化學天平是化學實驗研究中使用的一種精密質量計量儀器，是化學實驗室常用稱量儀器之一。一般用作計量化學藥品質量。
基本介紹
- 中文名：化學天平
- 性質：精密質量計量儀器
- 一般用作：計量化學藥品質量
- 使用環境：化學實驗研究中
儀器簡介,發展歷史,產品分類,計量性能,
儀器簡介
傳統的化學天平由天平和砝碼組成：天平是根據槓桿原理製作的計量器具；砝碼是質量的標準。質量和重量在物理學上是兩個不同的概念，但由於歷史和習慣上的原因，質量和重量都使用同樣的單位，使兩者的使用產生混淆。化學上習慣使用“重量”這一名詞，但準確地說，天平衡量的結果是物體的質量值。
發展歷史
質量計量具有悠久的歷史，中國出土的古代文物中，就有戰國時代（公元前475～前221）楚國製作的天平和砝碼，工藝精緻，表明當時質量計量技術已達到相當水平。由於天平的計量原理可靠，結構簡單，誤差因素小，在19世紀中葉以後，質量計量基本上達到所具有的精度水平。在國際單位制的七個基本單位的計量中，質量計量的精度一直保持領先地位。近代化學科學的發展與質量計量技術的進步密切相關，準確的質量計量使化學成為精密的定量的科學。
產品分類
等臂雙盤天平：橫樑上有三個瑪瑙刀，中間的一個是支點刀，兩邊各有一個承重刀，各承受一個稱盤。支點刀與兩邊承重刀之間的距離（稱為臂長）相等。稱量時，物體置於一個稱盤中，砝碼置於另一個稱盤中，調整砝碼直至天平處於平衡狀態，稱盤上所加砝碼和標牌讀數之和就是被稱量物體的質量。
單盤天平：橫樑上只有兩個瑪瑙刀，一個是支點刀，一個是承重刀，承受一個稱盤。橫樑的另一端以重錘配平。這類天平的機械加砝碼和稱盤裝在橫樑同一臂上，橫樑始終保持全載荷狀態。稱量時，被稱物體置於稱盤上，然後通過減去砝碼系統的砝碼使天平恢復平衡狀態。物體的質量等於減去的砝碼和標牌讀數之和，這種將砝碼和物體放在天平橫樑同一臂上進行稱量的方法稱為替代衡量法，是一種精密的稱量方法。這類天平具有靈敏度不變、不存在等臂性誤差等特點。
新式天平
以上所述都是對傳統的槓桿式的化學天平而言，隨著科學技術的發展，已出現各種形式的稱量儀器，如電子天平、電子秤、自動天平等，總的特點是，稱量時被稱物體不是直接與砝碼相比較而求得物體的質量，而是被稱物體的質量通過感測器變為電信號，經放大器放大後，反饋到自動補償裝置中產生平衡力矩，再通過顯示裝置直接給出示值。這類儀器具有稱量迅速、簡便的特點，還可與微處理機聯用，但是精度仍不如傳統天平，而且仍須用標準砝碼加以調校。
型號和精度級別
化學家早期使用的天平是結構簡單的指針標牌天平（通常稱作搖擺天平）。在指針擺動過程中讀數，再通過計算求出天平的平衡點。後來，給天平加上了空氣阻尼器，使橫樑擺動能很快停止，此類天平稱阻尼天平，天平的平衡點採用靜止讀數，直接求得。為了提高讀數的精確度，又在指針尖上裝置微分標牌，並裝設光電放大讀數裝置，從而提高了天平的準確度和靈敏度。在操作砝碼上，也把用手攝取砝碼改進為機械加減砝碼，提高了稱量速度。普遍使用的是半機械或全機械加砝碼的電光天平。
天平按精度不同分為十級，天平的精度是該天平最小分度值與最大載荷之比值。最小分度值越小、載荷越大的天平，其精度越高。化學天平的精度一般為三至五級。表中列出中國常用天平的型號與精度級別。
中國常用天平型號與精度級別
計量性能
穩定性
指天平橫樑在受到擾動後能自動回復到初始平衡位置的能力。保證天平處於穩定平衡狀態的必要條件是整個橫樑和承重系統的重心必須在支點刀刃的下方。
靈敏性
指天平能覺察出稱盤中重量變化的能力，天平能覺察到的重量差值越小，天平的靈敏度就越高。在習慣上，靈敏度又稱感量，用天平標牌的最小分度值來表示，其單位是毫克/分度。通常所謂萬分之一的天平，表示其標牌最小分度值為0.1毫克；當秤盤中重量變化0.1毫克時，標牌相應地發生1個最小分度的位移。
一台結構定型的天平，靈敏度主要由橫樑系統的重心與支點刀刃之間的距離決定。對於等臂雙盤天平來說，三個刀刃的相對位置將影響天平空載和重載時靈敏度的差別,因為三個刀刃位置和橫樑本身在負載時的變形,會引起整個橫樑系統重心的變化，而這種變化不能通過調整重心砣得到解決。對於非固定分度值的天平，可以通過實測校正靈敏度；對於固定分度值的天平，在調校天平時，就應嚴格做到天平空載和重載時靈敏度的一致。
準確性
對等臂雙盤天平而言，是指天平兩臂長度應精密相等,實際上不可能完全相等,由此就產生不等臂性誤差。通常也稱偏差。偏差與天平的載荷成正比， 因此規定不等臂性誤差以最大載荷時產生的誤差量值表示。各種天平的不等臂性誤差允許9個最小分度值。橫樑的不均勻受熱是引起不等臂性誤差的重要原因，一般用銅合金制的橫樑，兩臂溫差0.2℃，載荷為100克時，即可產生0.5毫克的誤差，因此,不允許在天平上稱量未與天平室溫度達到平衡的過冷或過熱的物體。
示值變動性
指天平在載荷不變的情況下，多次開關天平時平衡點變動的情況，它表示天平稱量結果的可靠性。稱量時，不能要求每次讀數完全一致，但是天平的這種示值變動性應儘可能降到最低程度。顯然，當示值變動大於最小分度值時，天平的靈敏度就失去它的意義。因此，天平的示值變動性最大允許誤差為1個最小分度值。引起示值變動的原因很多，天平元件的質量和所處的調整狀態是內在因素，但環境溫度、氣流、震動和不正確的操作也會引起示值的變動。
天平檢定
一台使用中的天平的上述各項計量性能都必須達到該天平規定的質量指標。對天平的計量性能進行全面測定的過程稱天平檢定。
