穿越必备技能之十二——制碱

三酸两碱,是化工行业的基础。各位穿越者能够制得它们,就标志着建立化学工业的里程碑。

这里的酸,是指的硫酸、盐酸、硝酸;碱是指的纯碱与烧碱。

纯碱,又称苏打,化学名:碳酸钠,化学式:Na2CO3。是一种应用非常广的基本化学物质,常见的化工原料。

老百姓们常用纯碱加到热水中,清洗油污。其本质是使油脂在碱性条件下水解。

还可以当作“馒头改良剂”。因为发酵后的面会产生酸味,加少量的纯碱,可以中和掉微生物发酵产生的酸。也可以加入一点纯碱的兄弟——小苏打(NaHCO3),制出的馒头更加蓬松。

请注意,苏打和小苏打的作用是不一样的哦!前者是中和,后者是发泡。例如,做油条的时候加入的就应该是小苏打(碳酸氢钠)。



各位穿越者不要急,我们现在就来讲纯碱是怎么制取的。

最早,人们发现某些海藻晾晒后,烧成灰烬。其中就含有碱类。我们可以直接将其用水浸取,用作洗涤。但是这不太靠谱,不容易大规模获取。草木灰中,也含有碱性物质(K2CO3),也可代替纯碱溶液。

所以,大规模地获取纯碱只有从矿物中获得,这些矿物,一般都埋藏地下,开采不易。

从碱水湖中蒸发结晶,也可以得到纯碱,不过你得知道碱水湖的分布。

世界上三万多个湖泊,只有3个湖泊是碱水湖,一个是墨西哥的Texcoco湖,一个是非洲乍德湖,一个是中国云南的程海湖。

咸水湖的分布可就多了。不要看错,一字之差哦!

如果谈化工合成,最早的是吕布兰法。此方法分为三步,但是这个方法产生的废弃物太高,后来被索尔维法代替。

第一步利用硫酸将食盐转变为硫酸钠:

2NaCl + H2SO4(浓)===Na2SO4 + 2HCl↑

第二步将硫酸钠与木炭、石灰石在炉中共热。炉中硫酸钠与木炭作用后生成硫化钠和一氧化碳:

Na2SO4 + 4C==高温==Na2S + 4CO↑

接着硫化钠与石灰石进行反应,生成碳酸钠和硫化钙:

Na2S + CaCO3==高温==Na2CO3 + CaS

由于产物中混有未反应的黑炭,因此产物呈黑色灰状物,称为黑灰。黑灰中含40%~45%的碳酸钠。

第三步将黑灰用水浸取,溶液经浓缩后碳酸钠结晶析出。硫化钙不易溶于水,沉淀成渣子被弃掉。

索尔维法,又叫做氨碱法。

以食盐(氯化钠)和石灰石(碳酸钙)为原料,生产过程中,氨起了重要的中介作用。先把食盐制成饱和食盐水,吸收氨制成氨盐水;再把石灰石煅烧释出的二氧化碳通入氨盐水中碳化得碳酸氢钠,过滤后煅烧便得纯碱。过滤得的母液含氯化氨,加入石灰乳并蒸馏可回收氨循环使用。此法可连续生产,规模大,产品质量高,成本低。

NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3⬇+NH4Cl,

CaCO3=高温=CaO+CO2↑

2NH4Cl+CaO===2NH3↑+CaCl2+H2O

2NaHCO3==Na2CO3+CO2↑ +H2O

有些穿越者要问了,氨气怎么制的?如果你不会哈伯的合成氨,那就将尿素加热分解吧。至于尿素,嘿嘿!~~

索尔维法比较适合在古代实现,铵盐可以循环利用。相反,侯德榜改进后的工艺反而不大适用,有兴趣的朋友可以继续关注。

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