计量仪器
天平 天平用于称量物体质量,狭义上也叫托盘天平(实验室中多用托盘天平)。
常用的精确度不高的天平,由托盘、指针、横梁、标尺、游码、砝码、平衡螺母、分度盘等组成。分度值一般为0.1或0.2克。
一种衡器。由支点(轴)在梁的中心支着天平梁而形成两个臂每个臂上挂着一个盘,其中一个盘里放着已知重量的物体另一个盘里放待称重的物体,固定在梁上的指针不摆动且指向正中刻度时的偏转就是待称重物体的重量。
使用注意事项
1)要放置在水平的地方。
2)使用前要使天平左右平衡(游码必须归“0”平衡螺母向相反方向调,使用口诀:左高端,向左调)。
3)砝码不能用手拿要用镊子夹取。千万不能把砝码弄湿、弄脏(这样会让砝码腐蚀生锈,砝码质量变大,测量结果不准确),游码也要用镊子拨动。
4.)被测物体的质量不能超过天平量程或低于天平游码最小刻度。
5)潮湿的物体和化学药品不能直接放在天平的盘中。
6)称量时注意左物右码(游码示值以左边对齐刻度线为准)。
7)称量后要把游码归零,砝码用镊子放回砝码盒。
电子秤 是衡器的一种,是利用胡克定律或力的杠杆平衡原理测定物体质量的工具。按结构原理可分为机械秤、电子秤、机电结合秤三大类。
电子秤主要由承重系统(如秤盘、秤体)、传力转换系统(如杠杆传力系统、传感器)和示值系统(如刻度盘、电子显示仪表)3部分组成。
在化学实验室中电子秤一般用于较重物质的称量。操作简单,不用介绍了。
量筒、量杯等 是用来量取液体的一种玻璃仪器。量筒是量度液体体积的仪器。规格以所能量度的最大容量(mL)表示,常用的有10 mL、25mL、50 mL、100 mL、250 mL、500 mL、1000 mL等。外壁刻度都是以 mL为单位,10 mL量筒每小格表示0.2 mL,而50 mL量筒每小格表示1mL。可见量筒越大,管径越粗,其精确度越小,由视线的偏差所造成的读数误差也越大。所以,实验中应根据所取溶液的体积,尽量选用能一次量取的最小规格的量筒。分次量取也能引起误差。如量取70ml液体,应选用 100mL量筒。
注意事项
1)不能作反应容器
2)不能加热 我们洗完东西,都喜欢放烘箱烘干,但是量筒是玻璃器皿,加热会使之变形,从而影响其准确度。尤其是反复长期加热、高温加热。
3)不能稀释浓酸、浓碱 尤其是腐蚀性的液体。此外虽然玻璃是种惰性材料,但是也不是没有一点活性。某些强酸强碱,尤其是强碱仍然会腐蚀它。因此长期存储或者长期使用过的量筒也是不准确的。
4)不能储存药剂 量筒是个量器,不是容器,不适合存储液体。
5)不能量取热溶液 如果量过热或过冷的液体,都不准确。
6)不能用去污粉清洗以免刮花刻度 量筒都是不允许刷洗的,因为刷洗会磨损量筒内壁,造成量筒的内容体积变化,从而影响量筒的准确度。但是多几个实验室的量筒没有被刷过。
7 )不用润洗 有时候我们倒完之后,发现量筒内有很多挂壁,觉得倒的量不够,在用溶剂或者其他手段去反复润洗。其实这也是不对的,因为量筒的设计之初就考虑到了量筒的挂壁,这部分体积是被考虑进去的,倒出去的体积就是我们需要的体积。
滴定管(酸式和碱式) 是指在滴定操作中盛装滴定剂溶液的量器。滴定管是一种细长、内径大小均匀而具有刻度的玻璃管,管的下端有玻璃尖嘴,有25ml、50ml等不同的容积。
滴定管的校准与容量瓶的校准一样,都采用称量水法,即根据纯水在不同温度下具有不同的密度,称量测量温度下滴定管不同刻度处水的质量,根据V=m/P,计算陔温度下纯水的体积,即为该滴定管在陔刻度处的真实容积。
滴定管的主要部分管身是由内径均匀并具有精确刻度的玻璃管制成,下端连接控制液体流出速度的玻璃旋塞或含有玻璃珠的乳胶管,底端再连接一个尖嘴玻璃管。下端为玻璃旋塞的滴定管称为酸式滴定管,常用于测量滴出的非强碱性稀溶液的体积,不宜盛装碱性溶液,因为久放碱性溶液能腐蚀玻璃,导致旋塞无法转动。
下端为含有玻璃珠的乳胶管的滴定管称为碱式滴定管,常用于测量非氧化性稀溶液的体积,主要是测量碱性稀溶液的体积,具有氧化性和侵蚀乳胶管的酸类不能使用碱式滴定管。
使用方法
滴定管的使用要遵循: “两检、三洗、一排气,正确装液,注意手法,边滴边摇,一滴变色”的使用原则。
1)两检
一是检查滴定管是否破损;二是检查滴定管是否漏水,如是酸式滴定管还要检查玻璃塞旋转是否灵活。
2)三洗
滴定管在使用前必须洗净。
一洗:当没有明显污染时,可以直接用自来水冲洗。如果其内壁沾有油脂性污物,则可用肥皂液、合成洗涤液或碳酸钠溶液润洗,必要时把洗涤液先加热,并浸泡一段时间。所有洗涤剂在洗涤容器后,都要倒回原来盛装的瓶中。铬酸洗液因其具有很强的氧化能力,而对玻璃的腐蚀作用极小,但考虑到六价铬对人体有害,不要多用。无论用肥皂液、洗液等都需要用自来水充分洗涤。
二洗:用蒸馏水淌洗2~3次,每次用5~10ml蒸馏水。
三洗:用欲装入的标准溶液最后淌洗2~3次,每次用5~10ml溶液,以除去残留的蒸馏水,保证装入的标准溶液与试剂瓶中的溶液浓度一致。
3)标准溶液的装入
装入标准溶液之前先将试剂瓶中的标准溶液摇匀,装时,先把活塞完全关好。然后左手三指拿住滴定管上部无刻度处,滴定管可以稍微倾斜以便接受溶液,右手拿住试剂瓶往滴定管中倒溶液。小瓶可以手握瓶肚(瓶签向手心)拿起来慢慢倒入,大瓶可以放在桌上,手拿瓶颈使瓶倾斜让溶液慢慢倾入滴定管中,直到溶液充满零刻度以上为止。注意装液时,决不能借助于其他仪器(如滴管、漏斗、烧杯等)进行,一定要用试剂瓶直接装入。如标准溶液在容量瓶中,则由容量瓶直接装入。
4)排气
即排除滴定管下端的气泡。将标准溶液加入滴定管后,应检查活塞下端或橡皮管内有无气泡。如有气泡,对于酸式滴定管可以迅速转动活塞,使溶液急速流出,以排除空气泡。对于碱式滴定管先将滴定管倾斜,将橡皮管向上弯曲,并使滴定管嘴向上,然后捏挤玻璃珠上部,让溶液从尖嘴处喷出,使气泡随之排出。橡皮管内气泡是否排出橡皮管对光照着检查一下。排除气泡后,调节液面在“0.00”ml刻度,或在“0.00”刻度以下处,并记下初读数。
5)滴定管的读数手拿滴定管上端无溶液处使滴定管自然下垂,并将滴定管下端悬挂的液滴除去后,眼睛与液面在同一水平面上,进行读数,要求读准至小数点后两位。读数方法如下。
普通滴定管装无色溶液或浅色溶液时,读取弯月面下缘最低点处;对溶液颜色太深,无法观察下缘时,应从液面最上缘读数。读取时,视线和刻度应在同一水平面上,最好面向光亮处,滴定管的读数是自上而下的,应该读到小数点后第二位(即要求估计到±0.01ml),在装好标准溶液或放出标准溶液后,都必须等1~2分钟,使溶液完全从器壁上流下后再读数。为了便于读数,可采用读数卡。读数卡是用涂有黑色的长方形(约3cm×1.5cm)的白纸制成的。读数卡放在滴定管背后,使黑色部分在弯月面下约1mm处,即可看到弯月面的反射层成为黑色,然后读此黑色弯月面下缘的最低点。溶液颜色深而读取最上缘时,就可以用白纸作为读数卡。
6)滴定操作
使用酸式滴定管滴定时左手控制活塞,大拇指在前,食指和中指在后,手指略微弯曲,轻轻向内扣住活塞,注意手心不要顶住活塞,以免将活塞顶出,造成漏液。右手持锥形瓶,使瓶底向同一方向作圆周运动。
使用碱式滴定管时,左手拇指在前,食指在后,握住橡皮管中的玻璃珠所在部位稍上处,向外侧捏挤橡皮管,使橡皮管和玻璃珠问形成一条缝隙,溶液即可流出。但注意不能捏挤玻璃珠下方的橡皮管,否则会造成空气进入形成气泡。
注意事项
1)必须注意,滴定管下端不能有气泡。快速放液,可赶走酸式滴定管中的气泡;轻轻抬起尖嘴玻璃管,并用手指挤压玻璃球,可赶走碱式滴定管中气泡。
2)酸式滴定管不得用于装碱性溶液,因为玻璃的磨口部分易被碱性溶液腐蚀,使塞子无法转动。
3)碱式滴定管不宜于装对橡皮管有腐蚀性(强氧化性或酸性)的溶液,如碘、高锰酸钾、硝酸银和盐酸等。
4)滴定管不同于量筒,其读数自上而下由小变大。
5)滴定管用后应立即洗净。
容量瓶 是一种细颈梨形平底的容量器,带有磨口玻塞,颈上有标线,表示在所指温度下液体凹液面与容量瓶颈部的标线相切时,溶液体积恰好与瓶上标注的体积相等。容量瓶上标有:温度、容量、刻度线。
在使用容量瓶之前,要先进行以下两项检查:
1)容量瓶容积与所要求的是否一致。
2)为检查瓶塞是否严密,不漏水。
具体操作:在瓶中放水到标线附近,塞紧瓶塞,使其倒立2min,用干滤纸片沿瓶口缝处检查,看有无水珠渗出。如果不漏,再把塞子旋转180°,塞紧,倒置,试验这个方向有无渗漏。
这样做两次检查是必要的,因为有时瓶塞与瓶口,不是在任何位置都是密合的。密合用的瓶塞必须妥善保护,最好用绳把它系在瓶颈上,以防跌碎或与其他容量瓶搞混。
使用容量瓶配制溶液的方法是:
1)使用前检查瓶塞处是否漏水。向容量瓶内加少量水,塞好瓶塞,用食指顶住瓶塞,用另一只手的五指托住瓶底,把瓶倒立过来,如不漏水,正立,把瓶塞旋转180度后塞紧,再倒立若不漏水,方可使用。
2)把准确称量好的固体溶质放在烧杯中,用少量溶剂溶解。然后把溶液沿玻璃棒转移到容量瓶里。
为保证溶质能全部转移到容量瓶中,要用溶剂多次洗涤烧杯,并把洗涤溶液全部转移到容量瓶里。
3)向容量瓶内加入的液体液面离标线1~2厘米左右时,应改用滴管小心滴加,最后使液体的弯月面(凹液面)与刻度线正好相切。
4)盖紧瓶塞,用倒转和摇动的方法使瓶内的液体混合均匀。
(2)(3)详细步骤:
用容量瓶配制标准溶液时,先将精确称重的试样放在小烧杯中,加入少量溶剂,搅拌使其溶解(若难溶,可盖上表面皿,稍加热,但必须放冷后才能转移)。沿搅棒用转移沉淀的操作将溶液定量地移入洗净的容量瓶中,然后用洗瓶吹洗烧杯壁2~3次,按同法转入容量瓶中。当溶液加到瓶中2/3处以后,将容量瓶水平方向摇转几周(勿倒转),使溶液大体混匀。然后,把容量瓶平放在桌子上,慢慢加水到距标线2-3cm左右,等待1~2min,使粘附在瓶颈内壁的溶液流下,再改用胶头滴管滴加,眼睛平视标线,加水至溶液凹液面底部与标线相切。立即盖好瓶塞,用掌心顶住瓶塞,另一只手的手指托住瓶底,注意不要用手掌握住瓶身,以免体温使液体膨胀,影响容积的准确(对于容积小于100mL的容量瓶,不必托住瓶底)。随后将容量瓶倒转,使气泡上升到顶,此时可将瓶振荡数次。再倒转过来,仍使气泡上升到顶。如此反复10次以上,才能混合均匀。使用时应注意:当溶质溶解或稀释时出现吸热放热时,需先将溶质在烧杯中溶解或稀释,并冷却。
总之一句话就是:计算—称量—溶解—转移—定容—摇匀。
注意事项
使用容量瓶时应注意以下几点:检验密闭性 将容量瓶倒转后 观察是否漏水 再将瓶塞旋转180度观察是否漏水
1)不能在容量瓶里进行溶质的溶解,应将溶质在烧杯中溶解后转移到容量瓶里。
2)用于洗涤烧杯的溶剂总量不能超过容量瓶的标线,一旦超过,必须重新进行配制。
3)容量瓶不能进行加热。如果溶质在溶解过程中放热,要待溶液冷却后再进行转移,因为温度升高瓶体将膨胀,所量体积就会不准确。
4)容量瓶只能用于配制溶液,不能长时间或长期储存溶液,因为溶液可能会对瓶体进行腐蚀,从而使容量瓶的精度受到影响。
5)容量瓶用毕应及时洗涤干净,塞上瓶塞,并在塞子与瓶口之间夹一条纸条,防止瓶塞与瓶口粘连。
6)容量瓶只能配制一定容量的溶液,但是一般保留4位有效数字(如:250.0mL),不能因为溶液超过或者没有达到刻度线而估算改变小数点后面的数字,只能重新配置,因此书写溶液体积的时候必须是XXX.0mL。
温度计 用于测量物体温度的仪器。操作简单不一一介绍。化学实验室常用的酒精温度计和水银温度计。水银温度计含有水银(汞)使用时候需要注意。
根据使用目的的区别,已设计制造出多种温度计。其设计的依据有:利用固体、液体、气体受温度的影响而热胀冷缩的现象;在定容条件下,气体(或蒸气)的压强因区别温度而变换;热电效应的作用;电阻随温度的变换而变换;热辐射的影响等。
1)气体温度计:多用氢气或氦气作测温物质,因为氢气和氦气的液化温度很低,接近于绝对零度,故它的测温范围很广。这种温度计精确度很高,多用于精密测量。
2)电阻温度计:分为金属电阻温度计和半导体电阻温度计,都是根据电阻值随温度的变化这一特性制成的。金属温度计主要有用铂、金、铜、镍等纯金属的及铑铁、磷青铜合金的;半导体温度计主要用碳、锗等。电阻温度计使用方便可靠,已广泛应用。它的测量范围为-260℃至600℃左右。
3)温差电偶温度计:是一种工业上广泛应用的测温仪器。利用温差电现象制成。两种不同的金属丝焊接在一起形成工作端,另两端与测量仪表连接,形成电路。把工作端放在被测温度处,工作端与自由端温度不同时,就会出现电动势,因而有电流通过回路。通过电学量的测量,利用已知处的温度,就可以测定另一处的温度。它适用于温差较大的两种物质之间,多用于高温和低浊测量。有的温差电偶能测量高达3000℃的高温,有的能测接近绝对零度的低温。
高精度温度计
4)指针式温度计:是形如仪表盘的温度计,也称寒暑表,用来测室温,是用金属的热胀冷缩原理制成的。它是以双金属片做为感温元件,用来控制指针。双金属片通常是用铜片和铁片铆在一起,且铜片在左,铁片在右。由于铜的热胀冷缩效果要比铁明显的多,因此当温度升高时,铜片牵拉铁片向右弯曲,指针在双金属片的带动下就向右偏转(指向高温);反之,温度变低,指针在双金属片的带动下就向左偏转(指向低温)。
5)玻璃管温度计:玻璃管温度计是利用热胀冷缩的原理来实现温度的测量的。由于测温介质的膨胀系数与沸点及凝固点的不同,所以我们常见的玻璃管温度计主要有:煤油温度计、水银温度计、红钢笔水温度计。他的优点是结构简单,使用方便,测量精度相对较高,价格低廉。缺点是测量上下限和精度受玻璃质量与测温介质的性质限制。且不能远传,易碎。
6)压力式温度计:压力式温度计是利用封闭容器内的液体,气体或饱和蒸气受热后产生体积膨胀或压力变化作为测信号。它的基本结构是由温包、毛细管和指示表三部分组成。压力式温度计的优点是:结构简单,机械强度高,不怕震动。价格低廉,不需要外部能源。缺点是:测温范围有限制,一般在-80~400℃;热损失大响应时间较慢。
7)水银温度计是膨胀式温度计的一种,水银的凝固点是 -38.87℃,沸点是 356.7℃,用来测量0–150℃或500℃以内范围的温度,它只能作为就地监督的仪表。用它来测量温度,不仅比较简单直观,而且还可以避免外部远传温度计的误差。