分析天平和电子天平的使用

实训目的

（1）熟练掌握台秤的使用方法。

（2）了解分析天平的构造，掌握分析天平的使用方法。

（3）熟练掌握直接称量法和减量称量法，并学会正确使用称量瓶称量。

（4）了解电子天平的使用方法。

预习要求

（1）了解天平的称量原理。

（2）掌握台秤称量时的步骤与注意事项。

（3）简单了解分析天平的操作和称量方式。

参考学时

4学时。

实训原理

1．台秤、分析天平和电子天平的简介

台秤、分析天平和电子天平都是实训室常用的称量仪器，台秤能迅速称量物质的质量，但精确度不高，一般只能准确到0．1g；分析天平的准确度能达到0．000 1g；电子天平的准确度能达到其最大称量值的10-5。下面对这几种实训室常用的称量仪器及常用称量方法介绍如下。

1）台秤

台秤又名托盘天平，其构造如图2-5所示。

图2-5　托盘天平

①使用前先调整台秤的零点。将游码拨至标尺左端“0”处，观察指针摆动时在分度盘两侧摆动距离是否相等。若相等，表明台秤已调至平衡，可以使用；否则调节右侧的平衡螺母直至平衡。

②物品的称量。遵循“左物右码”的原则，即称量物放在左盘，砝码放在右盘。对于不同规格的台秤，5g或10g以上的砝码放在砝码盒内，取用时用镊子夹取，5g或10g以下的质量，可借助游码来调节，使指针在刻度盘左、右两边摇摆的距离几乎相等为止。记下砝码和游码的数值至小数点后第一位，即左盘称量物的质量。称量固体药品时，应在两盘内各放一张质量相仿的称量纸，然后用药匙将药品放在左盘的纸上（称NaOH、KOH等易潮解或有腐蚀性的固体时，应衬以表面皿）。称量液体药品时，要用已称量过质量的容器盛放药品，操作方法同前（注意：台秤不能称量热的物品）。

③称量结束后。称量后，取下盘中的物品，把砝码放回砝码盒中，将游码退至左边刻度“0”处。将秤盘放在一侧或用橡皮圈架起，以免摆动。

台秤应保持清洁，如果不小心把药品洒在台秤上，必须立刻清除。

2）分析天平

分析天平的精度一般能够达到万分之一克（0．1mg）。分析天平的种类繁多，根据结构特点，可以分为等臂（双盘）天平、不等臂（单盘）天平和电子天平三类，我国常用的有半机械加码电光天平（简称半自动电光天平）和单盘天平。

（1）半机械加码电光天平。

半机械加码电光天平整个放在玻璃罩内，称量时不受外界空气流动等因素的影响。罩内放有硅胶等吸湿剂，以保持天平各部件的干燥。半机械加码电光天平称量时左盘放称量物，右盘放砝码，与全自动电光天平不同。全自动电光天平使用时左盘放砝码，右盘放称量物。半机械加码电光天平结构如图2-6所示。

①横梁。横梁是天平的主要部件，一般由轻质、坚固的铝铜合金制成。梁上等距离安装有三个玛瑙刀，梁的两端各装有两个平衡螺丝，用来调节横梁的平衡位置（即粗调零点），梁的中间装有垂直向下的指针，用以指示平衡位置。支点刀的后方装有重心调节螺丝，用以调整天平的灵敏度。

②支柱。天平正中是立柱，安装在天平底板上。柱的上方嵌有一块玛瑙平板，与支点刀口相接触。柱的上部装有能升降的托架，关闭天平时能托住横梁，使之与玛瑙刀口脱离接触，以减少磨损。

③悬挂系统。悬挂系统包括三个部分。一是吊耳，它的平板下面嵌有玛瑙平板，并与梁两端的玛瑙刀口接触，使吊钩及称盘、阻尼器内筒能自由摆动。二是阻尼器，它由两个特制的金属圆筒构成，外筒固定在立柱上，内筒挂在吊耳上。两筒间隙均匀，没有摩擦。开启天平后，内筒能上、下自由运动，由于筒内空气阻力的作用，使天平横梁能够很快停摆而达到平衡。三是秤盘，两个秤盘分别挂在吊耳上，左盘放被称物，右盘放砝码。

图2-6　半机械加码电光天平

1—横梁；2—平衡螺丝；3—吊耳；4—指针；5—支点刀；6—框罩；7—环码；
8—机械加码器；9—支柱；10—托叶；11—阻尼器；12—微分刻度标尺光屏；13—秤盘；
14—盘托；15—螺旋脚；16—垫脚；17—升降旋钮；18—零点微调杆（或扳手）

④读数系统。指针固定在天平横梁中央，指针的下部装有微分刻度标尺光屏，在屏上可以看到标尺的投影，中间为零，左负右正。若投影与光屏中央的垂直刻度线重合，则说明天平处于平衡位置。

⑤天平的升降旋钮。天平的升降旋钮位于天平底板正中央，是天平的制动装置，它连接着托梁架、盘托和光源开关。使用天平时，顺时针旋转升降旋钮，托梁架即降下，梁上的三个刀口与相应的玛瑙刀相接触，吊耳与秤盘自由摆动，同时接通了光源，屏幕上显示出标尺的投影，天平进入工作状态。停止称量时，逆时针旋转升降旋钮，横梁、吊耳及盘托被托住，刀口与玛瑙平板脱离，光源切断，天平进入休止状态。

⑥天平箱及水平调节。分析天平放在天平箱内，用以保护天平不受灰尘、潮湿、气流等的影响。天平箱的下部装有三个脚，后边的一个垫脚用于固定天平，前边的两个螺旋脚用于调节天平处于水平，天平立柱的后方装有气泡水平仪，用来指示天平的水平。

⑦机械加码器。转动机械加码器，可使天平横梁右端上加10～990mg环码。机械加码操作简单，同时可以减少因多次开、关天平门而造成的气流影响。

⑧砝码。每台天平都附有一盒配套使用的砝码，盒内装有1g、2g、2g、5g、10g、20g、20g、50g、100g的砝码共9个。取用砝码时要用镊子，用完及时放回盒内并盖严。

半机械加码电光天平是一种精密而贵重的仪器，为了保持仪器的精密度，得到准确的称量结果并保持天平的使用寿命，在使用时应按照以下步骤进行。

①取下防尘罩，叠平后放在天平箱上面。检查天平是否处于水平状态，两秤盘是否洁净，硅胶（干燥剂）是否靠住秤盘，环码盘是否在0．00位置及环码有无脱落等。

②调节零点。打开电源，开启升降旋钮，此时可以看到标尺投影在光屏上移动，当标尺稳定后，如果屏幕中央的刻度线和标尺上的“0．00”不重合，可调节零点微调杆移动屏幕位置，使屏中刻度线恰好与标尺中的“0．00”线重合，即为零点。如果屏幕调至尽头仍不能与“0．00”线重合，则应关闭天平，调节横梁上的平衡螺丝，再开启天平继续调节零点微调杆直至零点，然后关闭天平，准备称量。

③称量。将要称量的物体放在台秤上进行粗称，然后放在分析天平左盘中心，根据在台秤上称得的数据在天平右盘上加砝码至克位。半开天平，观察标尺移动的方向或指针的倾斜方向，光标总是倾向于重盘所在的方向，以此判断所加砝码是否合适。若不合适，则加减砝码直至合适。然后关闭天平门，操作机械加码器，加减环码，直至投影屏上的零点标线与标尺投影在某一读数重合为止，完全开启天平，准备读数。

④读数。待标尺停稳后，读出标尺上的质量，即10mg以下的质量。根据

被称量质量＝砝码总质量＋环码总质量＋标尺质量

计算出被称量物的质量，并将称量的数据及时记在记录本上。

⑤关闭天平。称量、记录完成后，随即关闭天平，取出被称量物，将砝码放回砝码盒，将机械加码器调至零位，关闭天平门，盖上防尘罩。

（2）单盘天平。

半机械加码电光天平属于双盘天平，而单盘天平只有一个天平盘，挂在天平梁的一臂上，天平盘的上部挂着全部的砝码，另一臂上挂有平衡锤和阻尼器，使天平维持平衡状态。单盘天平是一种比较先进的分析天平，结构如图2-7所示。

单盘天平采用减砝码的方式进行称量，将称量物放在天平盘上，然后减去与称量物相同质量的砝码，减去的砝码的质量就是称量物的质量，能够从读数装置上直接读出。

单盘天平具有灵敏度恒定、准确、称量速度快、操作方便等优点。单盘天平在进行称量时采用全机械加码，称量速度快；砝码跟被称量物在同一臂上，没有不等臂误差，提高了称量的准确性；称量过程中天平梁的负荷量没有变化，天平梁不会发生形变，因此天平灵敏度恒定。

目前单盘天平的型号、数量日益增多，精度也不断提高，在国外已出现了取代双盘天平的趋势。

图2-7　单盘天平

1—托盘；2—秤盘；3—砝码；4—承重刀和刀承；5—挂钩；6—感量螺丝；7—平衡螺丝；
8—支点刀和刀承；9—空气阻尼片；10—平衡锤；11—空气阻尼筒；12—微分刻度板；13—横梁支架

3）电子天平

（1）电子天平的分类。

电子天平是最新一代天平，它由高稳定性传感器和单片微机组成，通过电磁力补偿调节的方式实现力平衡，或通过电磁力矩调节的方式来实现力矩平衡，从而进行质量的测定。图2-8所示为BP210S型电子天平外形。

电子天平是常量电子天平、半微量电子天平、微量电子天平和超微量电子天平的总称。

图2-8　BP210S型电子天平

按电子天平的精度可分为以下几类。

①常量电子天平：称量范围一般为100～200g，精确度能达到最大称量值的10-5。

②半微量电子天平：称量范围一般为20～100g，精确度能达到最大称量值的10-5。

③微量电子天平：称量范围一般为3～50g，精确度能达到最大称量值的10-5。

④超微量电子天平：称量范围一般为2～5g，精确度能达到最大称量值的10-6。

（2）电子天平使用的一般步骤。

①使用前首先清洁称量盘，检查并调节天平至水平状态。

②接通电源，按下“ON”键，系统开始自检，自检结束后显示屏显示“0．0000”，如果空载时有数据，按一下清除键归零。

③称量，将被称量物轻轻放在秤盘上，待显示屏上数字稳定后，读数，并记下称量结果。

④称量完毕，取下称量物。若较长时间不用天平，应切断电源，盖好防尘罩。

2．称量方法

用分析天平称取试样时，大致有直接称量法、指定质量称量法和递减称量法三种方法。

（1）直接称量法。

直接称量法是直接称取某一物体质量的方法。将天平调零后，将被称物（如坩埚、小烧杯、表面皿等）直接置于天平的左盘，根据粗称的结果在右盘上放置合适的克位以上砝码，关闭天平门，加、减环码至投影屏上中央刻线与标尺上某一读数重合，读取被称量物的质量。

（2）指定质量称量法。

当称量物不吸水、在空气中性质稳定（如金属试样、矿石试样等）时，可采用此法。此时常用表面皿、称量纸等作为称量器皿。称量时先准确称出称量器皿的质量，然后根据要称取的试样质量，在天平右盘放同等质量的砝码，在左盘的称量器皿上加入略少于欲称量质量的试样，然后轻轻振动药匙增加试样，使平衡点达到所需数值。

（3）递减称量法。

对于易吸湿、氧化、挥发等在空气中不稳定的试样可采用递减称量法。

称量时先在干净的称量瓶中装一些试样，在天平上准确称得其质量，记为m1，然后取出称量瓶，倒出一部分试样（约为所需的量），再称得其质量，记为m2，前后两次质量之差m1-m2，即为倒出样品的质量。如此继续操作，可称取多份试样。即

第一份试样质量＝m1-m2（g）

第二份试样质量＝m2-m3（g）

应注意的是，如果一次倾出的试样量不足时，可按上述操作继续倾出，但若超出所需要的质量范围，就不能将倾出的试样再倒回到称量瓶中，此时只能弃去倾出的试样，重新称量。

仪器及试剂

仪器：台秤、表面皿、半机械加码电光天平、称量瓶、纸带、干燥器。

试剂：铜片、氯化钠。

实训内容

1．台秤称量练习

（1）将台秤水平放置，游码归零，调至平衡。

（2）遵循“左物右码”的原则，称取铜片的质量并记录。

（3）分别称取2．0g、3．0g的氯化钠各1份。

2．分析天平的称量练习

（1）称量前的准备。

①取下天平罩布，叠好放在顶部。

②参照课本示意图，了解分析天平的结构及各部件的用途。

③观察天平立柱后的水准仪是否指示水平位置，若天平不处于水平状态，应调节垫脚中的螺旋脚，使天平处于水平状态。

④检查天平横梁、秤盘、吊耳的位置是否正常，环码是否脱落，指数盘是否回零，秤盘上若有灰尘，应用软布轻轻擦净。转动升降枢纽，使横梁轻轻放下，观察指针的摆动是否正常，并检查砝码盒中的砝码是否齐全。

⑤调节好天平零点，准备称量。

（2）称量练习。

①将在台秤上预称过的小铜片在分析天平上准确称量（准确至0．1mg），记下其质量，称量三次，取其平均值就为铜片的质量。

②用洁净的纸带从干燥器中夹取盛有氯化钠粉末的称量瓶（见图2-9（a）），在台秤上预称其质量后，再在分析天平上准确称量，记下其质量为m1。

图2-9　称量瓶的拿法

③左手用纸带夹住称量瓶，置于容器上方，使称量瓶倾斜，右手用一洁净的纸片夹住称量瓶盖手柄，打开瓶盖，用瓶盖轻轻敲击称量瓶上部，使试样缓缓落入容器中（见图2-9（b））。当倾出的试样已接近所要称的质量时（称取氯化钠0．2～0．3g），慢慢地将称量瓶竖起，用称量瓶盖轻轻敲击称量瓶上部，使黏附在瓶口上的试样落下，然后盖好瓶盖，将称量瓶放回天平盘上，称得其质量为m2，m1-m2即为试样的质量，记录下所得数据。

④继续进行，称取多份试样。

（3）称量后的检查。

称量完毕，应关上升降架，取出被称量物和砝码，将指数盘归零，用毛刷轻轻拂净天平盘，关上天平门，罩上布罩，关上电源后再离开实验室。

注意事项

（1）天平使用前必须调零。

（2）天平应放在室温均匀的牢固台面上，避免处于振动、潮湿、阳光照射及有腐蚀性气体的环境中。

（3）天平箱内要保持清洁，定期更换干燥剂，保持箱内干燥。

（4）称量时，被称量物的质量不能超过天平的最大载重量（分析天平最大载重一般为200g）。

（5）称取腐蚀性物质，易挥发、易吸水、易与二氧化碳反应或易被氧化的物质时，必须放在密闭容器内称量。

（6）开关天平要轻缓，取放称量物和砝码时，应关闭天平后再操作。

（7）同一称量工作中，称量时应使用同一台天平和同一套砝码，减小称量误差。

（8）称量时要关紧天平门，禁止在天平开启状态时开侧门添加（或减少）砝码或物品。

（9）称量完毕，应关上升降架，不要让天平长时间处于工作状态。

实训思考

（1）在分析天平取、放被称量物，开关天平侧门，加减砝码时应注意什么？

（2）分析天平在称量时，若刻度标尺偏向左方，需要加砝码还是减砝码？若刻度标尺偏向右方呢？

（3）什么情况下可以用直接称量法？什么时候应该用递减称量法？

（4）掌握递减称量法的关键是什么？