【0214 穿越巨的利器】
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韋寶覺得李時珍不僅是醫學家,更是科學家,韋寶發現很多最基礎的化學,都是李時珍的《本草綱目》記載的。
如果宋應星的《天工開物》是中華第一本百科全書的話,那《本草綱目》呢?
韋寶覺得《本草綱目》才是真正意義上的第一本百科全書。只可惜李時珍已經死了,要不然一定要設法弄來,留在身邊。
“公子,我知道啊,肥皂就是皂角,是不是?”鄧二鮮道:“有錢人家,大戶人家才用得起。”
韋寶特意帶了一塊樣品來,是從軍艦上拿來的,酒店用的那種火柴盒大小的一次性肥皂:“看看我這個,跟皂角比,哪個厲害?”
韋寶對於皂角是不陌生了,這一個月,用的都是皂角,完全是天然制品,用多了,身上都是一股植物的味道,剛開始不習慣,習慣了覺得也還好。
眾人一起起身,過來圍觀,細細端詳韋公子拿出來的肥皂,嘖嘖稱奇。
韋寶對眾人的反應感到滿意。
宋代時就出現了一種人工合成的洗滌劑,是將天然皂莢搗碎細研,加上香料等物,制成桔子大小的球狀,專供洗面浴身之用,俗稱“肥皂團”,又名皂角、懸刀、肥皂莢,通稱皂角。
宋人周密《武林舊事》卷六《小經紀》記載了南宋京都臨安已經有了專門經營“肥皂團”的生意人。
明人李時珍《本草綱目》中記錄了“肥皂團”的制造方法:肥皂莢生高山中,樹高大,葉如檀及皂莢葉,五六月開花,結莢三四寸,肥厚多肉,內有黑子數顆,大如指頭,不正圓,中有白仁,可食。十月采莢,煮熟搗爛,和白面及諸香作丸,澡身面,去垢而膩潤,勝於皂莢也。
除了天然皂莢,如無患子等類的植物,也流傳於民間,成為一種很好的洗滌劑。
真正普遍使用肥皂還是18世紀和19世紀的事。
在18世紀末工業革命工業問世後,獲得了大量的價廉的碳酸鈉,促使肥皂工業有了新的發展。
但是到了20世紀中期,合成化學和石油化工的發展為洗滌劑提供了廉價的化工原料,促使了合成洗滌劑的興起,使得肥皂工業的發展發生了很大的變化。
韋寶還不打算直接研發洗衣粉和洗潔精,他先提出來的給大家練手的,是簡單的肥皂,洗潔精並不著急,而且有肥皂開路已經足夠了,畢竟人們對於新奇事物,新奇商品,需要一個適應過程,韋寶相信,有肥皂和玻璃這兩類商品,已經足夠幫他打開天地商號的局面。
他也有洗潔精的資料,洗潔精比肥皂的效果好,成本也更低廉。
雖然現代人越來越重視環保,很多人又從洗潔精類的洗滌品換回到肥皂上,但古代人只認價錢。
所以,韋寶只是將肥皂作為一個臺階,過個幾年,或者一兩年,再增加洗潔精項目。
而且,肥皂這個基礎也無法舍棄,即便是洗潔精被廣泛應用,肥皂也從來沒有退出過歷史舞臺。
“公子,要洗一洗才知道,挺香的,白白的,好看。”鄧二鮮將肥皂放回桌上,看著韋寶道。
韋寶笑道:“那你們就打點水,每個人都洗一洗手,試一試。”
這年代的人,不說一個個臟乎乎的,反正一個個是幹凈不到哪裏去,即便是作為女孩的鄧二鮮,兩只手也不幹凈,有油膩油汙那些,只能往身上擦,或者用手絹擦。窮人家的女孩子,哪兒有手絹。
眾人聽韋公子這麽說,一個個按照吩咐洗手。
“真厲害啊,公子,這肥皂真是厲害,我用過皂角,皂角洗手絕沒有這個快,也沒有這個幹凈。”鄧二鮮看著自己的手道。
眾人也紛紛附和,互相看對方的手,並都將手放到鼻子上聞了聞。
徐蕊和王秋雅暗忖韋寶有這麽厲害的東西,怎麽早點不拿出來?
二女也忍不住去洗了洗,試驗一下,驚奇的發現,的確比皂角厲害的多。
韋寶一開始沒有拿出肥皂,主要是想體驗一下原汁原味的大明生活,另外懶得解釋。現在已經有了研發團隊的雛形了,便不在意這些了,因為不管拿出什麽來,都不必解釋。
“肥皂不光去汙能力更強,而且不傷肌膚,成本更是比皂角要低的多,可以工業化,大批量生產!”韋寶說著,伸出一根指頭,對著天晃了晃,活像一個地攤商販。
眾人聞言,又是一陣嘖嘖稱奇,本來還以為會比傳統的皂角的成本高很多呢,沒有想到居然成本更低?那這種東西要是到處去賣,以後還有誰買皂角?
雖然大戶人家才用得起皂角,但是皂角的販賣量還是很大的。
“先說制酸制堿吧,學會了這兩項,你們就能看懂那些弄不懂的原料了。”韋寶道:“硫酸能傷人,能腐蝕,也能治病救人。用於制藥工業磺胺藥物的制備過程中的磺化反應,強力殺菌劑的制備過程中的硝化反應,都需用硫酸。許多抗生素的制備,無不需用硫酸。無論軍用炸藥、發射藥、爆炸藥或工業炸藥,大都是以硝基化物或硝酸酯為其主要成分。雖然這些化合物的制備是依靠硝酸,也必須使用濃硫酸或發煙硫酸。制作出酸堿,還能用於肥料的生產,硫酸銨和過磷酸鈣這兩種化肥的生產都要消耗大量的硫酸。用於農藥的生產許多農藥都要以硫酸為原料如硫酸銅、硫酸鋅可作植物的殺菌劑,硫酸鉈可作殺鼠劑,硫酸亞鐵、硫酸銅可作除莠劑。”
董火金聽的茅塞頓開,他現在制作無煙火葯遇到的難題,其實就是硝化反應的難題,雖然頭一次聽說,硫化反應,堿化反應,硝化反應這些名詞,卻不是完全聽不懂。
“公子,趕緊開始吧?”鄧二鮮因為感覺公子挺喜歡自己,所以越來越放松了。
韋寶看了眼這個個子高大,男人婆一般的姑娘,微笑道:“好!”
先做了一個制酸的試驗,跟古代人差不多,只是增加了一個大的鐵箱子,增加了一步接觸法,制成三氧化硫。然後再用一個大鐵箱子,用作可逆反應的吸收塔,從而得到焦硫酸。
整個過程,眾人雖然都帶著口罩,量也很小,仍然被刺激的頭暈眼花。
韋寶感覺喉嚨開始痛了,暗忖,早知道該拿防毒面具來的,軍艦上有,忘記了。
想到量小,應該不至於有生命危險,而且防毒面具又無法普及,只有十來套,還是不拿出來了。
韋寶對於無法普及的東西,都不太願意拿出來。
整個過程,韋寶都不是親自動手,而是像一個導師一般,在旁邊指導:“我的這些方法,還要你們以後進一步去完善,去考證,你們只是當成個參考,不用完全聽從我的。”
眾人都沒有說什麽,暗忖不聽你的,我們哪兒會?
“凡物質的水溶液能溶解某些金屬,與堿接觸會失去原有特性,而且能使石蕊試液變紅的物質叫酸;凡物質的水溶液有苦澀味,能腐蝕皮膚,與酸接觸會失去原有特性,而且能使石蕊試液變藍的物質叫堿。這種定義要科學許多,但仍有漏洞,比如一些酸和堿反應後的產物仍帶有酸或堿的性質。”韋寶這條是憑著記憶說出來的,三個‘穿越巨熱衷’兄弟搜羅的資料上並沒有,他們三個人不太註重理論,搜集的都是各種成品的制作方法。
韋寶現在已經能斷定,三個兄弟應該都是文科生,也只有文科生會弄這些,要是理工科的穿越巨熱衷兄弟的話,可能就不會有這些制作具體實物的資料了,應該都裝在腦子裏,如果是覆雜點的工藝,肯定也是記錄最關鍵,最麻煩的一些步驟,而會省略之前簡單的步驟。
基於這一點,韋寶也慶幸幸好這三個兄弟都是文科生。要不然,他就沒有這麽多資料了。
“然後是加水,提純。將工業濃硫酸進行蒸餾,便可得到濃度95%~98%的硫酸。二水法磷酸反應後,利用磷石膏,工業循環利用,使用二水法制硫酸。”韋寶道。
由於三個兄弟都是文科生,還忽略了很多細節,幸好韋寶是個二把刀,什麽都稍微知道一點。
要不然,酸堿度測試的試紙都不知道怎麽做的話,總不能都靠人用手測試吧?
ph試紙,石蕊試紙是科學家波義耳在一次偶然的機會中發現的,他在一次緊張的實驗中,放在實驗室內的紫羅蘭,被濺上了濃鹽酸,愛花的波義耳急忙把冒煙的紫羅蘭用水沖洗了一下,然後插在花瓶中。過了一會波義耳發現深紫色的紫羅蘭變成了紅色的。
這一奇怪的現象促使他進行了許多花木與酸堿相互作用的實驗。由此他發現了大部分花草受酸或堿作用都能改變顏色,其中以石蕊地衣中提取的紫色浸液最明顯,它遇酸變成紅色,遇堿變成藍色。
利用這一特點,波義耳用石蕊浸液把紙浸透,然後烤幹,這就制成了實驗中常用的酸堿試紙——石蕊試紙。
韋寶知道石蕊試劑是從一種叫石蕊地衣的植物中提取出來的。石蕊地衣生長在中高海拔向陽的巖石上。
最關鍵的,這石蕊地衣是一種刀傷藥,所以讓人去找程瞎子要了一些過來,現場教大家制作試紙。
“看見沒有?試紙變紅了!”韋寶驚喜道:“越紅,就代表越帶酸性!等會制作燒堿的時候,越是呈現藍色,就代表越呈堿性!”
眾人哦了一聲,好奇的看著紙條在韋寶手上變化顏色,像是變戲法,無不感覺驚奇無比。
“銀針試毒就是這個原理,毒主要是指劇毒的砒霜,因為生產技術落後,致使砒霜裏都伴有少量的硫和硫化物。其所含的硫與銀接觸,就可起化學反應,使銀針的表面生成一層黑色的“硫化銀”。用堿中和掉酸,生產砒霜的技術就要進步得多,提煉很純凈,不再參有硫和硫化物。銀金屬化學性質很穩定,在通常的條件下不會與砒霜起反應。有的物品並不含毒,但卻含許多硫,比如雞蛋黃,銀針插進去也會變黑。相反,有些是很毒的物品,但卻不含硫,銀針與它們接觸,也不會出現黑色反應。因此,銀針不能鑒別毒物,更不能用來作為驗毒的工具。”韋寶道。
董火金、錢學科和鄭二狗等人本來就是柳子出身,在柳子幫的時候,都是擺弄毒物的好手,聽韋公子這麽說,都心悅誠服的點頭,佩服韋公子的博學多聞,覺得說的很對,現在才明白是這原理。
擺弄了一天的化學,韋寶忽然發現,自己要是黑化,在古代犯罪,古代的仵作真的拿他一點辦法都沒有,就是宋慈來,拿他也沒有辦法,因為古代的那一點點‘化學知識’不夠用。
每每想到以前看電視的時候,宋慈瞪大了眼睛看著銀針變黑,然後言辭篤篤的說這就是給人定罪的‘鐵證’,鐵證如山,韋寶便不由的笑了。
在制酸之後,韋寶又制作了點氰化物,用個陶瓷瓶裝了,放在身上備用,不知道為什麽,忽然覺得身上放點毒物,有點安全感。
制堿的方法很多,有呂布蘭法,最早在1791年,古人就開始用食鹽、硫酸、煤、石灰石為原料生產碳酸鈉,是為呂布蘭法。
此法原料利用不充分、勞動條件惡劣、產品質量不佳,逐漸為索爾維法代替。
索氏制堿法是1859年,比利時人索爾維,用食鹽、氨水、二氧化碳為原料,於室溫下從溶液中析出碳酸氫鈉,將它加熱,即分解為碳酸鈉,人們將此方法稱為索氏制堿法,此法一直沿用到後世。
氨氣與水和二氧化碳反應生成一分子的碳酸氫銨,這是第一步。第二步是碳酸氫銨與氯化鈉反應生成的碳酸氫鈉沈澱和氯化銨,碳酸氫鈉之所以沈澱是因為它的溶解度較小。經過濾得到碳酸氫鈉固體。第三步加熱分解碳酸氫鈉,生成水、二氧化碳和碳酸鈉,即純堿。
第四步將第二步中副產的氯化銨和熟石灰混合加熱,得到的氨氣可循環利用。
韋寶采用的是華國最普遍的侯氏制堿法,1943年中國人侯德榜留學海外歸來,他結合中國內地缺鹽的國情,對索爾維法進行改進,將純堿和合成氨兩大工業聯合,同時生產碳酸鈉和化肥氯化銨,大大地提高了食鹽利用率,是為侯氏制堿法。
第一步將氨氣與水和二氧化碳反應生成一分子的碳酸氫銨,第二步碳酸氫銨與氯化鈉反應生成的碳酸氫鈉沈澱和氯化銨,碳酸氫鈉之所以沈澱是因為它的溶解度較小。經過濾得到碳酸氫鈉固體。這兩步和上面的索氏制堿法相同。
第三步合成的碳酸氫鈉部分可以直接出廠銷售,其餘的碳酸氫鈉會被加熱分解,生成碳酸鈉,生成的二氧化碳可以重新回到第一步循環利用。
索氏制堿法和侯氏制堿法所不同的,是索氏法在整個制取過程中nh3是循環使用的,而侯氏法在整個制取過程中,co2被循環利用,nh4cl直接作為純堿的副產品——肥料。
所以,索氏法的產品是碳酸鈉,副產氯化鈣;而侯氏法的產品是碳酸鈉,副產氯化銨。
此法優點保留了氨堿法的優點,消除了它的缺點,使食鹽的利用率提高,可做氮肥,還可以合成氨廠。
“都明白了吧?這就是制取堿和肥料的過程。”韋寶道。
“記下了,不過還是有許多地方不明白。”董火金道。
韋寶微微一笑:“記下來了就行,慢慢的就會明白的。”說著拿出自己昨天晚上寫的元素周期表和自己能記住的一些簡單的化學反應方程式。
韋寶雖然記住的化學反應方程式不多,但是他能記住的,一定是初中生高中生都知道的一些公式,那些都是最基本,最廣泛需要應用的公式。
就這麽著,實際上要學初中一年的化學課,韋寶只用了一個來時辰就說完了,“我也知道的不多,大概就這樣,我已經把知道的都告訴你們了,以後靠你們自己研發。我有時間的時候,也會跟大家一起做。”
制皂的基本化學反應是油脂和堿相互作用生成肥皂和甘油:反應所得的皂經鹽析、洗滌、整理後,稱為皂基,再繼續加工而成為各種不同商品形式的肥皂。
韋寶接著便用剛才得到的酸堿,領著大家制取肥皂,首先精煉,除去油脂中的雜質。常用精煉過程包括脫皎、堿煉,脫酸,脫色。
脫膠是除去油脂中的磷脂等膠質,有用水將磷脂等膠質水化,然後沈澱析出的水化法;和用濃硫酸使磷脂和類似的雜質碳化、沈澱的酸煉法。
堿煉的主要作用在於除去油脂中的游離脂肪酸,由於生成絮狀皂,吸附而去除了油脂中的色素和雜質。
然後是皂化,油脂精煉後與堿進行皂化反應。沸煮法是主要的皂化方法,皂鍋呈圓柱形或方形。
除配有油脂、堿液、水、鹽水等的輸送管道外,還裝有直接蒸汽或蒸汽盤管,以通入蒸汽並攪勻皂料。
鍋中還裝有搖頭管,管的上口可放在任何液位以排放鍋內皂料。鍋底呈錐形,下有放料管可以放出搖頭管排料後剩下的殘液。
油脂和燒堿在皂鍋內煮沸至皂化率達95%左右,皂料呈均勻的閉合狀態時即停止皂化操作。
在閉合的皂料中,加食鹽或飽和食鹽水,使肥皂與稀甘油水分離。使肥皂析出的最低濃度稱為鹽析極限濃度。閉合的皂膠經鹽析後,上層的肥皂叫做皂粒;下層帶鹽的甘油水從皂鍋底部排出,以回收甘油。
分出廢液後,加水及蒸汽煮沸皂粒,使之由析開狀態成為均勻皂膠,洗出殘留的甘油、色素及雜質。
為使皂粒內殘留的油脂完全皂化,經堿析進一步洗出皂粒內的甘油、食鹽、色素及雜質。堿析水完全析出的最低的堿的濃度稱為堿析水極限濃度。
調整堿析後皂粒內電解質及脂肪酸含量,減少雜質,改善色澤,獲得最大的出皂率和質量合格的皂基。整理時要加入適量電解質,如燒堿、食鹽,調整到足以使皂料析開成上下兩個皂相。上層為純凈的皂基,下層為皂腳。皂腳色澤深,雜質多,一般在下一鍋堿析時回用。
最後,皂基冷凝成大塊皂板,然後切斷成皂坯,經打印、幹燥成肥皂。
中午韋寶就在實驗用的大木棚內隨便吃了些,直到看見了肥皂成品,才算滿意,暗忖只要這幫軍工署的人明白了如何制取酸堿,以後研發其他化工產品便能降低難度了。
“公子,我們造出來的肥皂,洗起來很不舒服啊,好像裏面有很多小石頭,而且,洗過之後,覺得兩只手發幹,生疼。”鄧二鮮對韋寶道。
韋寶一怔,額,他自己造的肥皂,自己還真不敢用。
“那是因為雜質太多,還有堿度配比也有問題,這些都是不合格的產品,用的時候要小心。”韋寶笑道:“總有一個慢慢改進的過程嘛,以後一定能造出比我拿的這個樣品要好的多的肥皂。”
鄧二鮮點頭道:“解決了這兩樣問題,是不是就合格了?”
“對。就能算是合格了,再要想更高級,就要研發增加元素,更香,更保護皮膚啥的。”韋寶說著,對董火金道:“把這些肥皂切成小小的一塊,等會讓羅大管事讓人分發下去。”
“是,公子。”董火金答應道。
徐蕊、王秋雅都捧著新造出來的肥皂聞,和韋寶拿出來的樣品對比,覺得差很多。
“會制作酸堿,對於你掌握硝化技術會有幫助的,無煙火葯主要由你,錢學科、鄭二狗、鄧大梁和鄧二鮮負責,這是最高機密!要盡快做出來。”韋寶道:“這些小的生產技術,例如做肥皂什麽的,等到研發成熟了,就交給重工業局的人吧。現在是開始階段,考慮到你們都不懂化學,才讓你們過來跟著學,以後你們是要成為研發最高科技的團隊的。”
董火金、錢學科、鄭二狗、鄧大梁和鄧二鮮等軍工署的人聞言,都很激動,內心瞬間湧動起騰騰燃燒的烈焰,一起向韋公子行了個軍禮,齊聲答應。
韋寶微微一笑,對眾人的態度和工作熱情感到滿意,弄出了肥皂,也很開心,鼓勵了他們幾句之後,帶著徐蕊和王秋雅,還有一幫隨扈們走了。
“小寶,我真做不來你的助理,剛才你說的東西,我一點兒也沒有聽懂。”王秋雅邊走邊道。
韋寶微微一笑:“做我的助理,你不用很專研具體的技術,什麽都明白點就夠了。其實我也不過只是知道一點皮毛。”
你這還是只知道一點皮毛?王秋雅和徐蕊聞言,看了一眼韋寶,兩女都覺得韋寶這是過分謙虛了。
望了眼漫天星空,韋寶的心情極好,又從準備迎接一幫裏正和甲長們喊來遼東經略府的人‘弄’他的壓抑心情當中走出來了不少。
接下來的兩天,韋寶每天廢寢忘食的工作,他從來沒有覺得理科知識這麽有用,這麽有趣,居然能讓人樂此不疲。
這天早晨,韋寶還在睡夢當中,傳來很反常的敲門聲,而且敲門聲不僅大,還很急促。
“小寶,侍衛來報,外面來了很多人,看樣子是來找麻煩的。五六百人。”王秋雅的聲音傳來。
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如果宋應星的《天工開物》是中華第一本百科全書的話,那《本草綱目》呢?
韋寶覺得《本草綱目》才是真正意義上的第一本百科全書。只可惜李時珍已經死了,要不然一定要設法弄來,留在身邊。
“公子,我知道啊,肥皂就是皂角,是不是?”鄧二鮮道:“有錢人家,大戶人家才用得起。”
韋寶特意帶了一塊樣品來,是從軍艦上拿來的,酒店用的那種火柴盒大小的一次性肥皂:“看看我這個,跟皂角比,哪個厲害?”
韋寶對於皂角是不陌生了,這一個月,用的都是皂角,完全是天然制品,用多了,身上都是一股植物的味道,剛開始不習慣,習慣了覺得也還好。
眾人一起起身,過來圍觀,細細端詳韋公子拿出來的肥皂,嘖嘖稱奇。
韋寶對眾人的反應感到滿意。
宋代時就出現了一種人工合成的洗滌劑,是將天然皂莢搗碎細研,加上香料等物,制成桔子大小的球狀,專供洗面浴身之用,俗稱“肥皂團”,又名皂角、懸刀、肥皂莢,通稱皂角。
宋人周密《武林舊事》卷六《小經紀》記載了南宋京都臨安已經有了專門經營“肥皂團”的生意人。
明人李時珍《本草綱目》中記錄了“肥皂團”的制造方法:肥皂莢生高山中,樹高大,葉如檀及皂莢葉,五六月開花,結莢三四寸,肥厚多肉,內有黑子數顆,大如指頭,不正圓,中有白仁,可食。十月采莢,煮熟搗爛,和白面及諸香作丸,澡身面,去垢而膩潤,勝於皂莢也。
除了天然皂莢,如無患子等類的植物,也流傳於民間,成為一種很好的洗滌劑。
真正普遍使用肥皂還是18世紀和19世紀的事。
在18世紀末工業革命工業問世後,獲得了大量的價廉的碳酸鈉,促使肥皂工業有了新的發展。
但是到了20世紀中期,合成化學和石油化工的發展為洗滌劑提供了廉價的化工原料,促使了合成洗滌劑的興起,使得肥皂工業的發展發生了很大的變化。
韋寶還不打算直接研發洗衣粉和洗潔精,他先提出來的給大家練手的,是簡單的肥皂,洗潔精並不著急,而且有肥皂開路已經足夠了,畢竟人們對於新奇事物,新奇商品,需要一個適應過程,韋寶相信,有肥皂和玻璃這兩類商品,已經足夠幫他打開天地商號的局面。
他也有洗潔精的資料,洗潔精比肥皂的效果好,成本也更低廉。
雖然現代人越來越重視環保,很多人又從洗潔精類的洗滌品換回到肥皂上,但古代人只認價錢。
所以,韋寶只是將肥皂作為一個臺階,過個幾年,或者一兩年,再增加洗潔精項目。
而且,肥皂這個基礎也無法舍棄,即便是洗潔精被廣泛應用,肥皂也從來沒有退出過歷史舞臺。
“公子,要洗一洗才知道,挺香的,白白的,好看。”鄧二鮮將肥皂放回桌上,看著韋寶道。
韋寶笑道:“那你們就打點水,每個人都洗一洗手,試一試。”
這年代的人,不說一個個臟乎乎的,反正一個個是幹凈不到哪裏去,即便是作為女孩的鄧二鮮,兩只手也不幹凈,有油膩油汙那些,只能往身上擦,或者用手絹擦。窮人家的女孩子,哪兒有手絹。
眾人聽韋公子這麽說,一個個按照吩咐洗手。
“真厲害啊,公子,這肥皂真是厲害,我用過皂角,皂角洗手絕沒有這個快,也沒有這個幹凈。”鄧二鮮看著自己的手道。
眾人也紛紛附和,互相看對方的手,並都將手放到鼻子上聞了聞。
徐蕊和王秋雅暗忖韋寶有這麽厲害的東西,怎麽早點不拿出來?
二女也忍不住去洗了洗,試驗一下,驚奇的發現,的確比皂角厲害的多。
韋寶一開始沒有拿出肥皂,主要是想體驗一下原汁原味的大明生活,另外懶得解釋。現在已經有了研發團隊的雛形了,便不在意這些了,因為不管拿出什麽來,都不必解釋。
“肥皂不光去汙能力更強,而且不傷肌膚,成本更是比皂角要低的多,可以工業化,大批量生產!”韋寶說著,伸出一根指頭,對著天晃了晃,活像一個地攤商販。
眾人聞言,又是一陣嘖嘖稱奇,本來還以為會比傳統的皂角的成本高很多呢,沒有想到居然成本更低?那這種東西要是到處去賣,以後還有誰買皂角?
雖然大戶人家才用得起皂角,但是皂角的販賣量還是很大的。
“先說制酸制堿吧,學會了這兩項,你們就能看懂那些弄不懂的原料了。”韋寶道:“硫酸能傷人,能腐蝕,也能治病救人。用於制藥工業磺胺藥物的制備過程中的磺化反應,強力殺菌劑的制備過程中的硝化反應,都需用硫酸。許多抗生素的制備,無不需用硫酸。無論軍用炸藥、發射藥、爆炸藥或工業炸藥,大都是以硝基化物或硝酸酯為其主要成分。雖然這些化合物的制備是依靠硝酸,也必須使用濃硫酸或發煙硫酸。制作出酸堿,還能用於肥料的生產,硫酸銨和過磷酸鈣這兩種化肥的生產都要消耗大量的硫酸。用於農藥的生產許多農藥都要以硫酸為原料如硫酸銅、硫酸鋅可作植物的殺菌劑,硫酸鉈可作殺鼠劑,硫酸亞鐵、硫酸銅可作除莠劑。”
董火金聽的茅塞頓開,他現在制作無煙火葯遇到的難題,其實就是硝化反應的難題,雖然頭一次聽說,硫化反應,堿化反應,硝化反應這些名詞,卻不是完全聽不懂。
“公子,趕緊開始吧?”鄧二鮮因為感覺公子挺喜歡自己,所以越來越放松了。
韋寶看了眼這個個子高大,男人婆一般的姑娘,微笑道:“好!”
先做了一個制酸的試驗,跟古代人差不多,只是增加了一個大的鐵箱子,增加了一步接觸法,制成三氧化硫。然後再用一個大鐵箱子,用作可逆反應的吸收塔,從而得到焦硫酸。
整個過程,眾人雖然都帶著口罩,量也很小,仍然被刺激的頭暈眼花。
韋寶感覺喉嚨開始痛了,暗忖,早知道該拿防毒面具來的,軍艦上有,忘記了。
想到量小,應該不至於有生命危險,而且防毒面具又無法普及,只有十來套,還是不拿出來了。
韋寶對於無法普及的東西,都不太願意拿出來。
整個過程,韋寶都不是親自動手,而是像一個導師一般,在旁邊指導:“我的這些方法,還要你們以後進一步去完善,去考證,你們只是當成個參考,不用完全聽從我的。”
眾人都沒有說什麽,暗忖不聽你的,我們哪兒會?
“凡物質的水溶液能溶解某些金屬,與堿接觸會失去原有特性,而且能使石蕊試液變紅的物質叫酸;凡物質的水溶液有苦澀味,能腐蝕皮膚,與酸接觸會失去原有特性,而且能使石蕊試液變藍的物質叫堿。這種定義要科學許多,但仍有漏洞,比如一些酸和堿反應後的產物仍帶有酸或堿的性質。”韋寶這條是憑著記憶說出來的,三個‘穿越巨熱衷’兄弟搜羅的資料上並沒有,他們三個人不太註重理論,搜集的都是各種成品的制作方法。
韋寶現在已經能斷定,三個兄弟應該都是文科生,也只有文科生會弄這些,要是理工科的穿越巨熱衷兄弟的話,可能就不會有這些制作具體實物的資料了,應該都裝在腦子裏,如果是覆雜點的工藝,肯定也是記錄最關鍵,最麻煩的一些步驟,而會省略之前簡單的步驟。
基於這一點,韋寶也慶幸幸好這三個兄弟都是文科生。要不然,他就沒有這麽多資料了。
“然後是加水,提純。將工業濃硫酸進行蒸餾,便可得到濃度95%~98%的硫酸。二水法磷酸反應後,利用磷石膏,工業循環利用,使用二水法制硫酸。”韋寶道。
由於三個兄弟都是文科生,還忽略了很多細節,幸好韋寶是個二把刀,什麽都稍微知道一點。
要不然,酸堿度測試的試紙都不知道怎麽做的話,總不能都靠人用手測試吧?
ph試紙,石蕊試紙是科學家波義耳在一次偶然的機會中發現的,他在一次緊張的實驗中,放在實驗室內的紫羅蘭,被濺上了濃鹽酸,愛花的波義耳急忙把冒煙的紫羅蘭用水沖洗了一下,然後插在花瓶中。過了一會波義耳發現深紫色的紫羅蘭變成了紅色的。
這一奇怪的現象促使他進行了許多花木與酸堿相互作用的實驗。由此他發現了大部分花草受酸或堿作用都能改變顏色,其中以石蕊地衣中提取的紫色浸液最明顯,它遇酸變成紅色,遇堿變成藍色。
利用這一特點,波義耳用石蕊浸液把紙浸透,然後烤幹,這就制成了實驗中常用的酸堿試紙——石蕊試紙。
韋寶知道石蕊試劑是從一種叫石蕊地衣的植物中提取出來的。石蕊地衣生長在中高海拔向陽的巖石上。
最關鍵的,這石蕊地衣是一種刀傷藥,所以讓人去找程瞎子要了一些過來,現場教大家制作試紙。
“看見沒有?試紙變紅了!”韋寶驚喜道:“越紅,就代表越帶酸性!等會制作燒堿的時候,越是呈現藍色,就代表越呈堿性!”
眾人哦了一聲,好奇的看著紙條在韋寶手上變化顏色,像是變戲法,無不感覺驚奇無比。
“銀針試毒就是這個原理,毒主要是指劇毒的砒霜,因為生產技術落後,致使砒霜裏都伴有少量的硫和硫化物。其所含的硫與銀接觸,就可起化學反應,使銀針的表面生成一層黑色的“硫化銀”。用堿中和掉酸,生產砒霜的技術就要進步得多,提煉很純凈,不再參有硫和硫化物。銀金屬化學性質很穩定,在通常的條件下不會與砒霜起反應。有的物品並不含毒,但卻含許多硫,比如雞蛋黃,銀針插進去也會變黑。相反,有些是很毒的物品,但卻不含硫,銀針與它們接觸,也不會出現黑色反應。因此,銀針不能鑒別毒物,更不能用來作為驗毒的工具。”韋寶道。
董火金、錢學科和鄭二狗等人本來就是柳子出身,在柳子幫的時候,都是擺弄毒物的好手,聽韋公子這麽說,都心悅誠服的點頭,佩服韋公子的博學多聞,覺得說的很對,現在才明白是這原理。
擺弄了一天的化學,韋寶忽然發現,自己要是黑化,在古代犯罪,古代的仵作真的拿他一點辦法都沒有,就是宋慈來,拿他也沒有辦法,因為古代的那一點點‘化學知識’不夠用。
每每想到以前看電視的時候,宋慈瞪大了眼睛看著銀針變黑,然後言辭篤篤的說這就是給人定罪的‘鐵證’,鐵證如山,韋寶便不由的笑了。
在制酸之後,韋寶又制作了點氰化物,用個陶瓷瓶裝了,放在身上備用,不知道為什麽,忽然覺得身上放點毒物,有點安全感。
制堿的方法很多,有呂布蘭法,最早在1791年,古人就開始用食鹽、硫酸、煤、石灰石為原料生產碳酸鈉,是為呂布蘭法。
此法原料利用不充分、勞動條件惡劣、產品質量不佳,逐漸為索爾維法代替。
索氏制堿法是1859年,比利時人索爾維,用食鹽、氨水、二氧化碳為原料,於室溫下從溶液中析出碳酸氫鈉,將它加熱,即分解為碳酸鈉,人們將此方法稱為索氏制堿法,此法一直沿用到後世。
氨氣與水和二氧化碳反應生成一分子的碳酸氫銨,這是第一步。第二步是碳酸氫銨與氯化鈉反應生成的碳酸氫鈉沈澱和氯化銨,碳酸氫鈉之所以沈澱是因為它的溶解度較小。經過濾得到碳酸氫鈉固體。第三步加熱分解碳酸氫鈉,生成水、二氧化碳和碳酸鈉,即純堿。
第四步將第二步中副產的氯化銨和熟石灰混合加熱,得到的氨氣可循環利用。
韋寶采用的是華國最普遍的侯氏制堿法,1943年中國人侯德榜留學海外歸來,他結合中國內地缺鹽的國情,對索爾維法進行改進,將純堿和合成氨兩大工業聯合,同時生產碳酸鈉和化肥氯化銨,大大地提高了食鹽利用率,是為侯氏制堿法。
第一步將氨氣與水和二氧化碳反應生成一分子的碳酸氫銨,第二步碳酸氫銨與氯化鈉反應生成的碳酸氫鈉沈澱和氯化銨,碳酸氫鈉之所以沈澱是因為它的溶解度較小。經過濾得到碳酸氫鈉固體。這兩步和上面的索氏制堿法相同。
第三步合成的碳酸氫鈉部分可以直接出廠銷售,其餘的碳酸氫鈉會被加熱分解,生成碳酸鈉,生成的二氧化碳可以重新回到第一步循環利用。
索氏制堿法和侯氏制堿法所不同的,是索氏法在整個制取過程中nh3是循環使用的,而侯氏法在整個制取過程中,co2被循環利用,nh4cl直接作為純堿的副產品——肥料。
所以,索氏法的產品是碳酸鈉,副產氯化鈣;而侯氏法的產品是碳酸鈉,副產氯化銨。
此法優點保留了氨堿法的優點,消除了它的缺點,使食鹽的利用率提高,可做氮肥,還可以合成氨廠。
“都明白了吧?這就是制取堿和肥料的過程。”韋寶道。
“記下了,不過還是有許多地方不明白。”董火金道。
韋寶微微一笑:“記下來了就行,慢慢的就會明白的。”說著拿出自己昨天晚上寫的元素周期表和自己能記住的一些簡單的化學反應方程式。
韋寶雖然記住的化學反應方程式不多,但是他能記住的,一定是初中生高中生都知道的一些公式,那些都是最基本,最廣泛需要應用的公式。
就這麽著,實際上要學初中一年的化學課,韋寶只用了一個來時辰就說完了,“我也知道的不多,大概就這樣,我已經把知道的都告訴你們了,以後靠你們自己研發。我有時間的時候,也會跟大家一起做。”
制皂的基本化學反應是油脂和堿相互作用生成肥皂和甘油:反應所得的皂經鹽析、洗滌、整理後,稱為皂基,再繼續加工而成為各種不同商品形式的肥皂。
韋寶接著便用剛才得到的酸堿,領著大家制取肥皂,首先精煉,除去油脂中的雜質。常用精煉過程包括脫皎、堿煉,脫酸,脫色。
脫膠是除去油脂中的磷脂等膠質,有用水將磷脂等膠質水化,然後沈澱析出的水化法;和用濃硫酸使磷脂和類似的雜質碳化、沈澱的酸煉法。
堿煉的主要作用在於除去油脂中的游離脂肪酸,由於生成絮狀皂,吸附而去除了油脂中的色素和雜質。
然後是皂化,油脂精煉後與堿進行皂化反應。沸煮法是主要的皂化方法,皂鍋呈圓柱形或方形。
除配有油脂、堿液、水、鹽水等的輸送管道外,還裝有直接蒸汽或蒸汽盤管,以通入蒸汽並攪勻皂料。
鍋中還裝有搖頭管,管的上口可放在任何液位以排放鍋內皂料。鍋底呈錐形,下有放料管可以放出搖頭管排料後剩下的殘液。
油脂和燒堿在皂鍋內煮沸至皂化率達95%左右,皂料呈均勻的閉合狀態時即停止皂化操作。
在閉合的皂料中,加食鹽或飽和食鹽水,使肥皂與稀甘油水分離。使肥皂析出的最低濃度稱為鹽析極限濃度。閉合的皂膠經鹽析後,上層的肥皂叫做皂粒;下層帶鹽的甘油水從皂鍋底部排出,以回收甘油。
分出廢液後,加水及蒸汽煮沸皂粒,使之由析開狀態成為均勻皂膠,洗出殘留的甘油、色素及雜質。
為使皂粒內殘留的油脂完全皂化,經堿析進一步洗出皂粒內的甘油、食鹽、色素及雜質。堿析水完全析出的最低的堿的濃度稱為堿析水極限濃度。
調整堿析後皂粒內電解質及脂肪酸含量,減少雜質,改善色澤,獲得最大的出皂率和質量合格的皂基。整理時要加入適量電解質,如燒堿、食鹽,調整到足以使皂料析開成上下兩個皂相。上層為純凈的皂基,下層為皂腳。皂腳色澤深,雜質多,一般在下一鍋堿析時回用。
最後,皂基冷凝成大塊皂板,然後切斷成皂坯,經打印、幹燥成肥皂。
中午韋寶就在實驗用的大木棚內隨便吃了些,直到看見了肥皂成品,才算滿意,暗忖只要這幫軍工署的人明白了如何制取酸堿,以後研發其他化工產品便能降低難度了。
“公子,我們造出來的肥皂,洗起來很不舒服啊,好像裏面有很多小石頭,而且,洗過之後,覺得兩只手發幹,生疼。”鄧二鮮對韋寶道。
韋寶一怔,額,他自己造的肥皂,自己還真不敢用。
“那是因為雜質太多,還有堿度配比也有問題,這些都是不合格的產品,用的時候要小心。”韋寶笑道:“總有一個慢慢改進的過程嘛,以後一定能造出比我拿的這個樣品要好的多的肥皂。”
鄧二鮮點頭道:“解決了這兩樣問題,是不是就合格了?”
“對。就能算是合格了,再要想更高級,就要研發增加元素,更香,更保護皮膚啥的。”韋寶說著,對董火金道:“把這些肥皂切成小小的一塊,等會讓羅大管事讓人分發下去。”
“是,公子。”董火金答應道。
徐蕊、王秋雅都捧著新造出來的肥皂聞,和韋寶拿出來的樣品對比,覺得差很多。
“會制作酸堿,對於你掌握硝化技術會有幫助的,無煙火葯主要由你,錢學科、鄭二狗、鄧大梁和鄧二鮮負責,這是最高機密!要盡快做出來。”韋寶道:“這些小的生產技術,例如做肥皂什麽的,等到研發成熟了,就交給重工業局的人吧。現在是開始階段,考慮到你們都不懂化學,才讓你們過來跟著學,以後你們是要成為研發最高科技的團隊的。”
董火金、錢學科、鄭二狗、鄧大梁和鄧二鮮等軍工署的人聞言,都很激動,內心瞬間湧動起騰騰燃燒的烈焰,一起向韋公子行了個軍禮,齊聲答應。
韋寶微微一笑,對眾人的態度和工作熱情感到滿意,弄出了肥皂,也很開心,鼓勵了他們幾句之後,帶著徐蕊和王秋雅,還有一幫隨扈們走了。
“小寶,我真做不來你的助理,剛才你說的東西,我一點兒也沒有聽懂。”王秋雅邊走邊道。
韋寶微微一笑:“做我的助理,你不用很專研具體的技術,什麽都明白點就夠了。其實我也不過只是知道一點皮毛。”
你這還是只知道一點皮毛?王秋雅和徐蕊聞言,看了一眼韋寶,兩女都覺得韋寶這是過分謙虛了。
望了眼漫天星空,韋寶的心情極好,又從準備迎接一幫裏正和甲長們喊來遼東經略府的人‘弄’他的壓抑心情當中走出來了不少。
接下來的兩天,韋寶每天廢寢忘食的工作,他從來沒有覺得理科知識這麽有用,這麽有趣,居然能讓人樂此不疲。
這天早晨,韋寶還在睡夢當中,傳來很反常的敲門聲,而且敲門聲不僅大,還很急促。
“小寶,侍衛來報,外面來了很多人,看樣子是來找麻煩的。五六百人。”王秋雅的聲音傳來。
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