近代化学工业的基础是“三酸两碱”,“三酸”是硫酸、盐酸、硝酸,“两碱”是烧碱和碱(碳酸钠)。印象里只有碳酸钠是古代常用的一种化学材料,谁家发面做馒头不放碱呢?其实在古代,硫酸、硝酸和烧碱都是能够制造,而且也有人制造了出来!
先说古代硫酸的制造方法。
下图是原料,绿矾,也叫青矾。
天然绿矾主要成分是硫酸亚铁(FeSO4·7H2O),把它放在密闭容器里煅烧,会发生如下化学反应:
可见生成物里有三氧化硫,三氧化硫溶解在水里面,就成了硫酸!因为这种硫酸是绿矾煅烧得到的,因此被叫做“绿矾油”。
绿矾在中国古代是一味中药,有很多药典里都有记载,下面摘抄一段煅烧绿矾的方法:
将绿矾和米醋同放在砂锅内,盖好,放炭炉上烧煅,待绿矾溶化时,即用竹片搅拌均匀,使矾、醋充分混和,然后加热再煅,至全部呈绛色为度,取出放冷。(每煅绿矾100斤,用米醋20斤)
没查到中国古代制造硝酸的方法,但是其它国家有明确记载。
公元八世纪,阿拉伯炼金术士贾比尔·伊本·哈扬(Jabir ibn Hayyan)在干馏硝石的时候发现并制得了硝酸,这是人类关于硝酸最早的记录。同时,他也是硫酸和王水的发现者。
古代硝石(硝酸钾)一直被认为是中国的特产,因为只有中国人会提炼天然生成的硝酸钾。下图是硝石矿。
《天工开物》里记载:
凡硝,华夷皆生,中国则专产西北。若东南贩者不给官引(1),则以为私货而罪之。硝质与盐同母,大地之下潮气蒸成,现于地面。近水而土薄者成盐,近山而土厚者成硝。以其入水即消溶,故名曰“硝”。长、淮(2)以北,节过中秋,即居室之中,隔日扫地,可取少许以供煎炼。
凡硝三所最多:出蜀中者曰川硝,生山西者俗呼盐硝,生山东者俗呼土硝。凡硝刮扫取时(墙中亦或进出),入缸内水浸一宿,秽杂之物浮于面上,掠取去时,然后入釜,注水煎炼。硝化水干,倾于器内,经过一宿,即结成硝。其上浮者曰芒硝,芒长者曰马牙硝(皆从方产本质幻出),其下猥杂者曰朴硝。欲去杂还纯,再入水煎炼。入莱菔数枚同煮熟,倾入盆中,经宿结成白雪,则呼盆硝。凡制火药,牙硝、盆硝功用皆同。
凡取硝制药,少者用新瓦焙,多者用土釜焙,潮气一干,即取研末。凡研硝不以铁碾入石臼,相激火生,则祸不可测。凡硝配定何药分两,入黄(3)同研,木炭则从后增入。凡硝既焙之后,经久潮性复生。使用巨炮,多从临期装载也。
硝酸钾放在密闭容器里煅烧,生成二氧化氮,二氧化氮溶于水,就成了硝酸。硝酸与硫酸混合,就是腐蚀性极强的王水,那位阿拉伯的炼金术士应该就是用上面的方法生产出了硫酸和硝酸。
至于烧碱的生产方法,就更简单了。
盖房子用的熟石灰,化学成分是氢氧化钙(Ca(OH)2),把它与碱(Na2CO3)的溶液混合,就能得到烧碱。
化学反应方程式:
Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3(沉淀)+2NaOH
烧碱的用途很多,例如制作肥皂。古代制作肥皂的配方里有碱和熟石灰,实际上就是用反应生成的烧碱,把脂肪皂化,变成肥皂。
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硫酸密度
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