第3章 化学基本操作训练
3.1 分析天平的称量练习
分析天平是定量分析中常用的精密仪器之一，每一项定量分析都直接或间接地需要使用天平。根据不同的精度和结构，可把天平分为工业天平和分析天平。工业天平指常见的托盘天平，常用的分析天平有普通天平、阻尼天平、机械加码的电光天平、单盘电光天平等。
3.1.1 基本原理
（1）分析天平的工作原理 分析天平是根据杠杆原理设计的一种仪器。如图3-1所示，设一杠杆AB，支点为C，AC、CB为杠杆的两臂。若在杠杆两端A、B上分别加上被称物体和砝码，其重力为Q、P，当体系达到平衡时，两力矩相等，即Q×AC=P×BC，因力臂相等，即AC=BC，所以平衡时被称物体和砝码的重力相等。即
Q=P
图3-1 杠杆原理实验
设m1为被称物体的质量，m2为砝码的质量，则上式可写成 m1g1=m2g2，g为重力加速度，由于在同一地点，因此g1=g2，也即平衡时m1=m2。
在同一地点，质量（单位为千克）的数值与用千克力为单位的重量的数值相同，因此习惯上将天平上称得的质量称为“重量”。
（2）天平的种类 天平的种类如图3-2所示。
图3-2 天平的种类
（3）天平的构造 天平的构造如图3-3所示。
图3-3 天平的构造
1—指针；2—吊耳；3—天平梁升；4—调零螺丝；5—感量螺丝；6—前面门；7—圈码；8—刻度盘；9—支柱；10—托梁架；11—阻力盒；12—光屏；13—天平盘；14—盘托；15—垫脚螺丝；16—脚垫；17—升降旋钮；18—光屏移动拉杆
①天平梁 天平梁是天平的主要部件之一，梁上左、中、右各装有一个玛瑙刀口和玛瑙平板。装在梁中央的玛瑙刀刀口向下，支承于玛瑙平板上，用于支撑天平梁，又称支点刀。装在梁两边的玛瑙刀刀口向上，与吊耳上的玛瑙平板相接触，用来悬挂托盘。玛瑙刀口是天平很重要的部件，刀口的好坏直接影响称量的精确程度。玛瑙硬度大但脆性也大，易因碰撞而损坏，故使用时应特别注意保护玛瑙刀口。
②指针 固定在天平梁的中央，指针随天平梁摆动而摆动，从光幕上可读出指针的位置。
③升降旋钮 是控制天平工作状态和休止状态的旋钮，位于天平正前方下部。
④光幕 通过光电系统使指针下端的标尺放大后，在光幕上可以清楚地读出标尺的刻度。标尺的刻度代表质量，每一大格代表1mg，每一小格代表0.1mg（图3-4）。
图3-4 光幕
⑤天平盘和天平橱门 天平左右有两个托盘，左盘放称量物体，右盘放砝码。光电天平是比较精密的仪器，外界条件的变化如空气流动等容易影响天平的称量，为减少这些影响，称量时一定要把橱门关好。
⑥砝码与圈码 天平有砝码和圈码。砝码装在盒内，最大质量为100g，最小质量为1g。在1g 以下的是用金属丝做成的圈码，安放在天平的右上角，加减的方法是用机械加码旋钮来控制，用它可以加10～990mg的质量。10mg 以下的质量可直接在光幕上读出。注意：全机械加码的电光天平其加码装置在右侧，所有加码操作均通过旋转加码转盘实现，如图3-5所示。
图3-5 全机械加码天平的刻度转盘
3.1.2 天平的称量方法
天平的称量方法可分为直接称量法（简称直接法）和递减称量法（简称减量法）。
（1）直接称量法 直接称量法用于称取不易吸水、在空气中性质稳定的物质，如称量金属或合金试样。称量时先称出称量纸（硫酸纸）的质量（m1），加上试样后再称出称量纸与试样的总质量（m2）。称出的试样质量=m2-m1。
（2）减量法称量 此法用于称取粉末状或容易吸水、氧化、与二氧化碳反应的物质。减量法称量应使用称量瓶，称量瓶使用前须清洗干净，干净的称量瓶（盖）都不能用手直接拿取，而要用干净的纸条套在称量瓶上夹取。称量时，先将试样装入称量瓶中，在台秤上粗称之后，放入天平中称出称量瓶与试样的总质量（m1），用纸条夹住取出称量瓶后，按图3-6所示方法小心倾出部分试样后再称出称量瓶和余下的试样的总质量（m2），称出的试样质量=m1-m2。
图3-6 称量方法
减量法称量时，应注意不要让试样撒落到容器外，当试样量接近要求时，将称量瓶缓慢竖起，用瓶盖轻敲瓶口，使粘在瓶口的试样落入称量瓶或容器中。盖好瓶盖，再次称量，直到倾出的试样量符合要求为止。初学者常常掌握不好量的多少，倾出超出要求的试样量，为此，可少量多次，逐渐掌握和建立起量的概念。注意：在每次旋动指数盘和取放称量瓶时，一定要先关好旋钮，使天平横梁托起。
3.1.3 使用方法
（1）称量前准备工作 称量前应先检查天平是否水平，圈码是否挂好，圈码指数盘是否在“000”位置，两盘是否置空。用小毛刷将天平盘清扫一下。
（2）调节零点 接通电源，开动升降旋钮，这时可以看到缩微标尺的投影在光屏上移动，当投影稳定后，如果光屏上的刻线不与标尺的0.00重合，可以通过调屏拉杆，移动光屏的位置，使刻线与标尺0.00重合，零点即调好。如果将光屏移到尽头后，刻线还不能与标尺0.00重合，则需要调节天平梁上的平衡螺丝。
（3）称量 先用台秤称出物体的质量，然后把要称量的物体放在天平左盘的中央，把与粗称数相符的砝码放在右盘中央，缓慢地开动升降旋钮，观察光屏上标尺投影移动的方向。如果投影向右方移动，则表示砝码比物体重，应立即关好升降旋钮，减少砝码质量后再称量；如果标尺投影向左方移动，出现依次增大的数字，则可能有两种情况。第一种情况是，标尺稳定后与刻线重合的地方在10.0mg以内，即可读数；第二种情况是投影往左方迅速移动，则表示砝码太轻，两质量差超过10.0mg，应立即关好升降旋钮，增加圈码后再称重。
使用圈码时，要关好天平门。用“减半加减码”的顺序加减圈码，例如，先把指数盘转到50mg处，若太轻，再转到80mg处（不转到60mg）。这样，可较快找到物体的质量范围。
普通天平的指针是偏向轻盘的，但电光分析天平缩微标尺的投影则向重盘方向移动。例如，砝码轻了，光屏上出现依次增大的数字，如果投影移动得很慢，砝码的质量就接近物体的质量了。
（4）读数 当光屏上的标尺投影稳定后，就可以从标尺上读出10mg以下的质量。
读完数后，应立即关闭升降旋钮。
（5）称量后工作 称量完毕后记下物体质量，将物体取出。取出砝码时核准所记录的砝码质量并把砝码放回到砝码盒中原来的位置上，关好边门。核准所记录的圈码的质量并将圈码指数盘恢复到“000”位置，拔下电插销并罩好天平框外边的罩子。
3.1.4 实验报告示例
实验 分析天平的称量练习
（一）实验日期： 年 月 日
（二）方法摘要：用减量法称取试样2份，每份0.2～0.4g。
（三）数据记录：
