第77章 化工突破:硫酸(1/2)
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玄机子的到来,如同在工坊本就炽热的研发炉火中,投入了一剂高效的催化剂。他不仅带来了系统的炼丹(化学)知识和天文算学,更以其严谨的治学态度和丰富的实践经验,迅速成为了研发体系的核心大脑。
在与林凡进行了多次深入的长谈,系统了解了林凡超越时代的化学观念(元素、原子、化学反应方程式雏形、酸碱概念等)后,玄机子深感震撼,同时也明确了一个方向:想要将许多构想变为现实,尤其是那些涉及更复杂物质转化、更高纯度要求的领域,他们需要一种更基础、更强大的“化工之母”。
“公子,”一日,在专门为玄机子扩建的独立实验室内,玄机子指着林凡绘制的一张简陋的“化工原料树状图”,“依您所言,许多更精妙的物质制备、金属处理、乃至……一些特殊用途的材料,都离不开一种强酸。硝石(硝酸)虽有一定酸蚀之性,但制取不易,且不够稳定剧烈。您提到的这种‘硫酸’,性极猛烈,能蚀金铁,更能催化众多反应,实乃关键之关键!”
林凡点头,硫酸确实是现代化学工业的基石。有了它,可以制备硝酸、盐酸、化肥、炸药、染料、蓄电池……可以说,点亮了硫酸,就点亮了近代化学工业的一大片科技树。
“道长所言极是。硫酸制备,原理并不复杂,可用硫磺或黄铁矿(FeS?)燃烧得二氧化硫(SO?),再使之氧化并溶于水即成。难点在于如何连续、稳定、相对安全地生产,以及收集那具有腐蚀性的酸雾。”
玄机子抚须沉吟:“硫磺燃烧得‘呛人之气’(SO?),贫道炼丹时常见。若将其导入一密闭容器,并设法使其与水汽、空气充分接触,或可生成酸液。只是这容器材质……”
“铅。”林凡吐出两个字,“铅耐硫酸腐蚀。我们可以尝试建造小型的‘铅室’。”
“铅室法……”玄机子眼睛一亮,“妙!铅性软,易于加工成密闭容器,且确能耐受许多酸液侵蚀。只是,如何使那‘呛人之气’在铅室内充分转化为酸?单纯的混合恐不充分。”
“需要催化剂。”林凡在纸上画了一个简单的示意图,“在铅室内悬挂一些硝石(硝酸钾)或硝酸溶液。二氧化硫、水汽、空气在硝石(分解产生氮氧化物)的催化下,能更快地生成硫酸。生成的酸液从底部收集。”
玄机子盯着图纸,脑中飞快地推演着物质变化的可能过程,结合他以往炼丹时观察到的类似现象(如硝石与硫磺混合燃烧的剧烈反应),越想越觉得可行。
“可一试!”玄机子果断道,“所需材料,铅板、硫磺、硝石、陶制或玻璃导管、冷凝装置……工坊内大多可寻或可制。唯铅板需专门熔铸。”
“我即刻安排。”林凡毫不迟疑。
一个高度保密的“特种化工项目组”迅速成立。由玄机子总负责,林凡提供核心原理和关键设计思路,并从玻璃工坊、铁器工坊抽调了数名最可靠、手最巧的工匠参与。场地就设在玄机子实验室旁新建的、带有完善通风和排水设施的石砌工棚内,外围由赵虎亲自安排最忠诚的队员日夜把守。
接下来的日子,工棚内时常传出硫磺燃烧的刺鼻气味,以及金属加工、陶土烧制的声音。失败是家常便饭:铅板焊接不密导致泄漏;气体混合比例不当,反应效率低下甚至无法进行;冷凝收集装置设计不合理,酸雾逸散,呛得人眼泪直流;甚至有一次因操作不当,少量混合气体在管道内发生轻微爆燃,幸未造成伤亡。
每一次失败,玄机子都亲自记录现象,与林凡和工匠们反复讨论,调整方案。这位曾经的道门高人,此刻完全沉浸在“格物”的乐趣中,不厌其烦,精益求精。他深厚的化学直觉和实践经验,在解决具体问题时发挥了巨大作用。
终于,在经历了十余次重大改进和无数次微调之后,一套由小型燃烧炉、铅制反应室(内悬硝酸润湿的填料)、陶瓷导气管、铅制冷凝管和耐酸陶罐组成的、简陋却完整的“铅室法硫酸制备装置”,在工棚内安装完成。
测试当日,气氛紧张而肃穆。
玄机子亲自检查了最后一遍所有接口和阀门,确保密封。参与的核心工匠们各就各位,脸上混合着期待与忐忑。林凡和钱谦站在安全距离外,屏息凝神。
“点火。”玄机子沉声下令。
燃烧炉内,硫磺开始燃烧,产生淡蓝色的火焰和刺鼻的二氧化硫气体。气体通过预热管道,被导入温度适宜的铅室。铅室内,悬挂的硝酸填料提供了必要的氮氧化物催化。空气和水蒸气(通过专门设计的喷雾口引入)按比例混合进入。
所有人都紧盯着铅室出口连接冷凝管的观察窗。起初,只有淡淡的白雾(二氧化硫和少量酸雾)飘过。
时间一分一秒过去。
突然,负责观察的工匠低呼一声:“凝了!有液滴了!”
只见冷凝管较冷的部位,开始凝结出无色、油状的液滴,缓缓向下流动,滴入下方承接的耐酸陶罐中。
一滴,两滴……逐渐连成细线。
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