Trọng lượng viên đá được xác định bằng cách cân trong không khí (cân khô). Thể tích viên đá được tính bằng cách nhúng vào một dung dịch (thường là nước cất tiêu chuẩn). Theo định luật Archimedes, khi nhúng viên đá quý vào một dung dịch nào đó, trọng lượng của nó sẽ bị mất đi một lượng đúng bằng trọng lượng của khối dung dịch bị viên đá chiếm chỗ. Thể tích của viên đá (cũng là thể tích của khối dung dịch bị chiếm chỗ) bằng trọng lượng của khối dung dịch đó chia cho tỷ trọng của dung dịch bị chiếm chỗ:

v=(m-m¹)/p¹

Trong đó:

• m: trọng lượng viên đá trong không khí;
• m¹: trọng lượng viên đá trong dung dịch;
• (m-m¹): trọng lượng của khối dung dịch bị chiếm chỗ;
• p¹: tỷ trọng của dung dịch.

Nếu dung dịch là nước cất ở điều kiện tiêu chuẩn thì tỷ trọng của nó đúng bằng 1 (p¹=1g/cm³). Từ đó ta có công thức tính tỷ trọng của viên đá bằng phương pháp cân thủy tinh như sau:

p=m/v=m/(m-m¹)

Để xác định tỷ trọng bằng phương pháp cân thủy tinh, ta có thể sử dụng các loại cân phân tích khác nhau: cơ học hoặc điện tử.

Các loại cân này phải đáp ứng được yêu cầu sau:

• Độ chính xác (khả năng đọc) từ 10^-3  đến 10^-5 g, thường là 10^-4g (10^-2%);
• Giới hạn cân được tối thiểu phải đạt 40-50g.

Các cân này đều phải có bộ gá thích hợp để có thể vừa cân viên đá trong không khí, vừa cân trong dung dịch.

Việc xác định tỷ trọng bằng phương pháp cân thủy tĩnh gồm các bước sau:

• Cân viên đá trong không khí (cân khô);
• Cân viên đá trong dung dịch (cân ướt). Dung dịch thường được sử dụng là nước cất hai lần;
• Tính tỷ trọng theo công thức như trên.

Khi xác định tỷ trọng cần lưu ý:

• Mẫu phải được rửa sạch và sấy khô. Các  mẫu có nhiều khuyết tật (lỗ hổng, khe nứt hoặc nhiều tạp chất) thường cho sai số lớn;
• Khi cân trong dung dịch không để các bọt khí bám vào mẫu hoặc lưới;
• Không để mẫu và lưới chạm vào thành cốc;
• Những viên có tỷ trọng nhỏ (hổ phách, nhựa…) cần để cho chìm hẳn trong dung dịch khi cân ướt.

Mỗi giá trị tỷ trọng cần được xác định tối thiểu 3 lần, sau đó lấy giá trị trung bình. Kết quả cân được lấy với 2-3 chữ số sau dấu phẩy (đơn vị gam). Hiệu chỉnh giá trị tỷ trọng theo:

• Nhiệt độ dung dịch;
• Theo lực khí tĩnh học khi cân trong không khí;
• Theo độ lệch của quả cân so với giá trị danh nghĩa.

Sai số tuyệt đối của phương pháp cân thủy tĩnh được tính theo công thức wolf:

Δp=(p/ p¹_dd) Δp¹_dd+(p/m) Δm+(p²/mp¹_dd) Δv

Trong đó:

p: tỷ trọng viên đá, g/cm³

p¹_dd:tỷ trọng của dung dịch, g/cm³

m: trọng lượng của viên đá, g;

Δm, Δv, Δp¹_dd: các sai số đo tương ứng khi xác định trọng lượng, thể tích và tỷ trọng dung dịch, tính bằng g, cm³ và g/cm³