Глава 5

ВЕСЫ И ВЗВЕШИВАНИЕ

Взвешиванием называют сравнение массы данного-те­ла с массой гирь, масса которых известна и выражена в определенных единицах (мг, г, кг и др.), Весы являются важнейшим прибором в химической лаборатории, так как почти ни одна работа в ней не обходится без определения массы того или иного вещества или тары, в которую поме­щают взвешиваемое вещество.

В зависимости от точности, с которой проводят взвеши­вание, весы разделяют на следующие группы:

1. для грубого взвешивания (точность до граммов);

1. для точного взвешивания (точность от 1 до 10 мг);

1. аналитические:

а) обычные (точность до 0,1—0,2 мг);

б) полумикрохимические (точность до 0,01 — 0,02 мг);„

в) микрохимические (точность до 0,001 мг);

г) ультрамикрохимические (точность до 10^_6 —

Ю~⁹мг);

4) специальные (пробирные, торзионные и пр.). Каждая из этих групп подразделяется на подгруппы

в зависимости от конструктивных особенностей.

Каждые весы имеют свой разновес, т. е. набор гирь. На каждой гирьке разновеса обозначена ее масса, причем эта масса носит название номинальной. Истинная масса обычно не равна номинальной. Для разновеса ана­литических весов это отклонение выражается в десятых, а иногда в сотых долях миллиграмма и не отражается на точности взвешивания. Но чем меньше гиря, тем больше ее относительная неточность.

Пример. Если гири массой 500 и 100 мг имеют отклонение 0,1 мг, то относительная неточность, выражаемая отношением отклонения

0,1

к номинальной массе, будет соответственно равна: cfjrj = 000,02

0.1 ^и jqq = 0,001, т. е. для второй гнри в пять раз больше.

231

В разновесах к весам более грубым, чем аналитические, относительное отклонение гирь может быть более значи­тельным. Величина отклонения номинальной массы от истинной характеризует точность разновеса.

Гири разновеса необходимо периодически проверять и клеймить.

ВЕСЫ ДЛЯ ГРУБОГО ВЗВЕШИВАНИЯ

Существует много типов весов для грубого взвешивания: рычажные, типа безменов, различные чашечные и цифер­блатные. Эти весы называют также столовыми. На каж-

Рис. 234. Чашвчны» в«сы для грубогс взвешивания,

дых весах указана предельная нагрузка, допустимая при!} пользовании данными весами. Эта предельная масса назы-'! вается грузоподъемностью. Весы для грубого взвешива­ния могут иметь различную предельную нагрузку, или грузоподъемность: от 1 до 50 кг — и дают возможности взвешивать с точностью до 2%. Точность взвешивания на циферблатных весах до 0,5%.

Весы устанавливают на ровной горизонтальной поверх! ности стола. Станина любых весов должна стоять устой! чиво, не качаясь, без перекосов. У чашечных весов (рис. 234к указатели в нерабочем состоянии должны находиться одни против другого, т. е. в положении равновесия, а у рычаж-J ных или циферблатных — указатель или стрелка должна! показывать на нулевое деление. Перед взвешиванием на любых весах для грубого взвешивания обязательно провес ряют правильность установки их и чистоту чашек или пло! щадок для взвешивания.

Разновес. Для взвешивания на весах описываемого типа применяют чугунные, фарфоровые или латунные,!

232

иногда никелированные гири, подобранные в деревянном колодке с гнездами, соответствующими размеру гирь. Например, в колодке разновеса для чашечных весов могут быть гири: 1 кг, 500 г, 200 г, 200 г, 100 г, 50 г. 20 г, 20 i, 10 г, 2 г, 2 г и 1 г.

Для циферблатных весов мелкий разновес до 100 г не нужен, так как на них масса в граммах указывается стрелкой на циферблате.

Взвешивание. При взвешивании на грубых чашечных весах разного рода сыпучие материалы насыпают не непо­средственно на чашку весов, а в какую-либо тарированную, т. е. предварительно взвешенную или уравновешенную посуду (коробку, ящик, банку, стакан и т. д.). Для этого на правую чашку весов ставят тару, в которой будут произ­водить взвешивание, а на левую кладут какой-либо груз, уравновешивающий тару, например гири, дробь, гвозди и т. п. Затем на левую чашку весов кладут гири требуемой массы. После этого в тару насыпают взвешиваемый мате­риал-до тех пор, пока весы не уравновесятся. Если взве­шиваемый материал окажется в избытке, его снимают при помощи рогового совочка, шпателя, ложки или даже кар­тона либо бумаги. Нельзя снимать излишки или досыпать недостающее количество материала пальцами. Чем ближе к концу взвешивания, тем осторожнее следует добавлять материал.

Если нужно определить массу какого-либо предмета (например, банки с материалом, прибора и т. д.), то взве­шиваемый предмет кладут на левую чашку весов, а гири— на правую, причем вначале кладут крупные гири, а потом— более мелкие.

При взвешивании жидкости нужно заботиться, чтобы она не попадала на чашки весов. Жидкость вливают неболь­шими порциями; к концу взвешивания рекомендуется наливать ее, пользуясь стаканом с носиком.

Особой осторожности требует взвешивание кислот, например серной. Дымящие или дурно пахнущие жидкости следует взвешивать исключительно под тягой.

Необходимо отметить, что когда известна плотность жидкости, предпочитают брать ее не по массе, а по объему; чтобы перевести массу в объем, пользуются формулой:

масса

объем == —

плотность

233

Завод «Госметр» (Ленинград) выпускает быстродейству­ющие технические весы ВТК-500 (рис. 235). Взвешивание

на этих весах в десять раз быстрее, чем на чашечных весах, и значи­тельно проще.

Взвешиваемый предмет или та­ру помещают на площадку весов и рукояткой, расположенной спра­ва, механически подбирают встро­енные гири. Счетчик и оптическое устройство, которым оборудованы эти весы, дают непосредственный отсчет массы.

Основная характеристика этих весов:

Предельная нагрузка .... 500 г

Цена деления шкалы .... 0,1 г

Рис. 235. Быстродейст­вующие технические весы ВТК-500.

Время успокоения 10 сек

Перед взвешиванием весы ВТК-500 следует подключить к электросети. Разновеса для этих весов не требуется, что является их большим преимуществом.

ВЕСЫ ДЛЯ ТОЧНОГО ВЗВЕШИВАНИЯ

Весы для точного взвешивания дают возможность взве­шивать с точностью до 10 мг и реже — до 1 мг. Имеется много типов весов для точного взвешивания как двуплечих, так и одноплечих.

Простейшим типом весов для точного взвешивания яв­ляются ручные, или аптечные (рис. 236). Пре­дельная нагрузка ручных весов может быть различна и достигает 100 г.

Для точного взвешивания применяют разнообразные так называемые технохимические и техни­ческие весы. Технохимические весы (рис. 237) более совершенны, и их грузоподъемность может составлять от 200 г до нескольких килограммов. В отличие от весов для грубого взвешивания у весов для точного взвешивания* имеется так называемое арретирное устройство и балан­сировочные гайки. При помощи арретирного устройства самые ответственные части весов — призмы коромысла

Рис. 236. Ручные, или Рис. 238. Технохимические

аптечные, весы. весы 1-го класса Т 1—1.

Рис. 237. Технохимические весы:

/ — чашки; 2 — установочные винты; 3 — ручка

арретира; 4 — шкала; 5 — стрелка; 6 — отвес;

7 — балансировочные гайки; 8 — коромыспо

234

н подушки — в нерабочем положении отделяются и не касаются площадок. Это предохраняет призму от износа, а весы — от потери чувствительности. При взвешивании поворотом ручки арретира весы приводят в рабочее поло­жение.

Точные весы (кроме ручных) устанавливают стацио­нарно, в определенном месте лаборатории, строго по отве­су, с соблюдением правил, указанных в инструкции к ним. Для регулировки положения у весов имеются передние винтовые ножки, которые опираются на круглые метал­лические подставки с выемками в центре.

При правильной установке весов острие отвеса должно совпадать с вершиной конуса, находящегося у подножки колонки. У некоторых типов весов вместо отвесов имеются жидкостные уровни с пузырьком воздуха.

Если при опускании арретира весы не будут находиться в равновесии, его добиваются при помощи балансировочных гаек.

Промышленность выпускает типы лабораторных ве­сов 2-го и 1-го классов; технические весы 2-го класса с гру­зоподъемностью 200 г (Т—200), 1000 г (Т—1000) и 5000 г (Т—5000). У первых весов допустимая погрешность при наибольшей нагрузке составляет ±60 мг, у вторых ±200 мг и у третьих ±500 мг.

Технические весы 1-го класса выпускаются с грузоподъ­емностью 1 кг(Т1—1), 10кг(Т 1—10), 20кг (Т 1—20) и 50кг (Т 1—50). Цена деления шкалы соответственно 20 мг, 100 мг, 200 мг. 250 мг.

Весы грузоподъемностью 1 кг (Т 1—1) (рис. 238) поме­щены в остекленную деревянную витрину с тремя дверца­ми. В верхней части коромысла укреплены балансировоч­ные (тариррвочные) винты с гайками и регулятор центра' тяжести коромысла. У таких весов колебания стрелки быст­ро затухают под тормозящим действием лопатки стрелки, помещенной в масляной ванне. Кроме того, весы снабжены устройством для механического накладывания миллиграм­мовых гирь (в пределах от 10 до 900 мг). Эти гири имеют . форму колец; поворотом на нужный угол лимбов, укреплен­ных в правой части витрины, гири накладывают на под-' веску гигьной площадки. На лимбах имеются надписи, показывающие массу наложенных гирь. Гири наклады­вают при закрытых дверцах витрины, что предохраняет весы от действия потоков воздуха.

Технохимические весы (особенно призмы, подушки для них, а также чашки) следует время от времени очищать. На многих технохимических весах серьги, стремена и чаш­ки бывают занумерованы одним и тем же номером. При сборке таких весов детали с одинаковыми номерами нужно соединять друг с другом. Если, например, на одном конце коромысла стоит цифра «1», то на этот конец следует надеть серьгу, стремя и чашку с тем же номером. Нужно также следить, чтобы балансировочные винты, расположенные на обоих концах коромысла, не были изогнуты и легко

Рис. 239. Точный разновес.

перемещались по нарезке. Винт, прикрепляющий стрел­ку весов к коромыслу, должен быть завернут до отказа.

Точный разновес. Для взвешивания на технохимиче­ских весах применяют точный разновес( рис. 239). Он пред­ставляет собой набор гирь, расположенных в определен­ном порядке в гнездах деревянного ящика, имеющего крышку. Граммовые гири точного разновеса по большей части никелированные, но встречаются и фарфоровые. Самая крупная гиря в таком разновесе имеет массу 500 г. Кроме граммовых гирь, в разновесе имеются миллиграм­мовые гири (рис. 240) в виде пластинок из алюминия, ней­зильбера или никеля. Для удобства распознавания гири делают разной формы: пятисот- и пятидесятимиллиграм-мовые — шестигранные; двухсот- и двадцатимиллиграм-мовые — прямоугольные, ста- и десятимиллиграммовые — треугольные.

Каждая миллиграммовая гирька имеет загнутый крае­шек, или ушко, за который берут ее пинцетом, когда кла-

236

237

дут па весы или когда снимают с них. На каждой гирьке стоит число, обозначающее массу гири в миллиграммах: 500, 200, 100, 50, 10 и реже 5, 2 и 1.

Взвешивание. Взвешивание на технохимических весах более сложно, чем на весах для грубого взвешивания. Прежде всего следует убедиться, что весы работают пра­вильно. Технохимические весы, так же как и аналитичес­кие, имеют так называемое арретирное приспособление, или арретир.

Перед взвешиванием проверяют, правильно ли по отве­су стоят весы, и в противном случае с помощью установоч­ных ножек-винтов добиваются правильной их установки.

OQQ<B OQQo

0,5 0,2 0,7. 0,7 0,05 0,02 0,02 0,Ot

Рис. 240. Миллиграммовый разновес.

После этого опускают арретиром коромысло весов и наблю­дают колебания стрелки по нижней шкале. Если стрелка при колебании отклоняется от нуля на одно и то же число делений вправо и влево, весами можно пользоваться. Если же стрелка отклоняется от нуля в одну сторону более, чем в другую, нужно посмотреть нет ли на чашках весов каких-нибудь загрязнений, чисты ли призмы и гнезда для них. Если же и после устранения этих неполадок стрелка будет отклоняться в одну сторону более, чем в другую, нужно при помощи балансировочных гаек добиться равномерно­го колебания стрелки, или, как говорят, установить весы на нуль.

Однако и при условии, что весы не установлены на нуль, можно провести точное взвешивание. Для этого на правую чашку весов помещают взвешиваемый предмет, на левую — гири до установления весов на нуль. После этого взвеши­ваемый предмет переносят на левую чашку, гири — на правую. При этом одна из чашек будет перевешивать дру­гую; добавляя или снимая разновески, снова уравновеши­вают весы. Истинная масса тела равна среднему арифме­тическому между результатами этих двух взвешиваний. Такой прием называется способом двойного взвешивания.

238

Пример. Масса предмета при первом взвешивании оказалась равной 24,42 г. При втором взвешивании, когда взвешенный предмет и гирн поменяли местами, масса оказалась равна 24,38 г. Тогда истинная масса предмета будет равна

24,42 + 24,38 „„ „_Л fj = 24,40 г

По окончании взвешивания с чашек весов удаляют взвешиваемый предмет и немедленно же убирают гири и разновески, укладывая их в установленном порядке в футляр. Сказанное относится как к грубым, так и к тех-нохимическим и особенно аналитическим весам.

При инвентаризации весов категорически воспрещается ставить номера на коромысле и на чашках, что иногда делают неопытные работники.

АНАЛИТИЧЕСКИЕ ВЕСЫ

Весы для аналитических работ подразделяют на 1-й и 2-й класс точности; по конструкции — на весы периоди­ческого качания и апериодические, или демпферные.

По системе нагрузки мелкого разновеса аналитические весы, кроме обычных, бывают с цепочкой, полуавтомати­ческие и автоматические.

Установка аналитических весов. Аналитические весы (рис. 241) помещают в специальной так называемой весовой комнате, причем при установке их руководствуются сле­дующими правилами.

Для каждых аналитических весов должна быть уста­новлена полка на кронштейнах (рис. 242), укрепленных на капитальной стене.

На эту полку, кроме аналитических весов, нельзя ничего ставить; нельзя также облокачиваться на нее. Около аналитических весов нельзя ставить нагретые до высокой температуры предметы. Недопустимо также, что­бы на весы падал прямой солнечный свет или чтобы они были расположены близко от отопительных приборов, так как это вызывает неравномерное нагревание плеч коро­мысла весов, приводящее к неравноплечию. Весы нельзя помещать также у наружной стены здания, имеющей неоди­наковую температуру летом и зимой, что отражается на точности аналитических весов.

Весы нельзя располагать в тех местах, где фундамент или стены дрожат в результате движения транспорта и т. п.

239

ю х я

0

«

Я л

>.я «о-о о с ю

• ||

в

в ST, ^я

о, 5! °

Я Л1

^га 2 I в га ко ч

£

о

g-

о* с

Ж О

i'sl

О. >.►■

О ■ - OS

О _Я1 И

s Е-

я

4

я

<

5Sa 33*1

* 2«» °>,S

Ss •-

^к Ч я I О И I « ч

еч S ш

-¹ s

see ,

I-¹

я гаем

га я

SI

Ш Я

5.

« o.

Слева от полки для аналитических весов (несколько ниже ее) рекомендуется укрепить другую полку, на кото­рую ставят эксикатор со взвешиваемым предметом.

Если аналитические весы находятся в здании, подвер­гающемся некоторым сотрясениям в результате работы тяжелых машин или транспорта, взвешивание может силь­но затрудняться, а на микровесах может оказаться вооб­ще невозможным. В подобных случаях используют мас­сивные мраморные плиты, которые кладут на прокладки из резины или пенопласта, причем лучше использовать три прокладки, расположив их в виде треугольника. Стол, на который укладывают мраморную плиту, укрепляют на

Ряс. 242. Кронштейн для аиалити- Ркс. 243. Амортизатор ческих весов. к весам:

1 — пластмассовый подпятник;