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巧妙的使用电子天平,不仅能够获得质量,还能够获得宝石的相对密度
珠宝知识259:珠宝考研考证篇(七十七):天平
 
天平其实大家在很早的时候就接触过,主要用来称重用的,相关的种类也会很多,中学阶段接触最多的就是下图中的托盘天平,也叫做机械天平,不过这类天平的精度相对较低,操作也相对较为复杂。

由于珠宝的特殊性,尺寸很小,并且通常质量也相对较小,一般多以“克拉”或“克”来进行计量,由于珠宝都会存在“克拉溢价”的问题,在接近整数重量的时候,克拉单价往往会呈现跳跃式的增长,因此对珠宝称重相关仪器的精度要求就会很高了,上图中的机械天平,是无法满足珠宝称重的要求的。

对此,我们的国家标准规定,宝石称重用的天平,其精度必须要达到万分之一克,也就是0.0001克,下图就是在标准的宝石实验室中常用到的电子天平。

下图为电子天平的结构示意图,

对于该类天平,在使用的过程中,我们需要注意以下几点:
1、保持天平水平
任何一种天平都必须要在放置水平时才能够正常使用,因此在使用之前需要先将天平调平,在调平的过程中可以根据天平中的水平气泡来进行调节。

2、在使用前应校准并调制零位
仪器在长时间使用之后往往都会存在误差较大的问题,为了避免仪器具有较大的误差,通常会用质量标准的砝码来进行校准。另外,在使用之前,首先需要将天平调整至零位,自此测量中得到的质量才是最为准确的。

3、称重时需要保持环境相对静止
由于电子天平的精度往往较高,外界的振动、空切的对流都会引起电子天平测试数据的不准确,因此需要放置平台的振动,并且在测量的过程中将玻璃罩密封。
4、测量是严谨过载、冲击秤盘
电子天平往往都会有自己的量程,过载时一定会对仪器造成一定的损坏。另外,在称量的过程中,需要轻轻的将宝石放置在秤盘上,禁止直接将宝石直接扔在秤盘上,过大的冲击不仅仅对宝石是一种伤害,瞬间较大的读数同样对仪器也是一种伤害。
5、在使用之前要按照说明书进行预热
电子天平的工作原理是利用电磁力的测量原理进行测量的,因此在使用之前必须要进行预热才能够正常使用,同时得到正确的数值。
6、长时间不用时,需要对其进行校正
电子天平的配件中,会有一个砝码,砝码是一种经过严格的质量校正的物体,砝码的表面上会刻有标准的重量值。如果电子天平长时间不用,再次开启的时候,需要使用重量标准的砝码来进行校正,以确保仪器的准确度。

 
关于电子天平测量宝石的重量很简单,但是电子天平还有更重要的作用,那就是测量宝石的相对密度,我们曾经在《珠宝知识243:珠宝考研考证篇(六十):宝石的相对密度》这一章节中,详细的为大家介绍了相对密度的相关知识,下图就是利用电子天平测量宝石相对密度的装置。

根据相对密度的相关概念,我只需要测量出宝石在空气中的质量以及宝石在水中的质量即可。前者的测量很简单,直接使用电子天平测量即可;对于后者,需要借助托架、烧杯、支架、铜丝网、蒸馏水,在测量的过程中,需要将托架加在秤盘的上方,但不能接触秤盘、烧杯放置在托架上方、支架放置在秤盘上、铜丝网挂在支架上,将天平“去皮”,然后将宝石放在铁丝网中,然后读数即可。

在测量过程中,我们需要注意以下几点:
1、确定宝石周围没有气泡
由于水具有一定的表面张力,很多物体在浸入水中的时候,其周围都会存在一定的气泡,这些气泡的出现在一定程度上增大了宝石的体积,导致测流量结果不准,因此在测量的过程中,必须要确保宝石的周围没有气泡的存在;有时为了减少蒸馏水的表面张力,会在液体中滴1~2滴洗洁精或者其他洗涤剂;或者选用其他类型的液体,如酒精或者四氯化碳。

当选用其他液体测量宝石的相对密度时,需要在测量的公式进行一定的修改,在原有公式的基础上,乘以液体的相对密度。

2、铜丝网不能与烧杯相接处
铜丝网内装有宝石,当它与烧杯相接处时,烧杯壁会对铜丝网产生一定的力,同样会导致所称的重量不准确;
3、托架与烧杯不要接触秤盘
托架和烧杯的质量相对较重,容易超过电子天平的量程,造成仪器的损坏,同时也会造成测量数据的不准确。
4、不要测量多孔的宝石
在第一条中我们强调过,在测量的过程中,要确保宝石的周围没有气泡才可以,对于多孔的宝石,例如质量较差的绿松石等,气泡是很难排除的,进而造成测量数据的不准确;另外,当时用四氯化碳等有机溶液进行测量的时候,对该类宝石也是一种污染,因此多孔的宝石,尽量不要进行相对密度的测试;
5、尺寸过小的宝石,尽量不测量相对密度
根据统计,宝石的尺寸过小,测量的误差就会越大,宝石学之父Liddicoat曾经统计过,当宝石在3-4ct时,误差小于0.10;质量在2-3克拉,误差在0.15左右;质量在1.25-2克拉,误差在0.20左右;质量在0.75-1.25克拉时,误差在0.25左右;因此尺寸越小的宝石,其误差越大,通常来讲,不建议1克拉一下的宝石测量宝石的相对密度。

6、相对密度的测量,不受宝石密度的限制,但是测量时间过长
宝石的相对密度是一个比较稳定的力学性质,因此相对密度可以为宝石的鉴定提供非常重要数据支撑,但是测量的时间相对较长,一般情况下建议,当其他测量手段无法达到鉴定宝石目的时,才最后考虑测量宝石的相对密度。系统宝石学中的附录6为大家总结了宝石的相对密度值,希望大家能够在学完宝石各论之后,能够熟知这些宝石的相对密度值。

好了,关于宝石天平的使用方法就分享到这里,希望对大家有所帮助。
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