绝对重量与比重所必需的仪器

确定受化学实验作用的物质的量或由之产生的物质的量的已知最好方法，就是靠精确建造的横梁、天平盘以及完全校准了的砝码，这一周知的操作叫做称量。为此目的用作单元或标准的砝码单位和数量是极任意的，不仅在不同的王国里不同，甚至在同一个王国的不同省份、同一个省份的不同城市也不同。这种不同在商业和技术中被理解为是无限重要的；但是在化学中，这种不同无足轻重，无论使用的是什么特殊的重量单位，提供的实验结果都以相同单位的变换系数表达。为此目的，直到社会上使用的所有砝码都折合成相同的标准为止，不同地区的化学家们用他们自己国家的普通磅作为标准单位，并用十进制而不是用现在采用的任意分割制去表示小数部分，也就足够了。通过这种方式，所有国家的化学家们都将彼此完全理解，因为尽管配料和产物的绝对重量不能得知，但他们不用计算很快就能够极精确地确定这些档西的彼此相对比例；这样，通过这种方式，我们在化学的这个部分便将拥有一种通用的语言。

由于这个看法，我一直计划将磅分成十进制小数，最近在傅尔谢

（Fourche）先生的帮助下取得了成功，他是巴黎的天平匠，为我极精确地完成并鉴定了这件事。我建议一切从事实验的人们都将磅作类似的分割，他们将发现，这样做只要很少的十进制小数知识，应用起来既容易又简单。①

由于化学的有效性和精确性完全依赖于实验前后配料和产物重量的确定，因此在本学科的这一部分不能过于精密；为此目的，我们必须提供好的仪器。由于我们在化学过程中常常被迫在一格令或更少的范围内确定大而重的仪器的皮重，因此我们必须有由精密的工匠特别精确地制做的横梁，而且这些横梁必须总是保存在离开实验室的某个地方，这地方不能有酸或其他腐蚀性液体的蒸汽进入；否则，钢将生锈，天平的精度就遭到破坏。我有三台规格不同的天平是方廷（Fontin）先生极精密地制做的，我认为除了伦敦的拉姆斯顿（Ramsden）先生做的天平之外，任何天平的精密度和敏感都不能与之相比。最大的一台的横梁约三呎长，用来称最重的，适合于称十五或二十磅重的；第二台适合于称十八或二十盎司的重量，精确到十分之一格令；最小的一台只打算用来称约一格罗斯重的，对百分之五格令都敏感。

除了这些只用于研究性实验的较精密天平之外，我们还必须有对于实验

① 拉瓦锡先生在其著作的这一部分中，用表对第三部分加以增补，对于将法磅的普通分度折算或十进制小数及将十进制小数折算成法磅的普通分度给出了极精确的说明。由于法衡与金衡分制之间的差异，这些说明和表对英国化学家也许没有什么用处，我已经将它们略去，不过在附录中有将一种衡制变换为另一种衡制的精确规则。——E

室的通常目的来说不怎么有价值的另外一些天平。一台能称十四或十五磅、精确到半打兰的大铁天平，一台可以确定八或十磅、精确到十或十二格令的中等大小的天平，一台可以确定一磅左右、精确到一格令的小天平。

我们还必须提供分成若干等份的砝码，这些等份既普通又是十进制的，极为精密，可用极精密的天平重复试验和精确试验所验证；要能够正确使用不同的砝码，需要某些经验并且精确地熟悉砝码。精密确定任何特定物质重量的最好方法，就是将其称两次，一次用磅的十进划分，另一次用通常划分或普通分度，通过二者的比较，我们就获得极高的精度。

通过任何物质的比重来理解该物质的绝对重量除以其数量，换言之，除以一确定体积的任何物体的重量所得之商。为此目的，一般采用了一确定数量的水的重量作为单位；我们说金的重量是水的十九倍、硫酸的重量是水的两倍、其他物体的重量是水的若干倍，来表示金、硫酸等的比重。

取水作为比重的单位较方便，因为为此目的，我们要确定其比重的那些物质最通常的是在水中称量。

这样，如果我们要确定用锤子锤平了、在空气中重8盎司4格罗斯2 1 格令

的金的比重① 的话，就用一根金属丝将其悬挂在静流天平（ hydrostatic balance）的天平盘之下，以便完全浸入水中并再次称量。在布里松先生的实验中，该金片以这种方式失去 3 格罗斯 37 格令；显然，由于在水中称量的一个物体所失去的重量恰好等于排出的水的重量，即相等

体积的水的重量，因此我们可以断定，以相等的数量而言，金重4893 1 格

令，水重 253 格令，化为单位得出，水的比重为 1.0000，金的比重为 19.3617。我们可以以同样的方式用所有其他固体物质操作。除了在处理合金或金属玻璃时，在化学中我们很少有必要确定固体的比重；但是我们经常必须弄清液体的比重，因为它往往是判断液体的纯度或浓度的唯一手段。

用静流天平，通过称量某种固体，可以完全达到这个目的；譬如，用一根极细的金丝将一个小水晶球先后悬挂在空气中和我们欲发现其比重的流体中称量。当在液体中称重时，水晶失去的重量，就等于相等体积的该液体的重量。在水和不同液体中逐次重复这个操作，并经简易计算，我们很快就能确定这些液体无论是彼此之间还是相对于水的相对比重。然而，这种方法用于那些在比重上与水没有什么差别的液体时极为棘手，于是就不够精确，至少是颇为麻烦了；譬如用于矿质水或含有极少量溶化态盐分的其他任何水时便是如此。

在一些迄今尚未公开的这类操作中，我使用了一种极有利于这种目的的极敏感的仪器。它由一个中空的黄铜筒，更确切地说是银筒 Abcf 组成（图

① 参见布里松（Brisson）先生的《论比重》（Essay upon Specific Grauity），第 5 页。——A

版Ⅶ，图 6），其底部 bcf 装着锡，如图所示，圆筒浸于水罐 lmno 之中。将一根直径不超过四分之三吩的银丝杆放在圆筒的上部，在顶端装上一只打算用来放砝码的小杯 d，在杆上 g 处做一标记，其用处我们一会儿就要解释。此圆筒可以做成任何尺寸；但准确地说，至少应当排出四磅水。此仪器所载锡的重量应当是使其差不多在蒸馏水中处于平衡的重量，要不了半打兰，最多要不了一打兰，便使其下降至 g。

我们首先必须极精确地确定仪器的确切重量，以及在确定温度的蒸馏水中使其下降至标记处所必须加上的格令数。然后，我们对我们要弄清其比重的所有流体实施同样的实验，经计算，将观察到的差值化为普通标准或十进位制的立方呎、品脱或磅，并与水进行比较。这种方法与用一定的试剂做的实验结合起来①，就是确定水量的最好方法之一，甚至能够指出极精确的化学分析所没有注意到的差异。在将来的某个时期，我将对我就这个主题所做的范围非常广泛的一系列实验给予说明。

这些金属的液体比重计只用于确定仅含中性盐或碱物质的水的比重；它们也许是按照对于醇和其他含酒精液体采用不同程度的镇重物制做的。当要确定酸液的比重时，我们必须使用玻璃的液体比重计（图版Ⅶ，图 14）①。这种比重计由一个中空的玻璃圆筒 abcf 组成，其下端被密封住，其上端拉成一个毛细管 a，终结于小杯或小盘 d。这种仪器，按照与打算检测的液体重量的比例，通过毛细管在圆筒底部导入或多或少的汞来镇重。我们可以把标有等份的一个小纸条插入毛细管 ad 之中；尽管这些标度在不同液体中并非精确地与格令的分数相吻合，但在计算中它们也许非常有用。

本章所说的足以说明确定固体和流体绝对重量和比重的方式，无须进一步补充，因为必要的仪器广为人知，而且也许易于获得。不过，由于我用来测量气体的仪器在任何地方都没有描述，因此我将在下一章对这些仪器给出更详细的说明。

① 关于这些试剂的使用，见伯格曼先生在其《化学与物理学论集》（Chemical and physi-cal Essays）关于矿泉水分析的优秀论文。——E

① 三、四年前，我曾见到本市极高明的艺术家尼里（B，Knie）先生为布莱克（Black）博士制做的类似的玻璃比重计。——E