¿Cómo se elimina la deriva debido a la electricidad estática de una balanza analítica?

Question

Recientemente me encontré con un problema al usar una balanza analítica (con una precisión de 0.1 mg) para determinar la masa de una muestra de polvo de ferroceno. La lectura en la balanza parece desviarse hacia arriba o hacia abajo cuando dejo caer un poco de polvo en un matraz de erlenmeyer. La lectura se estabiliza cuando agrego agua para formar una solución.

He escuchado que la electricidad estática podría causar este tipo de problemas al medir polvos, por lo que sospecho que este es el caso aquí, ya que el problema solo aparece cuando agrego el polvo de ferroceno. He intentado investigar algunas formas de solucionar el problema, un arma estática parece funcionar en algunos casos (no tengo idea de si funcionaría con un polvo) y he escuchado que los ionizadores de aire también funcionan, pero no tengo acceso a ninguno de estos.

Aunque esta es la primera vez que me encuentro con esta situación, he escuchado que es bastante común, así que ¿qué hacen las personas usualmente para resolver el problema de manera económica? ¿Existe una solución fácil?

Estoy usando guantes para operar la balanza, lo cual me han dicho que haga para mantener los matraces limpios de aceite de mis dedos. ¿Los guantes podrían estar empeorando el problema? ¿Qué puedo hacer al respecto?

Answer 1

La carga estática puede afectar las mediciones realizadas por una balanza analítica, al igual que los materiales magnéticos, ya que el mecanismo en las balanzas analíticas modernas implica un bucle de retroalimentación entre la carga que se mide y un electroimán. Los recipientes de pesaje aislantes (plástico o vidrio) tienden a acumular carga estática, especialmente cuando se manipulan con otro aislante (guantes) debido al efecto triboeléctrico.

Debes asegurarte primero de que el cuerpo de la balanza esté correctamente conectado a tierra según el manual de tu modelo.

Como solución a corto plazo para el vidrio cargado estáticamente, podrías intentar colocar la muestra más lejos de la balanza. Una forma podría ser colocar la muestra encima de un frasco de muestra vacío en la balanza. Como mencionaste, una solución más sólida para descargar la acumulación de carga estática es tener un ionizador de aire comercial disponible cerca. El dispositivo producirá una cantidad igual de iones positivos y negativos en el aire a través de electrodos de alto voltaje de CA o CC, o con un material radiactivo ionizante como el que se encuentra en los cepillos antiestáticos utilizados para limpiar discos de vinilo.

Si mides con frecuencia materiales magnéticos, muchas balanzas analíticas se pueden configurar en un arreglo de carga inferior. En esta configuración, una plataforma se engancha debajo de la balanza, y la muestra se sostiene lo suficientemente lejos del motor de restauración de fuerza para que no influya en la medición.

Answer 2

Llevar guantes puede contribuir a las cargas estáticas que observas, especialmente si tienes que trabajar con guantes no solo para protegerte, sino per se no puedes hacerlo de otra manera (caja de guantes) y un ionizador especial del tamaño de la palma es de hecho un remedio.

Aunque no pretendo que "funcione siempre", estas son mis sugerencias, que a veces funcionan solas, a veces en combinación:

• Descarga eléctrica de ti mismo. A veces a lo largo del día me vuelvo "cargado" también, y un simple toque de mi mano al tubo de agua (seco al aire) o al radiador / calefactor elimina algunas de las cargas que no pueden llegar a la tierra mientras camino con zapatos de laboratorio firmes (pero no conductores) sobre superficies recubiertas de polímero.

• Descargar eléctricamente la espátula limpia. Antes de transferir material a la balanza, inclina la espátula metálica contra algo que sea tanto conductor a la tierra como limpio. El tubo de agua limpio y seco al aire, el tubo de calefacción (vide supra) son útiles.

• Intenta la transferencia de masa con una espátula hecha de un material diferente al metal. Además del vidrio, diferentes plásticos pueden representar una sorprendente alternativa. Krischenbaum et al. informaron recientemente cómo utilizar pajitas de beber como espátulas desechables en Journal of Chemical Education.

Answer 3

Llevo varios años usando cajas de guantes en diferentes laboratorios de todo el mundo y encuentro que las cajas de guantes de Ar eliminan por completo el problema de la electricidad estática comúnmente experimentado con las cajas de guantes de N2. No tengo una explicación para esto, pero estoy bastante seguro de que el N2 es el culpable, porque una vez cambiamos una caja de N2 por una de Ar y el problema desapareció. Antes de eso, pasábamos nuestro tiempo manipulando el equilibrio con pistolas de estática, ionizadores de aire y cosas por el estilo, sin mucho éxito (la única excepción siendo los ionizadores de Po que son bastante eficientes). Por otro lado, al purgar una caja de Ar con N2, la electricidad estática suele aparecer durante un par de días. En mi opinión, la diferencia de precio entre N2 y Ar simplemente no vale la pena el problema.