經(jīng)營(yíng):恒溫槽, 低溫恒溫槽, 電子分析天平
在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中較早使用天平的有英國(guó)化學(xué)家布萊克,他生活和工作于18世紀(jì),那個(gè)時(shí)候,正是化學(xué)中不斷發(fā)現(xiàn)氣體、并開(kāi)始建立理論的時(shí)期。布萊克在化學(xué)研究中非常重視實(shí)驗(yàn),而且是*個(gè)應(yīng)用定量的方法研究氣體的人。1755年,他寫(xiě)了一篇論文,內(nèi)容是對(duì)石灰石等堿性物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)研究。論文中提到,他發(fā)現(xiàn)將石灰石煅燒會(huì)產(chǎn)生氣體。于是,他在煅燒前稱量了石灰石的重量,煅燒后再次稱量重量,結(jié)果發(fā)現(xiàn),石灰石經(jīng)過(guò)煅燒重量減少了44%,他認(rèn)為這個(gè)重量正是從中釋放出的氣體的重量。在此基礎(chǔ)上,他又進(jìn)行了多方面的研究,比如,他將石灰石與酸作用,發(fā)現(xiàn)也有氣體產(chǎn)生,用石灰水吸收這種氣體,并進(jìn)行了定量研究,他發(fā)現(xiàn)這種氣體的重量與煅燒石灰石產(chǎn)生的氣體的重量相等,由此他認(rèn)識(shí)到,石灰石中固定著一種氣體,他稱之為“固定空氣”(即現(xiàn)在我們熟知的二氧化碳)。從布萊克的實(shí)驗(yàn)研究中可以了解到,他進(jìn)行了定量研究,定量研究需要稱量,而稱量離不開(kāi)天平。歷史資料表明,布萊克確實(shí)使用了天平,他用過(guò)的天平至今仍保存在愛(ài)丁堡*博物館中,下圖即是布萊克用過(guò)的天平。
用繩子掛著稱盤(pán),橫梁又掛在另一個(gè)稱鉤上。布萊克正是用這個(gè)天平進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究,而且做出了發(fā)現(xiàn)的,這個(gè)天平的使用,不僅在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中建立了定量方法,而且對(duì)天平的進(jìn)一步發(fā)展、改良,也是重要的。 布萊克之后,英國(guó)化學(xué)家亨利·卡文迪許也進(jìn)行過(guò)精密的定量實(shí)驗(yàn),據(jù)說(shuō)還曾設(shè)計(jì)制造過(guò)天平,由于卡文迪許本人的生平資料不詳,現(xiàn)在很難確切知道他是何時(shí)和如何設(shè)計(jì)、制造天平的。后來(lái),卡文迪許用過(guò)的天平曾在*科學(xué)院展覽。這架天平放在柜內(nèi),天平的式樣從外面看不太清楚,
獅子天平我們知道,法國(guó)化學(xué)家拉瓦錫,是一位非常重視定量研究的人,他經(jīng)常使用天平,而且注意稱量的性。正是在的定量研究中,拉瓦錫確定了氧氣的存在,并且建立了科學(xué)的氧化燃燒理論。應(yīng)用定量方法研究化學(xué)變化,必須假定化學(xué)變化前后物質(zhì)質(zhì)量守恒,由此拉瓦錫確立了質(zhì)量守恒定律。拉瓦錫的研究工作得到天平的幫助,可是拉瓦錫本人卻很少設(shè)計(jì)和制造儀器,也沒(méi)有設(shè)計(jì)和制造過(guò)
天平,不過(guò),18世紀(jì)的法國(guó),天平比較普及,有許多小店鋪就出售天平,拉瓦錫可能得益于這種良好的條件。我們?cè)谙聢D看到的是18世紀(jì)的法國(guó)天平的式樣,或許是當(dāng)時(shí)天平中的一種式樣。 18世紀(jì)末英國(guó)也已經(jīng)制造出了一種天平,橫梁中央嵌上一個(gè)鋼質(zhì)的刀口。把它放在瑪瑙盤(pán)中,大大提高了精密度和靈敏度。當(dāng)時(shí)出現(xiàn)了一些天平設(shè)計(jì)家和制造家,不過(guò),據(jù)說(shuō)天平的價(jià)格比較貴,而且要先預(yù)定,不像法國(guó),天平雖不那么精密,但比較容易買到。下圖展示的是一個(gè)費(fèi)德勒的人為*學(xué)會(huì)制造的一架天平,曾在倫敦科學(xué)博物館展出。 在英國(guó),使用天平的不限于化學(xué)家和科學(xué)家,普通醫(yī)藥商店也常用天平,化學(xué)原子論的提出者道爾頓,在科學(xué)研究中經(jīng)常使用天平,由于道爾頓在化學(xué)*的重要地位和他在英國(guó)科學(xué)界的影響,使他成了人物,成了化學(xué)家,他使用過(guò)的天平據(jù)說(shuō)也成了不凡之物,后來(lái)為英國(guó)曼徹斯特文學(xué)和哲學(xué)會(huì)所有,并為該會(huì)收藏。道爾頓曾經(jīng)是這個(gè)學(xué)會(huì)的會(huì)員。
19世紀(jì)20年代,倫敦有一位儀器設(shè)計(jì)家叫羅賓遜,他開(kāi)始設(shè)計(jì)和制造
分析天平,不僅英國(guó),就連美國(guó)在一個(gè)時(shí)期里都使用這種天平。羅賓遜用空心材料做橫梁,把梁做成三角形,豎梁中部有指針。 有刻度橫梁和游碼的天平,大約也是在19世紀(jì)誕生的(前面介紹托盤(pán)天平時(shí),在圖中橫梁上標(biāo)有刻度和游碼),究竟誰(shuí)是這種天平的發(fā)明人有不同說(shuō)法,也存在爭(zhēng)議。可是1851年在倫敦召開(kāi)了一次博覽會(huì),英國(guó)和歐洲大陸國(guó)家的一些主要天平制造商都參加了,經(jīng)博覽會(huì)審查團(tuán)審議,zui后把zui高獎(jiǎng)獎(jiǎng)給了奧耶領(lǐng),以表彰他在有刻度橫梁和滑動(dòng)裝置(即游碼)天平的制造上所做的貢獻(xiàn),由此看來(lái),奧耶領(lǐng)的發(fā)明權(quán)得到了上的確認(rèn)。 羅馬時(shí)代晚期的錢幣天平在很長(zhǎng)時(shí)期里,天平制造業(yè)中流行一種理論,認(rèn)為天平的橫梁越長(zhǎng)天平越靈敏。但是有一個(gè)叫波爾·邦格的人卻不受這種理論的限制,1866年,他設(shè)計(jì)、制造了一架短橫梁分析天平。后來(lái),在平天設(shè)計(jì)理論方面,他也有建樹(shù)。下圖所示的就是1866年邦格制造的zui早的一臺(tái)短梁天平。
天平的改進(jìn),除了橫梁、接觸點(diǎn)、游碼、刻度等方面以外,還表現(xiàn)在其它方面,例如,19世紀(jì)前半期,已經(jīng)出現(xiàn)了旋鈕天平。旋鈕天平有什么優(yōu)點(diǎn)呢?原來(lái),早期的天平,橫梁架在豎直的柱上,用時(shí)和不用時(shí)都是一樣的。后來(lái)分析天平出現(xiàn)了,分析天平的刀口用瑪瑙制成,為了減少刀口的損傷,不用平天時(shí),將天平橫梁架在一個(gè)架子上,讓刀口不再受力,用時(shí)再將刀口架在支撐碗上。這些都是通過(guò)旋紐裝置控制的。現(xiàn)代分析天平都有旋紐裝置。下圖是1833年制造的一臺(tái)旋紐天平。
隨著科學(xué)的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步,天平的設(shè)計(jì)和制造不斷取得長(zhǎng)足的進(jìn)展。正是經(jīng)過(guò)一代一代人的不懈努力,經(jīng)過(guò)技術(shù)的積累和提高,才有了今天的各式各樣的現(xiàn)代天平。如今,在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中,常用的天平有:托盤(pán)天平,正如前面講過(guò)的,用于度要求不高或測(cè)定物料的大致質(zhì)量,可稱量100克、200克、500克乃至1000克;分析天平(常量分析天平、微量分析天平和半微量分析天平);電光天平,設(shè)有空氣阻尼裝置或電磁阻尼裝置,使天平既具有高靈敏度又能迅速阻止橫梁的搖動(dòng),電光天平從外觀上看不見(jiàn)砝碼,能看到放置要測(cè)物的稱盤(pán),砝碼的加減用旋轉(zhuǎn)刻度盤(pán)操作,稱量的數(shù)值可通過(guò)投影刻度標(biāo)尺直接讀出。