克砝碼，而旋轉(zhuǎn)圈砝碼指示盤旋鈕停止后，投影屏上的零點指示線在如圖d所指的位置，這時物質(zhì)的質(zhì)量為20 + 0.230 + 0.0016 = 20.2316（克）
 
三、電光天平的稱量方法有三種：
    直接稱量法：
將所稱的物質(zhì)如坩鍋、小燒杯、小表皿……等直接置于電關(guān)天平的左邊或（右邊）稱量盤上，加法碼或轉(zhuǎn)動指數(shù)盤到投影屏平衡，則所加砝碼既是所稱物質(zhì)的質(zhì)量。
  指定重量稱量法：
當(dāng)稱取不吸水、在空氣中性質(zhì)穩(wěn)定的試樣，如金屬試樣、礦石試樣等，可采用此法。即先稱容器重量（如燒杯表面皿、鋁鏟、硫酸紙等），然后將砝碼或指數(shù)盤加到指定重量，用牛角匙輕輕震動使試樣慢慢到入容器，使平衡點與稱容器時一致。
    減量法：
當(dāng)樣品易吸水、易氧化或易與二氧化碳反應(yīng)時，則采用此法。先將樣品置于稱量瓶中，稱出試樣加稱量瓶的總質(zhì)量W，然后將樣品傾倒一部分，再稱剩余式樣加稱量瓶的質(zhì)量為W，則**份式樣質(zhì)量為（W₁-W₂）克，依次類推，稱出第二份，第三份式樣……。
若是易吸水、易氧化或易與二氧化碳反映的液體樣品，如濃硫酸，氫氧化鈉……等，可將式樣裝入小滴瓶中代替稱量瓶并象上述一樣步驟進(jìn)行。稱量取藥品時按圖所示步驟進(jìn)行：從干燥器中取出轉(zhuǎn)有藥品的稱量瓶，用小紙片夾住稱量瓶，在接受器的上方，打開瓶蓋，傾斜瓶身，用瓶蓋輕敲瓶口上部使試樣慢慢落入容器中見圖5。當(dāng)傾出的樣品接近所需量時，一邊繼續(xù)輕敲瓶口，一邊逐漸將瓶身豎直，使沾在瓶口的式樣進(jìn)入接受器，然后蓋上瓶蓋，放回托盤上，準(zhǔn)確稱取其質(zhì)量，兩次質(zhì)量之差即為所稱樣品的質(zhì)量#p#分頁標(biāo)題#e##p#分頁標(biāo)題#e#
 
圖5  稱量
光天平是一種精密而貴重的儀器，為了保持儀器的精密度使稱量能獲得準(zhǔn)確的結(jié)果，使用時應(yīng)遵守下列規(guī)則：
1、光天平應(yīng)放在室溫均勻的牢固臺面上，避免震動、潮濕、陽光照射及腐蝕性氣體。
2、前必須檢查天平是否處于水平狀態(tài)，然后再稱。
3、在天平稱量盤上放置或取下被稱物，加減砝碼及輕輕裝動指數(shù)盤時，必須下把天平梁托住，輕放輕取緩慢轉(zhuǎn)動。下降或升起天平梁時，應(yīng)小心緩慢，否則均容易使瑪瑙刀口損壞。
4、未知樣品質(zhì)量時，加減砝碼或轉(zhuǎn)動指數(shù)盤后，用半開狀態(tài)觀察是否接近平衡點，可以從投影屏上移動方向和速度衡量；若向-1方向移動，表示砝碼重了，需砝碼，若向+1方向移動，表示砝碼輕了，需加砝碼；若移動速度愈快，表示離平衡愈遠(yuǎn)，加減砝碼量要大，若移動速度愈慢，加減砝碼愈小。切勿在全開狀態(tài)觀察，易使刀口損壞，且容易發(fā)生吊耳脫落。
5、物體的溫度應(yīng)與室溫一致，否則會使稱量結(jié)果不準(zhǔn)確。這是因為稱量盤附近空氣受熱膨脹而發(fā)生對流及天平臂長的熱膨脹引起誤差而造成的。
6、腐蝕服物質(zhì)、易揮發(fā)、易吸水、易與二氧化碳作用或易氧化的物質(zhì)稱重時，必須放在密閉容器內(nèi)進(jìn)行稱重。
7、同一分析工作中稱量應(yīng)使用同一臺天平與砝碼，可減少稱量誤差。
8、稱量時，要關(guān)緊天平門，防止空氣流動所造成的誤差。
9、天平箱要保持干燥，并放有變色硅膠，若變成粉紅色應(yīng)干燥處理后再放入。
10、稱量完畢，應(yīng)關(guān)上升降架，取出被稱量物體和砝碼，指數(shù)盤復(fù)零，并用毛刷打掃干凈，關(guān)上天平門，罩上布罩，關(guān)上電源后，再離開天平室。
四、操作步驟
1、零點的調(diào)節(jié)
緩慢地順時針轉(zhuǎn)動起落架旋鈕至完全打開，待平衡時，觀察投影屏上零點是否對準(zhǔn)刻度指示線，若有相差，可用微動調(diào)節(jié)桿調(diào)至刻度線為止。若用微動調(diào)節(jié)桿無法調(diào)整，則請教師用零點調(diào)節(jié)螺絲（平衡螺絲）調(diào)整。
零點調(diào)整后，連續(xù)開關(guān)三次，記錄零點變動數(shù)據(jù)。
2、用直接稱重法稱出標(biāo)號物質(zhì)，并記錄質(zhì)量（稱量至0.0001克）。
3、用減量法稱取2份0.2～0.3克的基準(zhǔn)碳酸鈉（稱量至0.0001克），分別置于兩小燒杯中，記錄數(shù)據(jù)，算出試樣質(zhì)量。
4、數(shù)據(jù)記錄
稱完后，按使用規(guī)則自行檢查后，經(jīng)老師復(fù)查后，方可離開實驗室。