电子分析天平可以准确称量毫克级样品吗？
时间：2024-01-08 阅读：474
电子分析天平
可以准确称量毫克级样品吗？
1 电子分析天平可以称量毫克级样品吗？
如果询问100个同学，相信有99个同学都会回答：当然可以呀！我们一直都是这样使用的，也没有任何问题。还有同学可能会回答：因为这台电子分析天平的可读性0.1mg，当然可以称量毫克级样品，有啥问题呢？
然而，专业的称量专家在回答这个问题时，通常会问一个问题，比如：您能接受的称量误差是多少？因为一台天平是否可以准确称量您的样品，并不是取决于这台天平的可读性，而是取决于您能接受的误差。
2 那什么是误差呢？
我们再问一个简单的问题：
下面这台天平实际称量结果是多少？
大家肯定会快速回答：0.1502g。
但我要非常遗憾的告诉你：答错了！
实际称量结果是0.1502g±?g, 因为世界上没有100% 准确的测量结果。
只有当一个测量结果中包含有测量不确定度时，这个结果才是完整的。
因此实际称量结果是0.1502g±测量不确定度。
3 那什么是测量不确定度？
对天平而言，测量不确定度涵盖以下要素：
对于读数舍入误差和参考砝码误差，大家都比较容易理解，在这里我们就不多赘述。
下面我们来看一下系统误差和随机误差是怎么影响称量结果？
我们以一台200g的电子分析天平为例，各项误差对相对测量不确定度影响（见下图）：
从图中我们可以发现，在5%量程（10g）的范围内，重复性误差起主导因素，也就是说，在小量程范围内称量，测量的不确定度主要来源于重复性误差。而且此数值在小量程范围内基本保持不变。并且在不同的称量量程段，测量不确定度是不一样的，这个测量不确定度可以通过校准获得。
4 所以，回到最开始的那个问题，下面这台天平实际称量结果是多少？
此时不难理解，如果该称量点的不确定度为0.0004g（0.4mg），天平显示值为0.1502g，该样品的实际净重是0.1502g±0.0004g
假设用此台200g分析天平称量不同净重的样品，并且假设这台天平的绝对不确定度是0.0004g（实际上，随着样品量的增大，绝对不确定度会逐渐增大）那么称量不同的样品所带来的相对误差如下：
*1g=1000mg，以下内容为方便阅读，以mg为单位表示
所以用此台天平称量4mg样品，其相对误差已达10%，我们相信大部分实验无法接受这样的称量结果。但由于样品非常珍贵，只能称量4mg，同时只能接受称量误差1% 。那我们该怎么办呢？
其实也非常简单，就是需要选择一台不确定度更小的天平。比如您可以选择一台不确定度为0.04mg的天平，由于我们的称量工作还会受到很多因素的影响，比如环境，操作人员，我们一般建议采用安全因子SF=2，所以我们需要选择一台不确定度是0.02mg，也就是重复性为0.02mg的天平，但是从统计学的角度来说，为了使我们的称量结果可信度达到95%，选择置信因子K=2，因此选择重复性0.01mg的天平即可满足称量4mg且误差在1%的称量需求，并且能够进行安全称量。
所以我们需要记住：天平是否可以准确称量您的样品，并不是取决于天平的可读性，而是取决于您所需要称量样品的净重，以及您能接受的误差范围。
当然您也会在天平铭牌上发现以下信息：
这里的最小秤量Min是按照计量法规所规定的一个最小测量载荷点，小于该载荷值时称量结果可能产生过大的相对误差。
因此，当您称量的样品重量小于铭牌上的Min值时，一定要计算一下给您带来的误差是多少，可能是10% ，可能是50% ，甚至可能是100%！那您一定会再问，是不是我的样品重量大于铭牌上的Min值时，就能准确称量了？并不是，我们不可以通过参考铭牌上的Min值来评估天平是否适合实际的称量工作，能否准确称量，需要参考您能接受的称量误差是多少。
之前有很多同学反馈称量小量样品做合成实验室时无法合成，或者称量小量样品时实验结果重复性很差，这些有可能都是因为没有考量称量误差所导致的。
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