天平的發(fā)展史

在化學(xué)實驗中較早使用天平的有英國化學(xué)家布萊克，他生活和工作于18世紀(jì)，那個時候，正是化學(xué)中不斷發(fā)現(xiàn)氣體、并開始建立理論的時期。布萊克在化學(xué)研究中非常重視實驗，而且是*個應(yīng)用定量的方法研究氣體的人。1755年，他寫了一篇論文，內(nèi)容是對石灰石等堿性物質(zhì)的實驗研究。論文中提到，他發(fā)現(xiàn)將石灰石煅燒會產(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)過煅燒重量減少了44％，他認(rèn)為這個重量正是從中釋放出的氣體的重量。在此基礎(chǔ)上，他又進行了多方面的研究，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)。從布萊克的實驗研究中可以了解到，他進行了定量研究，定量研究需要稱量，而稱量離不開天平。歷史資料表明，布萊克確實使用了天平，他用過的天平至今仍保存在愛丁堡*博物館中。

 　　用繩子掛著稱盤，橫梁又掛在另一個稱鉤上。布萊克正是用這個天平進行化學(xué)實驗研究，而且做出了發(fā)現(xiàn)的，這個天平的使用，不僅在化學(xué)實驗中建立了定量方法，而且對天平的進一步發(fā)展、改良，也是重要的。布萊克之后，英國化學(xué)家亨利·卡文迪許也進行過精密的定量實驗，據(jù)說還曾設(shè)計制造過天平，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和如何設(shè)計、制造天平的。后來，卡文迪許用過的天平曾在**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)計和制造儀器，也沒有設(shè)計和制造過天平，不過，18世紀(jì)的法國，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。我們在下圖看到的是18世紀(jì)的法國天平的式樣，或許是當(dāng)時天平中的一種式樣。 　　

    18世紀(jì)末英國也已經(jīng)制造出了一種天平，橫梁*嵌上一個鋼質(zhì)的刀口。把它放在瑪瑙盤中，大大提高了精密度和靈敏度。當(dāng)時出現(xiàn)了一些天平設(shè)計家和制造家，不過，據(jù)說天平的價格比較貴，而且要先預(yù)定，不像法國，天平雖不那么精密，但比較容易買到。下圖展示的是一個費德勒的人為*學(xué)會制造的一架天平，曾在倫敦科學(xué)博物館展出。 　　

    在英國，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科學(xué)界的影響，使他成了人物，成了化學(xué)家，他使用過的天平據(jù)說也成了不凡之物，后來為英國曼徹斯特文學(xué)和哲學(xué)會所有，并為該會收藏。道爾頓曾經(jīng)是這個學(xué)會的會員。

    19世紀(jì)20年代，倫敦有一位儀器設(shè)計家叫羅賓遜，他開始設(shè)計和制造分析天平，不僅英國，就連美國在一個時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(前面介紹托盤天平時，在圖中橫梁上標(biāo)有刻度和游碼)，究竟誰是這種天平的發(fā)明人有不同說法，也存在爭議?？墒?851年在倫敦召開了一次博覽會，英國和歐洲大陸國家的一些主要天平制造商都參加了，經(jīng)博覽會審查團審議，zui后把zui高獎獎給了奧耶領(lǐng)，以表彰他在有刻度橫梁和滑動裝置(即游碼)天平的制造上所做的貢獻，由此看來，奧耶領(lǐng)的發(fā)明權(quán)得到了上的確認(rèn)。羅馬時代晚期的錢幣天平在很長時期里，天平制造業(yè)中流行一種理論，認(rèn)為天平的橫梁越長天平越靈敏。但是有一個叫波爾·邦格的人卻不受這種理論的限制，1866年，他設(shè)計、制造了一架短橫梁分析天平。后來，在平天設(shè)計理論方面，他也有建樹。下圖所示的就是1866年邦格制造的zui早的一臺短梁天平。

　　天平的改進，除了橫梁、接觸點、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)點呢？原來，早期的天平，橫梁架在豎直的柱上，用時和不用時都是一樣的。后來分析天平出現(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，將天平橫梁架在一個架子上，讓刀口不再受力，用時再將刀口架在支撐碗上。這些都是通過旋紐裝置控制的?，F(xiàn)代分析天平都有旋紐裝置。下圖是1833年制造的一臺旋紐天平。

　　隨著科學(xué)的發(fā)展、技術(shù)的進步，天平的設(shè)計和制造不斷取得長足的進展。正是經(jīng)過一代一代人的不懈努力，經(jīng)過技術(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)實驗室中，常用的天平有：托盤天平，正如前面講過的，用于度要求不高或測定物料的大致質(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，電光天平從外觀上看不見砝碼，能看到放置要測物的稱盤，砝碼的加減用旋轉(zhuǎn)刻度盤操作，稱量的數(shù)值可通過投影刻度標(biāo)尺直接讀出。