Het meten van massa in het laboratorium

De analytische balans en weegschaal zijn te vinden in de meeste, zo niet alle, wetenschappelijke laboratoria. Deze uiterst nauwkeurige instrumenten stellen wetenschappers in staat om de massa van diverse stoffen nauwkeurig te bepalen. Er zijn verschillende typen balansen beschikbaar. De analytische balans is de meest gebruikte variant in wetenschappelijke laboratoria.

Vroege analytische weegschalen waren puur mechanisch en maakten gebruik van weegarmen. Niet dat soort balansbalken, natuurlijk.

Ze maakten gebruik van mechanische weegschalen, zoals de driebalkenweegschaal die u hier ziet; de arm wordt ondersteund door het draaipunt. De weegschaalpan en het monster bevinden zich aan één uiteinde, terwijl de contragewichten op drie parallelle balken rusten en verplaatsbaar zijn. Driebalkenweegschalen zijn "in balans" wanneer de wijzer op 0 staat.

Wanneer een monster in de pan wordt geplaatst, wordt het evenwicht van de weegschaal verstoord, zoals aangegeven door de wijzer. De verplaatsbare gewichten worden vervolgens gebruikt om het evenwicht te herstellen door de hefboomarm te vergroten. De posities op de balk waar de gewichten rusten, geven de massa van het object aan.

Huidige analytische weegschalen zijn daarentegen elektronisch en maken gebruik van de elektromagnetische compensatiemethode om de massa te bepalen. Om een massa te berekenen, wordt een veer verplaatst door de neerwaartse kracht, waardoor een loadcell een elektrische stroom naar een signaalprocessor stuurt, die vervolgens de massa weergeeft. Door deze methode te gebruiken, kunnen deze weegschalen de massa van een stof nauwkeurig bepalen.

Analytische weegschalen zijn zeer precieze instrumenten en de meeste kunnen meten tot op tienduizendste van een gram, terwijl sommige zelfs kunnen meten tot op een honderdduizendste van een gram.

Een analytische balans bevat verschillende belangrijke componenten. De weegschaal is de plek waar de monsters worden geplaatst. Dit is het onderdeel van de weegschaal dat is verbonden met ofwel de weegarm of een veer. De windkap, de glazen behuizing met schuifdeuren bovenop de balans, voorkomt dat luchtstromen en stof in contact komen met de weegschaal, wat anders zou leiden tot onnauwkeurige metingen. De tare-knop wordt gebruikt om de weegschaal opnieuw op nul te zetten nadat het weegschaaltje of het weegpapier op de weegschaal is geplaatst.

Weegschaaltjes en weegpapier worden gebruikt om stoffen vast te houden voor meting op de balans. Ze voorkomen dat de weegschaal vuil wordt of beschadigd raakt door chemische reagentia.

Spatels zijn de instrumenten die worden gebruikt om de monsters te hanteren die gewogen moeten worden. Afhankelijk van het type stof en de hoeveelheid die gewogen moet worden, kan een microspatel worden gebruikt voor kleinere hoeveelheden. De scoopula wordt gebruikt om grotere hoeveelheden af te wegen.

Om een analytische balans te gebruiken, dient u te controleren of de weegschaal is ingeschakeld door op de ta keystoets te drukken. Open het deurje van de windschermbehuizing en plaats het weegbakje of het weegpapier op de weegschaal. Sluit het windscherm. Druk opnieuw op de ta keystoets, waarna de weegschaal 0,0000 g moet aangeven.

De hoeveelheid stof die gewogen moet worden, bepaalt of er een weegbakje of weegpapier wordt gebruikt. Voor kleinere hoeveelheden, of wanneer de stof in een buisje zoals een klein vial of een microcentrifugebuisje gaat, wordt weegpapier gebruikt. Weegpapier wordt vaak gevouwen voor een eenvoudigere hantering.

Weegbakjes worden gebruikt wanneer een grotere hoeveelheid moet worden afgewogen.

Weeg de stof met een spatel op de weegpan zonder er buiten te morsen. Laat tijdens het wegen de aflezing stabiliseren. Sluit indien nodig het deurje van het windscherm om een nauwkeurige aflezing te garanderen.

Zorg er daarnaast voor dat u niet op de werkbank leunt tijdens het gebruik van de analytische balans, aangezien dit de aflezing kan beïnvloeden.

Maak na het wegen eventuele resten die op de pan zijn gevallen schoon met een kwast.

Denk eraan om altijd handschoenen te dragen bij het werken met een analytische balans. Het dragen van handschoenen voorkomt dat er vingerafdrukken op de weegschaalpan terechtkomen.

Analytische balansen zijn zo gevoelig dat zelfs vingerafdrukken kunnen leiden tot onnauwkeurige metingen.

Vergeet ook niet om het luchtscherm altijd te sluiten terwijl u uw monster weegt, om te voorkomen dat luchtstromen voor onnauwkeurige waarden zorgen.

Bij het wegen van hygroscopische stoffen — stoffen die vocht opnemen — dient u snel te werken, aangezien ze tijdens het wegen vocht zullen absorberen. Laat bevroren of gekoelde stoffen altijd op kamertemperatuur komen om te voorkomen dat de chemische stof vocht absorbeert. Een koude chemische stof is zwaarder dan een opgewarmde, wat uw meting onjuist zal maken.

Zorg er daarnaast altijd voor dat de balans waterpas staat door de waterpasbel te lokaliseren en te controleren of deze gecentreerd is. Als dit niet het geval is, heeft de balans mogelijk verstelbare poten die kunnen worden gedraaid om de balans op een ongelijkmatig oppervlak waterpas te zetten. Bovendien staan balansen vaak op een trillingsabsorberend blok, dat de elektronica tegen trillingen beschermt.

Om periodiek te controleren of uw balans correcte waarden aangeeft, worden analytische balansen vaak geleverd met kalibratiegewichten. Deze standaardgewichten hebben een precieze, specifieke massa en maken het mogelijk om de nauwkeurigheid van de balans te controleren. De term kalibratie verwijst naar het proces waarbij de output van een weegschaal of balans wordt afgesteld aan de hand van een object met een bekend gewicht.

In het laboratorium kunnen veel verschillende soorten stoffen worden gewogen. Een toepassing van een analytische balans is het meten van vloeistoffen. Dit is cruciaal voor centrifugatie-experimenten. Een essentieel aspect is om ervoor te zorgen dat ultracentrifugebuizen een identieke massa hebben, anders zal de rotor niet in balans zijn, wat tot grote problemen kan leiden!

Naast het wegen van vloeistoffen worden ook dieren en zelfs insecten, zoals drosophila en muggen, gewogen met behulp van balansen. Hierdoor kunnen wetenschappers het lichaamsgewicht en de voedselconsumptie van een dier gedurende een studie volgen.

U heeft zojuist JoVE's introductie over weegschalen in het laboratorium bekeken.

In deze video hebben we u de verschillende soorten weegschalen getoond, hoe ze werken, hoe u een weegschaal gebruikt, belangrijke tips voor het wegen van stoffen en enkele aanvullende toepassingen van weegschalen in het wetenschappelijk laboratorium. Bedankt voor het kijken!