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電子分析天平可以準(zhǔn)確稱量毫克級(jí)樣品嗎?

時(shí)間:2024-1-8 閱讀:478
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電子分析天平

可以準(zhǔn)確稱量毫克級(jí)樣品嗎?

 

1 電子分析天平可以稱量毫克級(jí)樣品嗎?

 

如果詢問(wèn)100個(gè)同學(xué),相信有99個(gè)同學(xué)都會(huì)回答:當(dāng)然可以呀!我們一直都是這樣使用的,也沒(méi)有任何問(wèn)題。還有同學(xué)可能會(huì)回答:因?yàn)檫@臺(tái)電子分析天平的可讀性0.1mg,當(dāng)然可以稱量毫克級(jí)樣品,有啥問(wèn)題呢?

 

然而,專業(yè)的稱量專家在回答這個(gè)問(wèn)題時(shí),通常會(huì)問(wèn)一個(gè)問(wèn)題,比如:您能接受的稱量誤差是多少?因?yàn)橐慌_(tái)天平是否可以準(zhǔn)確稱量您的樣品,并不是取決于這臺(tái)天平的可讀性,而是取決于您能接受的誤差。

 

2 那什么是誤差呢?

 

我們?cè)賳?wèn)一個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題:

下面這臺(tái)天平實(shí)際稱量結(jié)果是多少?

 

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大家肯定會(huì)快速回答:0.1502g。

但我要非常遺憾的告訴你:答錯(cuò)了!

實(shí)際稱量結(jié)果是0.1502g±?g, 因?yàn)槭澜缟蠜](méi)有100% 準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。

只有當(dāng)一個(gè)測(cè)量結(jié)果中包含有測(cè)量不確定度時(shí),這個(gè)結(jié)果才是完整的。

因此實(shí)際稱量結(jié)果是0.1502g±測(cè)量不確定度。

 

 

3 那什么是測(cè)量不確定度?

 

對(duì)天平而言,測(cè)量不確定度涵蓋以下要素:

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對(duì)于讀數(shù)舍入誤差和參考砝碼誤差,大家都比較容易理解,在這里我們就不多贅述。

下面我們來(lái)看一下系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差是怎么影響稱量結(jié)果?

我們以一臺(tái)200g的電子分析天平為例,各項(xiàng)誤差對(duì)相對(duì)測(cè)量不確定度影響(見(jiàn)下圖):

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從圖中我們可以發(fā)現(xiàn),在5%量程(10g)的范圍內(nèi),重復(fù)性誤差起主導(dǎo)因素,也就是說(shuō),在小量程范圍內(nèi)稱量,測(cè)量的不確定度主要來(lái)源于重復(fù)性誤差。而且此數(shù)值在小量程范圍內(nèi)基本保持不變。并且在不同的稱量量程段,測(cè)量不確定度是不一樣的,這個(gè)測(cè)量不確定度可以通過(guò)校準(zhǔn)獲得。

 

 

4 所以,回到最開(kāi)始的那個(gè)問(wèn)題,下面這臺(tái)天平實(shí)際稱量結(jié)果是多少?

 

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此時(shí)不難理解,如果該稱量點(diǎn)的不確定度為0.0004g(0.4mg),天平顯示值為0.1502g,該樣品的實(shí)際凈重是0.1502g±0.0004g

 

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假設(shè)用此臺(tái)200g分析天平稱量不同凈重的樣品,并且假設(shè)這臺(tái)天平的絕對(duì)不確定度是0.0004g(實(shí)際上,隨著樣品量的增大,絕對(duì)不確定度會(huì)逐漸增大)那么稱量不同的樣品所帶來(lái)的相對(duì)誤差如下:

 

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*1g=1000mg,以下內(nèi)容為方便閱讀,以mg為單位表示

 

所以用此臺(tái)天平稱量4mg樣品,其相對(duì)誤差已達(dá)10%,我們相信大部分實(shí)驗(yàn)無(wú)法接受這樣的稱量結(jié)果。但由于樣品非常珍貴,只能稱量4mg,同時(shí)只能接受稱量誤差1% 。那我們?cè)撛趺崔k呢?

 

其實(shí)也非常簡(jiǎn)單,就是需要選擇一臺(tái)不確定度更小的天平。比如您可以選擇一臺(tái)不確定度為0.04mg的天平,由于我們的稱量工作還會(huì)受到很多因素的影響,比如環(huán)境,操作人員,我們一般建議采用安全因子SF=2,所以我們需要選擇一臺(tái)不確定度是0.02mg,也就是重復(fù)性為0.02mg的天平,但是從統(tǒng)計(jì)學(xué)的角度來(lái)說(shuō),為了使我們的稱量結(jié)果可信度達(dá)到95%,選擇置信因子K=2,因此選擇重復(fù)性0.01mg的天平即可滿足稱量4mg且誤差在1%的稱量需求,并且能夠進(jìn)行安全稱量。

 

所以我們需要記?。禾炱绞欠窨梢詼?zhǔn)確稱量您的樣品,并不是取決于天平的可讀性,而是取決于您所需要稱量樣品的凈重,以及您能接受的誤差范圍。

 

當(dāng)然您也會(huì)在天平銘牌上發(fā)現(xiàn)以下信息:

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這里的最小秤量Min是按照計(jì)量法規(guī)所規(guī)定的一個(gè)最小測(cè)量載荷點(diǎn),小于該載荷值時(shí)稱量結(jié)果可能產(chǎn)生過(guò)大的相對(duì)誤差。

 

因此,當(dāng)您稱量的樣品重量小于銘牌上的Min值時(shí),一定要計(jì)算一下給您帶來(lái)的誤差是多少,可能是10% ,可能是50% ,甚至可能是100%!那您一定會(huì)再問(wèn),是不是我的樣品重量大于銘牌上的Min值時(shí),就能準(zhǔn)確稱量了?并不是,我們不可以通過(guò)參考銘牌上的Min值來(lái)評(píng)估天平是否適合實(shí)際的稱量工作,能否準(zhǔn)確稱量,需要參考您能接受的稱量誤差是多少。

 

 

之前有很多同學(xué)反饋稱量小量樣品做合成實(shí)驗(yàn)室時(shí)無(wú)法合成,或者稱量小量樣品時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果重復(fù)性很差,這些有可能都是因?yàn)闆](méi)有考量稱量誤差所導(dǎo)致的。

 

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掃描二維碼填寫(xiě)問(wèn)卷

 

 

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