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四之章 有机化学之旅(北国风华篇)

异世界幻想夜

  “不是说好了做电机的吗?”

  “你以为就把导线团成团就可以了?”

  “难道不是这样吗?”

  “不会短路吗?”

  “!”他们这才意识到问题的严重性,“在铜线表面刷漆不就行了?”

  “那样不能保证质量,而且木漆的绝缘性能不是很好,涂层升温后还容易脱落。所以我们要做绝缘漆。”

  “绝缘漆???”知识跨度太大。

  我从箱子里拿出烧杯、锥形瓶、玻璃棒,还需要冷凝管、酒精灯。“这些都是魔力容器?看上去透明而且发光。”

  “当然不是。”伊莎洁塔和我同时回答,“这些只是装化学品的容器。”

  “化学?品?”

  “就拿昨天的硫酸来说吧,那就是一种化学品。”(获得磺化反应的反应物,硫酸)

  囤积一旁的几块铁板、铜线还有一桶煤。

  我在黑板上写下今天的化学知识:“绝缘漆的主要成分是酚醛树脂,苯酚与甲醛在催化作用下发生缩聚反应,生成水和网状酚醛树脂。今天的实验具有很高的危险性,但是按照我的方法来是没有问题的。更多理论上的东西会往后推,我们做完今天的实验再来讲。”(目标:绝缘漆的主要成分,酚醛树脂)

  “也就是说,先要弄到这个什么,苯……苯酚咯。”

  “先弄到煤焦油,那里面含苯,煤焦油我在铁匠铺的烟囱里收集了不少。”我拿出一个罐子,里面是黑色的焦油。(获得苯的原料)

  “这个味道……”

  “这东西有毒的,别靠那么近。”

  我用铁架子支起烧瓶,“萱芙娜,你喜欢玻璃工艺对吧。”

  “对,有什么事情要交给我吗?”

  “用玻璃窑做一个这样的容器,和一根这样的管子。当然,和路易一起,他家是王城有名的玻璃世家。”由于没有水压,下进上出的冷凝管不能用,只能用湿抹布持续冷却。

  “交给我吧!”洛加丽信心满满。

  洛加丽和玻璃工匠家的少爷在地下工厂的另外一块堆砌玻璃窑,我在拿出几块布给轩威亚,“?”

  “在水面上点燃硫磺,这样就能制作亚硫酸。”

  “是用铁勺子托举对吧。”王城的冶铁工艺还算高。

  又分了一批人去实验,“然后,有一个很有意思的电解实验交给你,路罗亚。”

  “就……就交给我吧!”

  “把这杯饱和食盐水弄成氢氧化钠吧。”

  “?就是把电池两极插入食盐水是吧。”

  “正解,注意正极出来的气体是有毒的,不要长时间闻哦。”(酸碱中和反应的碱,开始制备)

  最后,男生们被分配出去了,还剩两个小可爱。“我们三人来完成最复杂的化学工艺吧。”

  “具体要怎么做呢?”

  “把木柴隔空气干馏。”

  “?”二人一脸懵圈,“要怎样才能抽调容器里的空气?”(木材的干馏瓶,开始制备)

  “这个不难。”早上收购的东西还有带支管的玻璃管,“先用布把口鼻遮住,水银可是剧毒。”朱砂在筒子里煅烧还原出来的水银。玻璃管支口连接另一只放有木柴的球囊,水银在重力作用下向下流动,带走支管中的气体,制造真空状态。“你们要是手上有伤口,千万不要直接接触水银,在水银流体中没有气泡了,就说明支管被抽了真空。”然后,我用烧红的铁钳,熔化支管口,一支隔绝空气的反应器就做好了,“这个过程至少要重复十次。”

  年轻的工匠们也表现出老成的一面,看得出来他们也曾为身后的这台停转的机械猛兽伤透脑筋。

  两位少女早就迫不及待了。洛加丽兴冲冲地跑过来,“你看你看,我做好了。”酒精灯的容器和冷凝管,“接下来玻璃工艺组还有什么任务吗?”另一个少年坐在地上喘气,洛加丽一脸要求奖励的面孔。

  “这个送你,不许告诉其他人哦。”

  “哦~是可乐的配方吗?”

  “自己回去制作了就知道,然后玻璃工艺组还需要再做几个酒精灯的容器和冷凝管,以及购买野猪毛制作刷子。”洛加丽一路小跑回去。(获得蒸馏的器具)

  “路易,起床了,开始继续……啊,男生的体力令人堪忧。”

  轩威亚那边的亚硫酸也成功制作,他用玻璃塞装好交给我,“还有什么困难的实验也交给我吧!”

  “干馏。”

  “就是那种把酒度数升高的那种?”

  “不,干馏是隔绝空气的那种。”

  我从伊莎洁塔那边拿来干馏瓶,“想办法把加热这个的温度控制在700℃左右,大概是将玻璃烤到发红但不融化的温度,先用普通的玻璃尝试一下。”

  我着手进行煤焦油的蒸馏,协助控制温度的温度计还暂时做不出来。我将线绑成灯芯,插入装了三分之二酒精的容器,把煤焦油隔水蒸馏,我的魔法可以控制水,所以能大概地知道其温度。这样的感官我还是第一次使用,需要多次的修整。

  “凛姐姐,所有的干馏瓶已经交付给轩威亚了。”(甲醇的制备开始)

  交付路罗亚的氢氧化钠溶液也制备完成,他看上去有些头昏,“快点出去吧,这是氯气中毒的症状。”

  “好的,接下来就安排中饭吧。”洛加丽抱着箱子走来,蕾娜手中抱着野猪皮,卡特提着三明治,“玻璃工艺组、氢氧化钠组的成员可以去享受午餐了,干馏组的轩威亚留下来,其他人也去吧。”我吩咐道。

  看到他们乘着梯子上去后,轩威亚先开口了:“说实话,我很佩服你,能让这个团队从每日的无聊工作里脱离出来,在这些有趣的实验里度过。”

  “哈哈,你是不是被二氧化硫熏坏了?我不认为是我带领着他们脱离无聊,而是探索精神使得他们更加有活力。”我笑道。

  “话说过来,二氧化硫,就是那个蓝色火焰冒的烟对吧。”

  “二氧化硫是气体,像空气中的水蒸气一样,看不见摸不着。”我看着逐渐冒泡的煤焦油,水温中的魔力流动让我掌握着温度。

  “但是能闻到,在我家的葡萄酒中也有这种苦味。”

  “那是当然,二氧化硫本来就是食品添加剂。”

  “那是不是应该越多越好?”

  “当然不是,二氧化硫的量多了对人体有害,葡萄酒中的二氧化硫含量很低。”

  “嗯……我也发现二氧化硫能让我的衣服褪色,这样是不是能用来漂白回收的布料?我母亲是开染坊的,有时候家里的弟弟太调皮,就容易染错色。”

  温度达到苯的沸点,等待反复共热后,开始收集馏分,我用湿毛巾搭在冷凝管上,在毛巾上不断供水。“那你要注意使用硫磺,虽然硫磺无毒,但是它易燃,而且燃烧……”

  “好的,我会……但你能和我讲讲二氧化硫为什么能漂白染色衣物吗?”

  “那……”我从头开始讲,“这个世界上,性质差不多的东西一般会溶在一起,就比如酒精能溶在水中一样,色素能溶在布的纤维中,而二氧化硫能和色素发生化合反应生成白色物质,从而漂白。”轩威亚赶紧学着伊莎洁塔的样子记笔记。

  轩威亚看着发红的玻璃瓶,有些玻璃瓶里面已经被黑色的油状物铺满。“原来木头隔空气加热会这样啊,也就是说燃烧需要空气!”

  “正解。”我回复道。

  “那铁为什么在那种温度下都不会燃烧呢?”

  “这件事情牵扯到氧气。”

  “氧气?就是因为氧气才燃烧?”

  “准确来说,是氧气浓度越高燃烧越剧烈,在纯氧下就算是铁也得燃烧。”

  “那要怎样获得纯氧?”

  “比较难……但是能做。”

  “是吗?!那我一定会期待的!”原来男孩子都喜欢这种燃到极点的东西,我不由得地笑了。

  蒸馏出来的苯预计纯度在70%左右,“这样就差不多,但是要炼完这一桶煤焦油,确实要很久。”我默默念叨。

  吃完午餐的那群人下来了,“你们的实验一定没有我的电解实验有趣,两支碳棒冒泡泡的样子真好玩。”少年,你真的十七岁了吗。我之前调查过这个国家的平均年龄,十七岁差不多也是成年的时候,平均寿命为惊人的六十岁,应该是多亏了这较为寒冷的国度,和这里的地热资源。

  “哪有我的有趣。”蕾雅争论道,“水银通过那个管子就能抽掉空气哦。”剩下洛加丽和伊莎洁塔笑着不说话,蕾娜和卡特有些懵。其他魔法技师,现在应该说科学研究者,都保持着沉默,思考昨天和今天的知识,古往今来的科学探索精神才是最为宝贵的。

  所有人都微笑着围着我,“玻璃工艺组按照蕾雅的工序继续开工,分为温度计组以及甲醛组。”

  “甲醛!就是酚醛树脂的另一半对吧!”洛加丽睁着大眼睛看着我。“交给你吧,洛加丽,图纸已经画好了。”洛加丽满意地转头,“蕾娜、卡特,要开始了哦!”公主殿下超级兴奋。

  我取出另一套蒸馏装置,“轩威亚,看懂了我的蒸馏过程吧,等温度计做出来后就不需要像我这样用魔法调查水温。”

  “谨遵汝命,温度把控在65℃对吧。”

  对话到了一半,蕾雅拿着第一支温度计交付给我,“这是路易用生命做出来的。”路易躺在玻璃窑旁边,一副快累死的表情。酒精温度计,长40cm,“只靠着图纸就能做出来,果然也是个天才,先进行校核吧。”虽然这里面的酒精纯度最高只有90%,是用蒸馏做出来的。

  在八十度的水中,内部的红色酒精升到了大概一半的位置。我忍不住惊叹:“居然如此……”我用细绳标记80度的位置,然后用水制冰,这个冰魔法并不是控制温度,似乎是刻入这具身体的“被动”。

  “国际标准,一个标准大气压状况下,冰水混合物的温度为零。大气压强,我们以后再说。”在这个空旷的厂房里,我的声音回响在空间里。

  等待温度计的红条降低到全长的约七分之一的地方,这个点标记为0℃。(获得温度计)

  我顺便也把65℃的位置标记出来,“温度计的下段不能接触杯底和杯壁,在水中差不多一半的地方。”我接着交待轩威亚,“甲醇是剧毒物,千万不要吸入,微量都能致死。”

  “蕾雅,我们开始制作高浓度硫酸吧。”

  蕾雅愣了一秒,看到我手中的烧杯,“我知道了,就直接加热蒸掉里面水就行了吧。”

  “你怎么又知道了。”

  “我在你的纸上看到了,60%的硫酸。而且,你将你手里的硫酸倒在地上的时候,现象和我家的醋差不多,想必浓度不是很高。”这句话让我直冒汗,这个小姑娘,“怎么了?不是很正常吗?提高浓度意味着要么加入更多的硫酸,或者将水逼走。”

  “后半句基本是歪打正着,要是硫酸的沸点比水低怎么办?”

  “那就用冷凝管收集啊。”她机智地回答。

  “那……那硫酸的制备交给你了,体积减少大概60%就差不多,小心烫。”我顺便把玻璃棒交给她,“慢慢搅拌,让它受热均匀。”(高浓度硫酸,开始制备)

  轩威亚小心翼翼地敲开干馏瓶,他的魔法是风属性的,也就是说控制空气,将空气随着干馏瓶的敲开缓缓注入,以防止爆裂。看到旁边爆掉了几个干馏瓶,还有浮在空中的甲醇我就知道,尝试了许久。(获得粗甲醇)

  “那我呢?那我呢?”路罗亚跑过来,“大家都有实验,我呢?”

  “你不是喜欢电解吗?那就电解热的饱和食盐水试试吧,注意是热的哦,温度差不多在七十度左右。”

  “又是食盐水。”

  “但是这次不一样,产物不一样,更加有趣哦。还有,当底下的盐快没了就终止反应,然后把水烧干。”

  年轻的男孩子就是好处理,轩威亚之前秘而不宣的傲气确实让人觉得麻烦,现在他正在蒸馏。“真想实现工业化,这些东西手工太慢,可是连发电机和电动机都还没有。”

  洛加丽制作的一整套氧化装置准备就绪,同时甲醇制备完成,“这东西好难啊,又是支管口、又是长管道的,还有个液体吸收装置。”洛加丽扶着头说道,衣服也不小心烧了窟窿,“好在我事先准备了白大褂。”(获得甲醛生成装置、获得甲醇)

  先加热甲醇使其挥发在600℃左右银的催化下,甲醇被氧化成甲醛,然后被水吸收生成甲醛的水溶液,也称福尔马林。“这个溶液可以用来保存尸体,大家请不要轻易尝试。”所有人立刻向后跑了三十米停下来。

  “哎呀,只是告诉你们用途而已,没什么事情千万别吸甲醛,剧毒哦。”我木塞子塞住。

  洛加丽拿着一根一米长的试管给我,“你做这么长的管子要用来做什么?这么细,而且另一头封住了。”

  “我们趁着制作硫酸的空档,来讲一讲科学方面的世界本源吧,并不是你们历史书上记载的东西。”看到满地的实验器材和药品,所有不可思议的东西也将成为平常,“但我不想用这个代替你们心中的信仰,正确与否自己才说了算。”

  全场静默,“我会跟随凛姐姐的。”伊莎洁塔第一个举手,她是这里年龄最小的,也是第二个愿意追着我前往科学世界的人,“我和蕾雅一样不相信存在神明。”这句话在君权神授的世界中,在这浓重的西方中世纪画风里,简直是一片洪流,亦或者是这群在封建思想下长大的孩子,我倍感不可思议。

  “那么开始吧……构成这个世界的本质,承载化学反应的最小基本粒子是原子和分子,原子可以形成分子,更深的东西今天不提及。无论是空气、石头,还是铁、沙子,甚至头发、你和我,都是由这些小粒子组成的。那么,金熔化以后是金吗?”我提问。

  “当然是,因为它冷却以后还是金。”轩威亚抢答。

  “那么木头熔化以后还是木头吗?”

  “不是……”他接着说,“被弄成了那样黑色的液体。”

  “为什么?”

  “因为木头发生了化学反应……”他意识到一些重要的东西,“构成金和木头的原子不一样!”在这个幻想世界中的构成世界的理论是七大元素。

  我接着说:“那就来解答一下吧,燃烧也是一种化学反应,当物体温度达到着火点就会燃烧,而且因为空气中的含氧量高低而显得剧烈程度不一样。”我接过路罗亚的白色粉末,“这个呢,是氯酸钠,受热会分解。”我用排水法收集氧气,软管是用猪皮缝合的。(获得氧气)玻璃片盖住集气瓶。

  然后用酒精灯把铁丝加热至红热,然后放入集气瓶,红热的铁丝瞬间发出耀眼的白光,“哦~!好像流星!”洛加丽笑起来。火星四散开去,温度极高。

  “我们呼吸的气体也是氧气,众所周知人不呼吸就会死,但是没有人能屏息致死。”

  “我知道我知道!”蕾雅举起手。

  我对她摆摆手,示意安静,“那属于超纲,这个知识以后会说的。”我接着讲,“那么问题来了……”我找到一支羽毛笔,“为什么这支笔能储存墨水?”

  “是因为墨水跑进去了。”蕾娜抢答。

  “怎么跑进去的?”

  “我记得使用羽毛笔的时候要挤一挤来着。”洛加丽接着说,“那不应该是把水挤出去……是挤掉空气!”

  “空气是会流动的!把空气挤掉出去以后,墨水就会被挤进去!”洛加丽越来越兴奋,她满脸的求知欲和好奇,“空气也是有压力的!”

  “那么压力是多大呢?”

  伊莎洁塔从沉默中回答:“一个标准大气压。”

  “具体数值呢?”我没等有人回复,就先在黑板上画个图,“你们是有力的概念对吧,托举两个鸡蛋的力大约是一牛。”

  “是一头牛吗?两个鸡蛋可没那么重啊。”蕾娜继续抢答。

  “牛是力的大小单位,和英尺、英里这样的单位一样。那么一牛的力作用平均在一平方米上。”我写下p=F/S,“F是力的符号,S是面积的符号,p是压强的符号。这就是1Pa。”

  “那么大气压是多少呢?”我接着将旁边的一米长的试管装满水银,然后倒过来立在水银池子里。

  “水银应该出不来才对。”轩威亚分析道,可是实验现象却不同,“下降了……”

  “是的,水银密度很高,密度就是质量除以体积。”我再写下ρ=m/V,“顺便一提,水的密度是1,水银就是13,对于他们的单位,以后我们会提到。”(这里用了比重,而不是密度,密度是有单位的)

  我想先把眼前所见、生活所见的知识讲完,再来理论上的东西。“对于液体压强,等于密度乘以重力加速度乘以液柱高度,有p=ρgh,重力加速度以后再讲。水银的密度是……”

  拿出染坊借来的几把短尺,“高度大概是。”

  “2.4……嗯,2.4英尺。”

  “我们需要用到公制单位,2.4英尺就是0.76米。那么,76厘米水银柱的压强就是……101218.32Pa。”一顿计算结束后,他们手中的算盘还没算完。(托里拆利大气压强测算实验,水银剧毒!不要轻易尝试)

  “凛姐姐算的好快……”

  “我也算完了,101218.32。”路易比较擅长打算盘,我听说他经常帮忙算账的。

  “也就是有两百万只鸡蛋砸在我身上!那为什么我没有被砸扁啊。”

  “因为人体的皮肤里面也有这样的压强。”

  一小时后,60%硫酸制作完成。然后是分三步走的化学反应,我支起一个比较大的烧杯先硫酸和苯共热磺化,再是亚硫酸中和,再是放入烧碱提高温度熔化,再经历多次磺化,中和,碱熔。“苯酚本来可以从煤焦油里提纯,但是那样纯度不高。尽管磺化法比较困难,但度过前期足够了。”

  最后利用风魔法进行减压蒸馏,干燥。(获得酚醛树脂的第二要素:苯酚)

  五个小时后,甲醛、苯酚都准备就绪,缩聚反应开始!晚上九点,“今天休息吧,能这样快多亏了大家。”

  次回:五之章 纸与动力时代

  待续……

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

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