第38章 硝酸、硫酸、雷酸汞(2 / 2)
第一步精选硝石:选取纯度高、杂质少的硝石。
第二步粉碎硝石:将硝石粉碎成较小的颗粒,可以增大硝石与空气的接触面积,使干馏反应更加充分,有助于提高硝酸的产量。因为硝石颗粒越小,其内部的成分就越容易与外界的热量和氧气发生反应,从而更有效地转化为硝酸。
第三步干锅熬煮:选用一口干净的铁锅,将磨好的硝石粉末放入铁锅中,加入适量的水。生火开始熬煮,加热时要控制火候,温度要逐渐升高,不能一下子过高。姒启还没有温度计测量,只能通过观察火焰的颜色、大小和铁锅的热度来大致判断温度。
第四步等待反应:随着温度的升高,硝石和水会发生反应。硝石主要成分是硝酸钾会分解产生氧气和亚硝酸钾,进一步加热亚硝酸钾会继续分解产生氧化钾、一氧化氮和氧气,部分一氧化氮会与空气中的氧气反应生成二氧化氮,产生的二氧化氮气体与水反应,生成硝酸和一氧化氮。
第四步收集硝酸:在加热过程中,要注意观察铁锅上方的气体变化。当看到有红棕色气体产生时,说明二氧化氮已经形成。可以用一个陶瓷罐放在铁锅上方,收集产生的气体。随着气体与容器中的水接触,就会生成硝酸。
第五步提高纯度:此刻收集到的硝酸溶液中可能含有一些杂质,如未反应完全的硝石、一氧化氮等。可以通过静置、过滤等方法去除杂质,提高硝酸的纯度。
这种方法制作硝酸是非常危险和困难的,首先反应过程中会产生有毒气体,如二氧化氮和一氧化氮,姒启必须选择在宽广的场地下进行。其次加热过程需要控制好温度和火候,否则可能会导致反应失控甚至爆炸。
因为危险性极大,以上流程姒启打算先自己尝试一番,再做成傻瓜式生产流程。他招呼了几个接触过炼金术的人便开始了制作硝酸。不过还好姒启前世的化学学位不是白拿的。他十分自信自己对于温度的把控,花了两天的时间,姒启终于制作好五十斤的硝酸溶液;
接下来就是制作硫酸,姒启在拥有了大量的硫磺矿后,直接选择使用硫黄矿石来制作硫酸。
当然在没有硫磺矿之前,他也想过用湿毛巾在烟囱口收集煤烟,用煤烟制作硫酸,但是这种方式制作出来的硫酸纯度低,效率低下是下下策。好在找到了硫磺矿,而且硫磺矿石制作的硫酸浓度高,产量也比煤烟法大太多了;
随着一车一车的硫磺矿从赤土坡运送到青龙城,姒启让人们对其根据纯度进行分类。
制作硫酸理论上简单截说,就是将精选过的优质硫磺矿石放在密封干锅中干烧,干烧的硫磺矿石在高温下会升华,变成硫磺蒸汽。硫磺蒸汽会进入干锅上方的玻璃导管,跟随玻璃导管硫磺蒸汽会经过一个很大的冰水桶,冰水会将玻璃导管内的硫磺蒸汽快速冷却冷凝,使其变为液体,这种液体就是液态硫磺。接下来最重要的一部分来了,那就是需要对液态硫磺进行两次氧化反应,形成二氧化硫和三氧化硫,之后加水就是硫酸溶液了;
但是最难的就是氧化反应这个阶段,为了完成这个阶段,姒启在熬煮硝石的过程中,对干锅进行改装。经过化学方程式测算,硝石在熬煮过程中会产生氧气;因此他对硝石干锅周围进行密封,密封盖顶部插入一根竹筒,竹筒连接牛马动物的膀胱。硝石在熬煮过程中产生氧气,氧气通过竹子进入膀胱进行保存。因为正常大气压下氧气比空气重,所以姒启在从动物膀胱下方再插上一根带阀门的出气管,出气管将氧气不断导入装有液体硫磺溶液的反应罐中。
此刻硫磺溶液反应罐中充满了高浓度的氧气,这个反应罐的侧面是有手摇式搅拌装置的。这时候需要快速搅动硫磺溶液,使其快速与内部的高浓度氧气发生氧化反应,生成二氧化硫和少量的三氧化氮,这是第一道氧化反应;
完成第一道氧化反应后,姒启打开容器下方的阀门,使二氧化硫液体流入下一个容器中。这个容器底部放着从茅厕附近收集的硝石白色晶体,同时这里也有高浓度的氧气。当液体进入第二个容器中后,姒启再次进行快速搅拌。这时基本上剩余的二氧化硫开始大范围的转变为三氧化硫;再将三氧化硫液体进入最后一个琉璃器皿中,将准备好的蒸馏水极为小心的缓缓倒入三氧化硫液体中,一边倒一边进行小心的搅拌,当最后一滴蒸馏水倒入器皿后,搅拌也就完成了。
经过一系列的化学工艺合成后,姒启终于得到了普通浓度的硫酸。
但是普通浓度的硫酸水分太多,不足以在硝化反应过程中吸走足够的水分。要参与硝化反应的硫酸至少要95%浓度的浓硫酸,姒启拿出厚度更厚的琉璃器皿干锅,将普通浓度的硫酸倒入其中,然后用小火加热,使硫酸经过缓慢加温将多余的水分得以蒸发,最后获得了更些许浓度更高的浓硫酸!
虽然这样获取浓硫酸的方式极为困难,但是姒启在经过三天坚持下终于得到五百公斤的浓硫酸溶液;