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化學中的質量測量

數字秤、電子天平和水分分析儀是化學領域的寶貴工具。劑量對于化學至關重要:在一定數量下無害或有益的化學物質在與試劑混合時會變得有毒或易揮發。但是化學是一個變化很大的領域,很難理解使用哪種稱重設備。在這篇文章中,我們將介紹不同類型的電子天平和水分測定儀,以及它們在化學領域中的應用。

化學稱重

稱重儀器主要用于定量化學分析,用于確定物質中物質的數量或百分比(這通常稱為重量分析)。為了讓樣品顯示物質及其數量,會引發各種類型的反應。

通常,重量分析從創建解決方案開始。樣品和試劑在混合成溶液之前分別稱重。溶液經過反應分離被分析的物質。該物質,現在被分離,被稱重。根據該重量,化學家可以計算樣品中存在多少該物質,并可以進一步計算以推斷平均化合物和該化合物中存在的物質的量。

這是一個簡化的解釋;一些物質經過許多不同的反應來進一步分離、純化和過濾它們。反應的范圍可以從新化合物的產生到沉淀、氧化等。

顧名思義,體積分析主要使用體積來量化物質,而化合物和樣品通常在進行各種化學反應之前進行稱重。稱量由滴定、燃燒或其他反應(例如,其中一些變成氣體)產生的化合物并不總是可能或容易稱量,因此如果無法在電子天平上稱量,則必須根據體積計算其質量。

即使不對生成的化合物進行稱重,反應所需的化學物質也是如此。此外,試劑通常以特定的比例和百分比使用。使用天平可以幫助減少浪費并通過稱量液體來確保發生適當的化學反應,然后計算反應所需的具體量。具有配方功能的天平特別適合混合任務,因為它們允許用戶使用天平執行所有必要的計算。在縮放試劑和混合物時,百分比稱量也非常重要,因為它允許用戶測量每個組分占最終重量的百分比,從而簡化了復雜的滴定任務。

半微量和分析天平

對于需要高水平準確度和精密度的高度復雜的工作,您需要使用半微量或分析天平。雖然它們具有相當低的容量(我們的容量可以達到 510 克),但它們提供精確到 0.01 毫克的可讀性,這對于在使物質經過多次反應后測量少量時至關重要。

雖然許多樣品首先要進行大量測量,但一旦它們經過處理、過濾、與試劑混合或從溶液中分離出來,這些測試產生的物質往往非常小,必須非常準確地測量。這在減少物質中污染物的量以測量混合物中純化學物質的準確量時非常有用。

分析天平經常用于測量試劑和化學反應產生的產物,如分析化學中的消解。這有助于減少浪費和潛在的有毒副產品。這些天平上的防風罩在稱量少量時也很有幫助,并有助于防止污染或氧化。

除了準確度和精密度之外,分析天平和半微量天平還具有低不確定度的特點,這在處理可能不穩定或有毒的材料時至關重要。藥物化合物通常需要精確稱量,并且不確定性也很低。作物、土壤、水和食物經常被檢測污染物和污染物。因為我們經常在沒有經過長期測試的情況下使用化肥等化合物,所以化學家必須記錄最微小的變化,以確保這些化合物不會慢慢影響它們的環境。重金屬即使少量也是有毒的,因此必須精確測量它們的積累。

此類數據的監管方式非常具體和嚴格,必須遵守各種標準以確??芍貜托?。具有低不確定性的天平有助于支持聲明和結果,并確保比較實驗符合高標準。購買實驗室天平時,您必須確保其等級和公差符合您的要求。

這些天平通常包含多種功能,包括密度測量、配方、計數、累積、百分比稱量等。它們允許用戶簡化復雜的稱量任務,并可以在天平上執行計算,而不必在不同的計算機應用程序或設備上來回切換。一些分析天平和半微量天平甚至可以存儲測試或配方程序,以便快速調用常用程序。利用這些功能還可以通過消除額外計算的需要來簡化縮放實驗。

百分比稱量在化學實驗室中特別受歡迎,其中溶液根據樣品的類型具有不同的濃度水平。食品和制藥實驗室尤其依賴于比率和百分比,因為它們是顯示某物濃度或營養價值的快速方法。百分比稱重對于微生物培養也很有用,因為培養基通常是液體或脫水培養基與瓊脂或明膠以特定百分比混合的組合。一些生物體具有復雜的營養需求,需要仔細平衡各種成分,例如蛋白胨和酵母提取物。

在分析化學中稱量少量是必不可少的。半微量天平用于更專業的任務,例如差重稱量(在將固體放入另一個容器后重復稱量以測量轉移的量)以獲得成分數據的顆粒采樣、過濾器稱重、校準(包括移液器校準)、無法使用水分分析儀進行的干燥測量,以及涂層測量(例如,電子設備上小于一毫米的防靜電薄膜)。

密度

質量和體積是化學實驗室中最重要的測量值之一,這就是密度的來源。這三個屬性可以告訴科學家們很多關于他們正在研究的化學物質的信息。我們的許多實驗室天平都提供密度套件,可以將其放置在天平的秤盤上或使用掛鉤放置在天平下方。密度很有用,因為它是物質的基本屬性。雖然溫度會影響密度,但數量不會。無論您測量一克或一公斤相同的鋼材,只要所有條件都相同,它們的密度就會相同。這意味著密度是物質的一種密集屬性。

科學家們不僅可以使用密度來弄清楚各種物質是什么,還可以弄清楚它們對各種環境變化的反應。例如,一大片水體的頂部往往更溫暖,隨著水的深入,水會變得更冷。但是在寒冷的溫度下,如果形成了一層冰,冰會浮在上面,而冰下的水在它下面更冷,隨著你越深入,水就會逐漸變暖。如果科學家必須設計一艘潛艇,他們就必須考慮溫度變化,因為它們會影響水的密度,進而影響潛艇的浮力。

液體也可以混合,但仍然表現出不同的密度(例如,水和油)。如果一家公司用各種成分制造止咳糖漿,他們必須確保糖漿的各種化合物在裝瓶后保持混合。例如,許多沙拉醬在食用前必須搖勻,因為它們的各種成分會隨著時間的推移慢慢分離。

精密天平

精密天平比分析天平和半微量天平(最多高 15 公斤)提供更高的容量,但以犧牲一些可讀性為代價。它們不提供如此精細的測量,但它們也不太容易受到環境變化的影響,并且可以更快速、更輕松地穩定下來。精密天平可以包括容量較低、可讀性較高的帶防風罩的型號和高容量、低可讀性的頂部裝載型號,不包括用于較大樣品的防風罩。

它們最常用于處理樣品、制備溶液和測量試劑等制備工作。許多實驗室都需要樣本量,以確保反應產生足夠的產物以進行準確測量,尤其是在尋找僅占整個化學物質一小部分的化合物時。特定的樣本量要求也可以使測量試劑更容易,因為化學家可以使用比例量而不是每次都測量非常特定的量。

它們堅固的結構和快速的穩定性也使它們非常適合在生產環境中混合化學品的試生產。

一些精密天平仍然可以提供復雜的稱量功能。例如,在對固體材料進行取樣時,檢重可能很有用,而配方可用于粘合劑等骨料,這可能對使用要求更高。

化學家在精密天平上測量干燥試劑或固體樣品,然后在分析天平上測量反應結果的情況并不少見。精密天平通常是稱量化合物的第一步。由于它們具有高容量、堅固的結構和相對較高的精度(與緊湊型或臺秤相比),它們非常適合材料測試和質量保證等應用。

一些精密天平是便攜式的,這意味著它們可以運輸以進行現場測量。這些天平應該堅固、易于清潔并提供快速的穩定時間。然而,它們往往不如實驗室中的同類產品精確,因此它們最常用于初步現場采樣。

緊湊型精密天平也經常用于教育環境?;瘜W課經常讓學生使用可讀性在小數點后兩位左右的天平,以使學生習慣于試劑制備和更復雜的稱量任務。

水分分析和化學

當需要量化化合物中的水量時,可以使用水分分析。該過程還可用于在將樣品混合到溶液中之前干燥樣品,因為水會過度稀釋樣品而無法產生所需的結果。水分測定儀比烤箱更快,可以更均勻地加熱,并且通常以更少的成本提供更多的時間和溫度控制。他們可以做很多計算,這可以大大減少用戶錯誤。水分測定儀的唯一缺點是容量低,但樣品很少被大批量干燥或加熱,尤其是當它們具有揮發性或有毒時。

我們的 PMB 水分分析儀允許用戶使用三種不同的加熱模式,這對于加熱時會發生變化的化學品特別方便。它確保用戶可以完全均勻地干燥樣品而不會燃燒它。

水分可以在化合物的質地、保質期和儲存中發揮重要作用。太潮濕的產品容易滋生細菌或真菌,而太干的產品可能難以使用或易燃。水太多的混凝土很容易開裂,而太干的混凝土則無法正常固化,導致粘結力變弱。水分分析儀是專門從事質量或材料測試的化學實驗室必不可少的工具。

數據通訊

我們的化學天平均包含 RS-232 接口,用于與計算機和打印機通信。我們的一些實驗室天平甚至包括 USB 接口,以確保您的數據可以盡可能高效地傳輸。它們還符合 GLP 指南,以確保順利的記錄過程并幫助滿足可追溯性要求。利用天平與 LIMS 通信的能力,減少手動記筆記的需要并防止錯誤,尤其是對于小數字和重復稱重任務。天平可以自動跟蹤時間、日期、結果等。軟件甚至可用于遠程控制天平,這在稱量有毒或放射性化學品時非常有用,或者如果您使用天平在通風柜中稱量樣品。


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