分析天平性能的测定.ppt

分析化学实验 分析天平性能测定 一 实验目的 了解分析天平的构造 原理 使用规则及注意事项 熟悉电光分析天平的构造和砝码的组合方式 掌握天平的零点的测定方法 学会天平灵敏度 变动性 偏差的测定 二 实验原理 天平是根据杠杆原理制造的 设有一杠杆为ABC B为支点 A C两点所受的力分别为Q P 当达到平衡时 支点两边的力矩相等 即 Q AB P BC 二 分析天平基础知识 1 实验原理如果B正好是ABC的中点 则两臂AB与BC的长度相等 此时若P代表物体的重量 Q代表法码的重量 当天平到达平衡时 物体的重量即等于砝码的重量 P Q 2 分析天平的构造 天平梁 横梁 是天平的主要部件 多用质轻坚固 膨胀系数小的铝合金制作 起平衡和承载物体的作用 梁上有三把棱形玛瑙刀 支点刀 承重刀 在使用天平时应特别注意保护天平的刀口勿受损伤 平衡螺丝 在梁的上部两端各装有一个平衡螺丝 用于调节天平的零点 指针 固定在梁的正中 借于观察天平梁倾斜的程度 可用于是判断是否加减砝码 微分标尺 在指针的正下方 通过投影屏读出10mg以下的质量 天平立柱和水平泡 立柱是金属做的中空圆柱 下端固定在天平底座中央 支撑着天平梁 在立柱的后面装有水平泡 借支脚螺丝调节使天平放置水平 吊耳 中间面下嵌有玛瑙平板 悬挂阻尼器内筒 称盘 空气阻尼器 由两个特制的金属圆筒构成 外筒固定在支柱上 内筒比外筒小 两筒间没有磨擦 由于盒内空气的阻力 使天平较快地趋于平衡 从而加快称量速度 升降枢 天平的启动 开 与休止 关 的操作是通过升降枢进行的 打开升降枢 降下托梁架 托叶 使三个玛瑙刀口与相应的玛瑙平板接触 同时也降下盘托 天平处于摆动状态 光源也同时打开 在光屏上可以看到缩微分标尺的投影 砝码 环 圈 码 加环砝旋钮 投影屏 每台天平都附有一盒配套的砝码 砝码通常采用5 2 2 1系统的组合 面值相同的砝码它们之间的质量可能有微小的差别 50g 20g 20 g 10g 5g 2g 2 g 1g 1g以下 10mg以上的量值可通过指数转盘 环码旋钮 进行加减操纵 通过指数转盘 环码旋钮 带动操纵杆将环码加上或取下 转动转盘的外圈可操纵100mg 900mg 转动转盘的内圈可操纵10mg 90mg 1 10mg的读数由投影屏读出 投影屏又称光幕 把放大了的微分标尺景象显示出来 投影屏座固定在天平底板上 底板下面有一调零杆 左右拨动可调整天平零点的位置 3 天平的精度与级别 天平的精度 相对精度 定义为天平的名义分度值与最大载荷的比值 这是因为天平的精度不仅与它能称准的最小质量有关 还与它能称量的最大质量有关 天平的名义分度值愈小 最大载荷愈大 则天平的精度愈高 如TG 328B型天平 名义分度值是0 1mg 最大载荷是200g 所以精度为1 10 4g 200g 5 10 7 三级天平 又如TG 429 1型天平精度为1 10 4g 100g 1 10 6 四级天平 国家计量部门规定 单杠杆天平的精度分为10个级别 天平的级别只与精度有关 实际上 同一级别的天平有很多种 同是3级天平 最大载荷可以是50kg 1kg 200g等 它们的分度值分别为25mg 0 5mg 0 1mg等 因此在选取用天平时 不能片地追求精度级别 而要考虑到实际工作中要求的最大称量范围和称量的准确程度 例如全载为50kg 分度值为25mg的3级天平对分析化学实验是毫无用处的 4 分析天平的性能 1 天平的灵敏度 天平的灵敏度是指天平的负荷改变1mg的质量时所引起的指针偏转的程度 换一种说法 天平的灵敏度就是天平能察觉出两盘载重质量差的能力 天平的灵敏度高 表示天平感觉能力强 即两盘载重有微小的差别时 天平也能察觉出来 所以灵敏度也可以用感量 或分度值 来表示 2 影响天平灵敏度的因素 影响天平灵敏度的因素 L Wd p m OA P OB W CG OA OB m OA W CGOA OA C0S L C0S CG d sin sin C0S 很小时 tan 当m 1mg时 E L Wd 由此可知 1 天平梁臂长越长 天平的灵敏度应越高 但是由于臂长增大 天平梁及其指针质量增加 天平的灵敏度应降低 2 天平梁及其指针质量 W 越重 天平的灵敏度应越低 3 天平支点到重心位置的距离d越大 天平的灵敏度应越低 对同一台天平 L W是固定的 只可通过升降重心螺丝来调整天平的重心位置 改变d的大小 从而调节天平的灵敏度 上调重心螺丝 d减小 E增大 即可提高灵敏度 下调重心螺丝 d增大 E减少 天平的灵敏度只有在一定的范围内才符合要求 E太大 指针摆动厉害 天平稳定性降低 E太小 称量误差增大 影响称量的准确度 天平灵敏度还取决于三个玛瑙刀口质量 若刀口锋利平行 则摆动磨擦力小 灵敏度就高 若刀口磨损 则不论如何调重心 也无法提高灵敏度 所以就保护好刀口 加减砝码或取放物体一定要关闭天平 开关天平动作一定要轻缓 3 天平的稳定性 天平的稳定性 天平梁在平衡状态受到扰动后能自动回到初始平衡位置的能力 称为天平的稳定性 天平的稳定性主要与天平梁的重心和支点的位置以及天平梁上一个支点刀刃和两个承重刀刃在平面上的距离有关 在一般情况下 天平的稳定性是通过改变天平的重心 即移动感量铊来调节 4 天平的不变性 是指天平在同一个质量差的作用下 各次平衡位置相重合不变的性能 5 天平的示值变动性 在同一台天平上使用同一组砝码 多次称量同一重物 实际上不可能得到绝对完全重合的结果 一般称量结果都存在着微小的差异 这差异称为示值变动性 示值变动性是用多次开关天平时 天平指针平衡后在标牌上的位置的最大值与最小值这差来表示 两者这差愈大 表示天平的不变性愈差 天平的不变性与天平的稳定性有密切的关系 两者都与示值变动性来表示 但不是同一概念 天平稳定性主要与梁的重心有关 而天平的不变性除了与稳定性有关外 还与天平的结构及称量时环境条件等因素有关 6 天平不等臂性误差 天平两臂长的微小差异而引起的称量误差 三 试剂及仪器 仪器 分析天平 TG328A TG328B 称量瓶 纸条 牛角勺 干燥器 四 实验步骤 称量前零点检查揭开天平罩 检查天平是否处于水平状态 用小毛刷清扫天平盘上和天平箱内的灰尘 接通电源 旋转旋钮 慢慢开动天平 空载检查投影屏上标尺的位置 如果零点与投影屏上的标线不重合 可移动旋钮附近的扳手 使零点与标线重合 若相差较大 则调整平衡螺丝 使零点在零线位置 四 实验步骤 1 空载灵敏度的测定 1 调节天平的零点 关闭天平 2 在天平的左盘上加10mg圈码 或片码 打开天平平衡点位置 e1 的分度值 计算空载灵敏度E1 读数在9 8 10 2范围内 则天平的灵敏度符合要求 否则 应调节重心螺丝 但学生不要求调节天平的灵敏度 只要求学会测定即可 感量的调节由教师完成 2 载重灵敏度的测定 载重灵敏度的测定 在天平的两盘上各加20g砝码 并左盘上加10mg圈码 或片码 打开天平平衡点位置 e2 的分度值 计算空载灵敏度E2 4 天平示值变动性的测定 空载时 测定天平的零点二次 记录读数 准确称量一干净的100毫升烧杯 记录读数 载重后 测定天平的零点二次 记录读数 四次零点测定中的最大差值即为天平的变动性 应小于0 1 0 2mg 5 天平偏差的测定 天平不等臂性误差测定 1 测定天平的零点 2 天平的两盘上各放20g的砝码 读平衡点 l1 3 交换左右砝码后 再读天平的平衡点 l2 天平的偏差Y l1 l2 2 符合要求的天平的偏差应小于0 4mg 测定中应选用面值相等的20g砝码 不要选用2g的砝码 偏差随载荷的增大而增加 天平称量后的检查天平是否关好 天平盘内有无脏物 如有则用毛刷刷净 检查砝码盒内的砝码是否按数归还原位 检查圈码有无脱落 读数盘是否回至零位 检查天平罩是否已罩好 五 注意事项 五 注意事项 开关天平动作应轻 缓 匀 加减砝码或称量物前关好天平 试称时半开天平判断轻重 双手操作以提高称量速度 读数时天平全开 边门关好 所有砝码加和 及时记录数据 实验完毕 将天平全部复原 检查称量后零点的变化 六 数据处理 七 思考题 1 加减砝码 圈码和称量物体时 为什么必须关闭天平 2 分析天平的灵敏度越高 是否称量的准确度就越高 3 在称量过程中 从投影屏上观察到标线已移至100分度的右边 此时说明左盘重还是右盘重