Аналитические весы. История создания. Современные приборы аналитической химии

Гоу ВПО Новосибирскийпедагогический  университет

Курсовая  работа по аналитической химии

Тема: Аналитические весы. История создания. Современные приборы аналитической химии.

Выполнил                                                                         Егоров                                                                                                         Александр Викторович                                                                                                       студент 4 курса ИЕСЭН                                                                                                   факультет «Химия»

Новосибирск 2013 г

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ             3

ГЛАВА I. АНАЛИТИЧЕСКИЕ  ВЕСЫ                                           5

1.1. Общая характеристика аналитических весов      5

1.2. Требования к современным аналитическим весам     8

1.3. Характеристика аналитических весов российского производства ВСЛ-А                          19

ГЛАВА II. ИСТОРИЯ  СОЗДАНИЯ АНАЛИТИЧЕСКИХ ВЕСОВ  18

2.1.   История  развития весов  (с др. времен - нач. XX в.)            28

2.2.  Электронные аналитические  весы  XX-XXI вв.                      65

ГЛАВА III. СОВРЕМЕННЫЕ  ПРИБОРЫ  АНАЛИТИЧЕСКОЙ   ХИМИИ                                                                                19

3.1.   Приборы термического  анализа                                            19

  3.1.1 Дифференциальная сканирующая  калориметрия DSC            19

  3.1.2 Термогравиметрический анализ TGA                                       20

  3.1.3 Титрование по методу  Карла Фишера                                    21

3.2.   Лабораторные и  портативные  плотномеры                         22

  3.2.1 Портативные плотномеры                                     22

  3.2.2 Автоматические цифровые  плотномеры                23

  3.2.3.Модули автоматизации SC с нагревом                24

3.3.   Насосы для отбора образцов                                                45

3.4.   Модуль  производительной промывки PPU                          67

3.5.   Игла из Хастелоя                                                                   56

3.6.   Лабораторные и портативные  рефрактометры                    89

3.6.1 Лабораторные и партитивные  рефрактометры                          76

3.6.2.Акссесуары для рефрактометров                                                87

3.7.   Приборы для определения точки  плавления                       78

3.8.   Приборы для электрохимических  измерений                      79

ЗАКЛЮЧЕНИЕ            74

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ          76

ПРИЛОЖЕНИЯ            78

 

Введение

Термин «аналитические весы» подразумевает наивысшую точность взвешивания. Когда сегодня, говорят об аналитических весах, то в большинстве случаев имеют в виду весы с ценой деления от (d) 0,1 мг. Но к группе аналитических весов также относятся полумикровесы - d=0,01 мг (0,02; 0,05 мг), микровесы - d=0,001 мг (0,002; 0,005 мг) и ультрамикровесы - d=0,1 мкг (0,2; 0,5 мкг). По действующему ГОСТ 24104-2001 это весы специального (I), либо высокого (II) классов точности.

Как следует  из отечественной технической литературы [1], деление весов (лабораторных) на аналитические и технические произошло достаточно давно. К аналитическим весам относили весы с ценой деления меньшей 1 мг. В зависимости от наибольшего предела взвешивания цена деления аналитических весов могла быть от 5 мг (от 0,5 мг) до 0,01 мкг. К техническим весам были отнесены весы с ценой деления 10 мг (1 мг) и более.

На протяжении веков существования человечества люди стремятся передать накопленный  опыт, знания подрастающему поколению.

Общественный  прогресс возможен лишь тогда, когда новое поколение усвоит опыт предков, обогатит его и вновь передаст своим потомкам. Без истории развития усвоение знаний представляется мне весьма проблематичным.

Первый аналитический  прибор — весы — известен с глубокой древности.  Анализу подвергали руды, сплавы, изделия из драгоценных металлов. Весы возникли и совершенствовались с развитием торговли, производства и науки.

Научная основа химического анализа – аналитическая  химия, наука,  которая

в течение столетий была частью химии.

Основная цель аналитической химии - обеспечить в зависимости от поставленной задачи точность, высокую чувствительность и избирательность анализа. Разрабатывают методы, позволяющие анализировать микрообъекты, проводить локальный анализ (в точке, на поверхности и т.д.), анализ без разрушения образца (Неразрушающий анализ), на расстоянии от него (дистанционный анализ), непрерывный анализ (например, в потоке), а также устанавливать, в виде какого химического соединения и в составе какой фазы существует в образце определяемый компонент (фазовый анализ). Наличие аналитических приборов позволяет реализовывать поставленные задачи.

Важные тенденции  развития аналитической химии - автоматизация анализов, в частности широкое использование ЭВМ, Широко используют теперь компьютеры; значительно поднялась роль аналитического контроля. Аналитическая химия развивает общие теоретические основы химического анализа, разрабатывает методы определения компонентов изучаемого образца, решает задачи анализа конкретных объектов.

Аналитические весы — главный измерительный инструмент в исследовательской и заводской лаборатории. На аналитических весах начинается любой анализ: титрование, хроматография, спектрометрия, гравиметрия и другие. Существенная доля погрешности конечных результатов зависит от выбора весов, именно поэтому выбор - важная и ответственная задача. Все аналитические весы имеют сертификат Ростехрегулирования и внесены в государственные реестры средств измерений России и стран СНГ.  Представленные  аналитические электронные лабораторные весы, класса точности (до 0.0001 г), у всемирно известных производителей (США, Япония, Швейцария и др.) имеют очень высокую стоимость,  Выпускаемые российские аналитические весы,  не уступают импортным аналогам и конкурентноспособны.

Кроме того, с  весы удобны в работе, особенно в областях: пищевой и фармацевтической. Они быстро стабилизируются и адаптируются к условиям окружающей среды.

Мое внимание обращено к данной теме т.к. она всегда будет актуальна: поставленные перед аналитической химией задачи требует  разработки новых приборов - аналитические приборы совершенствуются. Для этого,  необходимо изучать особенности аналитических приборов различных периодов истории.

Цель  работы:

- рассмотреть  на примере, аналитических весов,   их влияние  на решение задач,  стоящих перед аналитической химией в разные исторические периоды;

- ознакомить  с новейшими аналитическими приборами, применяемыми в лабораториях на современном этапе развития общества.

1. ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ АНАЛИТИЧЕСКИХ ВЕСОВ

 

2.1.История   развития весов  (с др. времен - нач.XX в.)

 

Первый аналитический  прибор — весы — известен с глубокой древности. Анализу подвергали руды, сплавы, изделия из драгоценных металлов. Весы возникли и совершенствовались с развитием торговли, производства и науки. У римского историка Плиния описана методика анализа золота, еще раньше об оценке содержания золота писал император Вавилона. Весы - прибор для определения массы тел по действующей на них силе тяжести.

Простейшие весы в виде равно-плечного коромысла с подвешенными чашками широко применялись при меновой торговле в Древнем Вавилоне (2,5 тыс. лет до н. э.) и Египте (2 тыс. лет до н. э.). ( Прил. №3, рис.1). Гирям древнеегипетских рычажных весов придавалась форма животных.

 Несколько позднее появились неравно-плечные весы с передвижной гирей (см. Безмен).

 Уже в 4 в. до н.  э. Аристотель дал теорию таких  весов. В 12 в. арабским учёным  аль-Хазини были описаны весы  с чашками, погрешность которых  не превышала 0,1%. Они применялись  для определения плотности различных  веществ, что позволяло распознавать сплавы, выявлять фальшивые монеты, отличать драгоценные камни от поддельных и т.д. В 1586 Г. Галилей для определения плотности тел сконструировал специальные гидростатические весы. Общая теория весов была развита Л. Эйлером (1747).

В конце 19 — начале 20 вв. с развитием поточного производства появились весы для непрерывного взвешивания (конвейерные, дозировочные и др.). В различных отраслях сельского хозяйства, промышленности, на транспорте стали применять весы самых разнообразных конструкций для взвешивания конкретных видов продукции.

 Для научных  исследований были разработаны  конструкции точных весов —  аналитических, микроаналитических, пробирных и др. В зависимости  от науки, техники и народного хозяйства.

В лабораторной практике всё  шире применяются весы (в особенности аналитические) со встроенными гирями на часть нагрузки или на полную нагрузку.

Принцип действия таких весов  был предложен Д. И. Менделеевым. Гири специальной формы подвешиваются  к плечу, на котором находится  чашка для нагрузки (одноплечные весы), или (реже) на противоположное плечо. В одноплечных весах полностью исключается погрешность из-за неравноплечности коромысла. ( Прил. №3, рис.2)

Следующие модели лабораторных весов (аналитические и др.) были  снабжены рядом устройств  в зависимости от назначения. Весы делятся на образцовые (для поверки гирь), лабораторные (в том числе аналитические) и общего назначения, применяемые в различных областях для повышения точности и скорости взвешивания: успокоителями колебаний чашек (воздушными или магнитными), дверцами, при открытии которых почти не возникает потоков воздуха, тепловыми экранами, механизмами наложения и снятия встроенных гирь, автоматически действующими механизмами для подбора встроенных гирь при уравновешивании весов. Всё чаще применяют проекционные шкалы, позволяющие расширить диапазон измерений по шкале отсчёта при малых углах отклонения коромысла. Всё это позволяет значительно повысить быстродействие весов. ( Прил. №3, рис.3)

 

2.2 Электронные аналитические весы  XX-XXI вв.

Аналитические весы  —очень точный и хрупкий  прибор. Они позволяют взвешивать с точностью до 0,0001—0,0002 г. Максимальная нагрузка этих весов 200 г. В лабораториях применяют демпферные электровесы различных конструкций.

К дужке или  чашке весов прикреплены демпферы — приспособления для торможения колебания весов. Вследствие этого стрелка весов быстро приходит в состояние равновесия. Это облегчает и ускоряет взвешивание. На демпферных электровесах применяется специальный аналитический разновес (рис. 20). Это набор граммовых гирек, помещенных в специальную коробочку с отдельными гнездами для каждой гирьки. В ящике находятся гирьки массой 50, 20, 10, 10, 10, 5, 2,1, 1, 1 г или 50, 20, 20, 10, 5, 2, 2, 1 г. В коробке также находится пинцет, при помощи которого берут гирьки.

Миллиграммовых  разновесок нет. Они заменены специальными кольцами и подвешены внутри весов. При помощи системы рычагов они  навешиваются на специальную планку, прикрепленную к правой сережке  коромысла. Навешивание осуществляется при помощи двух вращающихся дисков с нанесенными на них цифрами. Поворотом одного диска можно навесить груз от 100 до 900 мг (0,1—0,9 г), при вращении второго диска навешивается груз от 10 до 90 мг (0,01—0,09г).Таким образом, количество граммов определяется поставленными гирьками, десятые и сотые доли грамма (первый и второй десятичные знаки определяемой массы) дают нам цифры на дисках, а отсчет по шкале вейтографа определяет третий и четвертый знаки.

Весы помещены в стеклянный футляр, защищающий их от пыли, изменения температуры и резкого движения воздуха.

Аналитические весы должны находиться в специальном  помещении — так называемой весовой  комнате. Их нужно содержать в  полной чистоте и порядке, оберегать  от резких передвижений и толчков. К  весам полагается иметь специальную щетку или кисть, которыми следует смахивать пыль из футляра и с чашек весов.

Современные аналитические  весы оснащены датчиком "моноблок", электронными программами,  дисплеем и радом программ, которые значительно облегчили работу на них.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АНАЛИТИЧЕСКИЕ ВЕСЫ.

1.1.Общая характеристика аналитических весов

 

Аналитические весы - высокоточное весоизмерительное  оборудование с дискретностью от 0,0001г. Оснащены ветрозащитной витриной, с весовой чашей и выносным сенсорным дисплеем. Аналитические весы изготавливаются на базе датчика "моноблок". Традиционная сборка «тензодатчика» весов заменена на установку единого блока, изготовленного из алюминиевого сплава, работающего по принципу электромагнитной компенсации. Весы оснащены системой полностью автоматической калибровки по температуре. Аналитические весы отличаются высоким уровнем стабильности, долговечностью и быстрым откликом датчика на нагрузку. (Прил. №1, рис.1.1)