Mesurer la Masse pour la Chimie

Mass Measurements in Chemistry

Les balances digitales et les analyseurs d'humidité sont des outils précieux dans le domaine de la chimie. Le dosage est essentiel en chimie : un produit chimique inoffensif ou bénéfique en certaines quantités peut devenir toxique ou volatil lorsqu'il est mélangé à des réactifs. Mais la chimie est un domaine très varié, et il peut être difficile de comprendre quels dispositifs de pesage utiliser. Dans ce billet, nous allons passer en revue les différents types de balances et d'analyseurs d'humidité, ainsi que leur place dans le domaine de la chimie.

Le Pesage et la Chimie

Les instruments de pesage sont principalement utilisés pour l'analyse chimique quantitative, qui sert à déterminer la quantité ou le pourcentage d'une substance dans la matière (on parle généralement d'analyse gravimétrique). Différents types de réactions sont provoqués pour que l'échantillon révèle les substances dont il est composé ainsi que leurs quantités.

En général, l'analyse gravimétrique commence par la création d'une solution. L'échantillon et les réactifs sont pesés individuellement avant d'être combinés en une solution. La solution subit une réaction qui sépare la substance à analyser. Cette substance, maintenant séparée, est pesée. À partir de ce poids, les chimistes peuvent calculer la quantité de cette substance présente dans l'échantillon et poursuivre le calcul pour extrapoler le composé moyen et la quantité de la substance présente dans ce composé.

Beakers with Orange Liquids in Them

Il s'agit d'une explication simplifiée ; certaines substances passent par de nombreuses réactions différentes pour les séparer, les purifier et les filtrer davantage. Les réactions peuvent aller de la création d'un nouveau composé à la précipitation, l'oxydation et plus encore.

Bien que l'analyse volumétrique, comme son nom l'indique, utilise principalement le volume pour quantifier une substance, les composés et les échantillons sont souvent pesés avant de subir diverses réactions chimiques. Il n'est pas toujours possible ou facile de peser les composés résultant d'un titrage, d'une combustion ou d'autres réactions (certains d'entre eux deviennent des gaz, par exemple) ; leur masse doit donc être calculée à partir du volume s'il n'est pas possible de les peser sur une balance.

Même si le composé obtenu n'est pas pesé, les produits chimiques nécessaires aux réactions le sont. En outre, les réactifs sont souvent utilisés dans des rapports et des pourcentages spécifiques. L'utilisation d'une balance permet de réduire les déchets et de s'assurer que les réactions chimiques appropriées ont lieu. La balance pèse le liquide, puis calcule la quantité spécifique dont vous avez besoin pour la réaction. Les balances dotées de fonctions de formulation sont particulièrement bien adaptées aux tâches de mélange, car elles permettent aux utilisateurs d'effectuer tous les calculs nécessaires avec la balance. La pesée en pourcentage est également très importante pour le pesage des réactifs et des mélanges, car elle simplifie les tâches de titrage complexes en permettant aux utilisateurs de mesurer chaque composant en pourcentage du poids final.

Test Tubes

 Les Balances Analytiques et Semi-Micro

Pour les travaux très complexes qui exigent des niveaux élevés d'exactitude et de précision, vous devez utiliser une balance semi-micro ou analytique. Bien qu'elles aient une capacité assez faible (la nôtre peut aller jusqu'à 510 g), elles offrent une précision de lecture de 0,01 mg, ce qui est essentiel pour mesurer de petites quantités après avoir soumis une substance à de nombreuses réactions.

Bien que de nombreux échantillons soient d'abord mesurés en plus grandes quantités, une fois qu'ils sont traités, filtrés, mélangés à des réactifs ou isolés d'une solution, la matière résultant de ces tests tend à être très petite et doit être mesurée avec une extrême précision. Cela peut être très utile pour réduire la quantité de contaminants dans une substance afin de mesurer la quantité exacte d'un produit chimique pur dans un mélange.

Les balances analytiques sont fréquemment utilisées pour mesurer les réactifs et le produit résultant de réactions chimiques comme la digestion en chimie analytique. Cela peut contribuer à réduire les déchets et les sous-produits potentiellement toxiques. Le paravent de ces balances peut également être utile lors du pesage de petites quantités et pour aider à prévenir la contamination ou l'oxydation.

En plus de leur exactitude et de leur précision, les balances analytiques et semi-micro se caractérisent par une incertitude faible, ce qui est essentiel lorsqu'on travaille avec des matériaux qui peuvent être instables ou toxiques. Les composés pharmaceutiques doivent souvent être pesés avec précision et avec une faible incertitude. Les cultures, le sol, l'eau et les aliments sont fréquemment testés pour détecter les polluants et les contaminants. Comme nous utilisons fréquemment des composés tels que les engrais sans les tester à long terme, il est important que les chimistes enregistrent les changements les plus infimes pour s'assurer que ces composés n'affectent pas lentement leur environnement. Les métaux lourds étant toxiques même en petites quantités, leur accumulation doit être mesurée avec précision.

Luna Analytical Balance

La réglementation de ce type de données est extrêmement spécifique et stricte et doit respecter diverses normes pour garantir la répétabilité. Une balance à faible incertitude peut contribuer à renforcer les affirmations et les résultats, et à garantir que les expériences comparatives sont conformes à une norme élevée. Lorsque vous achetez une balance de laboratoire, vous devez vous assurer que sa classe et ses tolérances correspondent à vos besoins.

Ces balances comprennent souvent une grande variété de fonctions, notamment la mesure de la densité, la formulation, le comptage, l'accumulation, la pesée en pourcentage et bien plus encore. Elles permettent aux utilisateurs de simplifier les tâches de pesage complexes et d'effectuer des calculs sur la balance au lieu de devoir faire des allers-retours avec différentes applications ou appareils informatiques. Certaines balances analytiques et semi-micro peuvent même enregistrer des procédures de test ou de formulation pour un rappel rapide des procédures fréquemment utilisées. L'utilisation de ces fonctions peut également simplifier les expériences de mise à l'échelle en supprimant le besoin de calculs supplémentaires.

La pesée en pourcentage est particulièrement appréciée dans les laboratoires de chimie, où les solutions présentent différents niveaux de concentration en fonction du type d'échantillon. Les laboratoires alimentaires et pharmaceutiques sont particulièrement dépendants des ratios et des pourcentages, car ils constituent un moyen rapide d'indiquer la concentration ou la valeur nutritionnelle d'un produit. La pesée en pourcentage est également utile pour les cultures microbiennes, car le média est souvent une combinaison de milieu liquide ou déshydraté mélangé à de l'agar ou de la gélatine dans des pourcentages spécifiques. Certains organismes ont des besoins nutritionnels complexes qui nécessitent un équilibre minutieux entre les différents composants, comme la peptone et les extraits de levure.

Le pesage de petites quantités est essentiel en chimie analytique. Les balances semi-micro sont utilisées pour des tâches plus spécialisées, telles que la pesée différentielle (peser un solide de manière répétée après l'avoir placé dans un autre récipient pour mesurer la quantité transférée) afin d'obtenir un échantillonnage de particules pour les données de composition, la pesée de filtres, le calibrage (y compris le calibrage de pipettes), les mesures de séchage qui ne peuvent pas être effectuées avec un analyseur d'humidité et les mesures de revêtement (par exemple, les films antistatiques mesurant moins d'un millimètre sur les appareils électroniques).

Test Tubes

Densité

La masse et le volume font partie des mesures les plus importantes effectuées dans un laboratoire de chimie, et c'est là que la densité entre en jeu. Ces trois propriétés peuvent en dire long aux scientifiques sur les produits chimiques qu'ils étudient. La plupart de nos balances de laboratoire proposent des kits de densité qui peuvent être placés sur le plateau de la balance ou sous la balance à l'aide d'un crochet. La densité est utile car il s'agit d'une propriété fondamentale de la matière. Alors que la température affecte la densité, ce n'est pas le cas de la quantité. Peu importe que vous mesuriez un gramme ou un kilo du même acier, ils auront tous deux la même densité, à condition que toutes les conditions soient les mêmes. Cela signifie que la densité est une propriété intensive de la matière.

Les scientifiques peuvent utiliser la densité non seulement pour déterminer la nature de diverses substances, mais aussi pour savoir comment elles réagiront à divers changements ambiants. Par exemple, une grande étendue d'eau a tendance à être plus chaude sur le dessus, l'eau devenant plus froide à mesure que l'on s'enfonce. Mais par temps froid, si une couche de glace se forme, la glace flotte sur le dessus, et l'eau sous la glace est plus froide juste en dessous, et se réchauffe progressivement à mesure que l'on s'enfonce. Si un scientifique devait concevoir un sous-marin, il devrait prendre en compte les changements de température, car ils peuvent affecter la densité de l'eau, qui pourrait à son tour affecter la flottabilité du sous-marin.

Les liquides peuvent également être mélangés tout en présentant des densités différentes (par exemple, l'eau et l'huile). Si une entreprise crée un sirop pour la toux à partir de divers ingrédients, elle doit s'assurer que les différents composés du sirop resteront mélangés une fois qu'il sera mis en bouteille. Par exemple, de nombreuses sauces à salade doivent être secouées avant d'être consommées car leurs différents éléments se séparent lentement avec le temps.

Various Glass Containers Containing Liquids and Connected by Tubing

Balances de Précision

Les balances de précision offrent une capacité plus élevée que les balances analytiques et semi-micro (jusqu'à 15 kg de plus) au prix d'une certaine lisibilité (les modèles Adam vont de 0,001 g à 2 g). Elles n'offrent pas des mesures aussi fines, mais elles sont également moins sensibles aux changements ambiants et peuvent être stabilisées plus rapidement et plus facilement. Les balances de précision peuvent comprendre des modèles à faible capacité et à lisibilité élevée avec paravent et des modèles à chargement par le haut à capacité élevée et à lisibilité faible sans paravent pour les échantillons plus volumineux.

Ils sont le plus souvent utilisés pour des travaux préparatoires tels que le traitement des échantillons, la préparation des solutions et la mesure des réactifs. De nombreux laboratoires exigent la taille des échantillons pour s'assurer que les réactions donnent suffisamment de produit pour être mesurées avec précision, en particulier lorsqu'il s'agit de composés qui ne représentent qu'un faible pourcentage du produit chimique complet. Les exigences spécifiques en matière de taille d'échantillon peuvent également faciliter la mesure des réactifs puisque les chimistes peuvent utiliser des quantités proportionnelles au lieu de mesurer des quantités très spécifiques à chaque fois.

Leur construction robuste et leur stabilisation rapide les rendent également bien adaptés à la production pilote pour le mélange de produits chimiques dans des environnements de production.

Certaines balances de précision peuvent néanmoins offrir des fonctions de pesage complexes. Par exemple, le contrôle de poids peut être utile pour l'échantillonnage de matériaux solides, tandis que la formulation peut être utilisée pour des agrégats tels que les adhésifs, qui peuvent être plus exigeants à travailler.

Solis and Equinox Precision Balances

Il n'est pas rare que les chimistes mesurent des réactifs secs ou des échantillons solides sur une balance de précision, puis mesurent le résultat d'une réaction sur une balance analytique. Les balances de précision constituent généralement la première étape de la pesée des composés. Elles sont bien adaptées aux applications telles que les essais de matériaux et l'assurance qualité grâce à leur grande capacité, leur construction robuste et leur précision relativement élevée (par rapport à une balance compacte ou de comptoir).

Certaines balances de précision sont portables, ce qui signifie qu'elles peuvent être transportées pour des mesures sur le terrain. Ces balances doivent être robustes, faciles à nettoyer et offrir un temps de stabilisation rapide. Cependant, elles ont tendance à être moins précises que leurs homologues de laboratoire, c'est pourquoi elles sont le plus souvent utilisées pour un échantillonnage préliminaire sur le terrain.

Les balances compactes de précision sont également souvent utilisées dans le cadre de l'enseignement. Dans les cours de chimie, les élèves utilisent fréquemment des balances dont la précision de lecture est d'environ deux décimales afin de les habituer à la préparation de réactifs et à des tâches de pesage plus complexes.

L'Analyse de l'Humidité dans la Chimie

L'analyse de l'humidité peut être utilisée lorsque la quantité d'eau dans un composé doit être quantifiée. Le procédé peut également être utilisé pour sécher un échantillon avant de le mélanger à une solution lorsque l'eau le diluerait trop pour obtenir les résultats souhaités. Les analyseurs d'humidité sont plus rapides que les fours, peuvent chauffer de manière plus homogène et offrent souvent un meilleur contrôle de la durée et de la température pour un coût moins élevé. Ils peuvent effectuer une grande partie des calculs, ce qui peut réduire considérablement les erreurs de l'utilisateur. Le seul inconvénient d'un analyseur d'humidité est sa faible capacité, mais les échantillons sont rarement séchés ou chauffés en grandes quantités, surtout s'ils sont volatils ou toxiques.

PMB Moisture Analyser

Notre analyseur d'humidité PMB permet aux utilisateurs d'utiliser trois modes de chauffage différents, ce qui est particulièrement pratique pour les produits chimiques qui changent lorsqu'ils chauffent. Il permet aux utilisateurs de sécher complètement et uniformément un échantillon sans le brûler.

L'humidité peut jouer un rôle énorme dans la texture d'un produit, sa durée de conservation et son stockage. Les produits trop humides sont sujets à la colonisation bactérienne ou fongique, tandis que les produits trop secs peuvent être difficiles à utiliser ou inflammables. Un béton contenant trop d'eau peut se fissurer facilement, tandis qu'un béton trop sec ne durcira pas correctement, d'où une liaison plus faible. Les analyseurs d'humidité sont des outils essentiels pour les laboratoires de chimie spécialisés dans les tests de qualité ou de matériaux. Pour un exemple plus spécifique, consultez notre précédent article sur la chimie de l'analyse des eaux usées.

Communication de Données

Nos balances pour la chimie sont toutes équipées d'une interface RS-232 pour communiquer avec les ordinateurs et les imprimantes. Certaines de nos balances de laboratoire sont même dotées d'interfaces USB afin de garantir un transfert des données aussi efficace que possible. Elles sont également conformes aux directives BPL afin de garantir un processus d'enregistrement fluide et de répondre aux exigences de traçabilité. Profitez de la capacité de la balance à communiquer avec le LIMS pour réduire le besoin de prendre des notes manuellement et éviter les erreurs, en particulier pour les petits nombres et les tâches de pesage répétées. La balance peut suivre automatiquement l'heure, la date, les résultats et plus encore. Un logiciel peut même être utilisé pour contrôler une balance à distance, ce qui peut être très utile pour peser des produits chimiques toxiques ou radioactifs, ou si vous utilisez la balance pour peser des échantillons dans une hotte.

La chimie englobant de très nombreux types de procédures différentes, nous avons choisi de ne présenter que quelques exemples des tests les plus fréquemment utilisés. Si vous avez besoin d'une balance pour une application spécifique ou si vous souhaitez en savoir plus sur les balances et leurs utilisations en chimie, contactez-nous. Nous serons heureux de vous aider.

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