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柳亞夫現在要先把鈉堿生産出來,用來做肥皂,以他現在的條件,要得到鈉堿火堿)就要有純堿;要得到純堿,只能用硫酸透過路布蘭制堿法得到;要得到濃硫酸,就先要生産硝酸。
第一步是先生産硝酸。
生産硝酸並不難,硝石硝酸鉀)在400度的高溫下,會分解,産生氧化鉀,氮氧化物與氧氣。而一氧化氮與氧氣、水反應,生成硝酸。
柳亞夫用的反應器具是將硝酸鉀裝在陶瓷瓦罐中加熱,頂部用蓋子密封,蓋子上插著一根竹管,用來排氣。
硝酸鉀分解時,産生的氣體經過竹筒導管,通入一個裝了蒸餾水的瓦罐中,瓦罐也密封,管子伸入蒸餾水下,氣體與水充分反應,生硝酸水溶液,後面再接幾個這樣的瓦罐。
如此往返迴圈,經過五次反應後,硝石中的氮元素反應率能達到99.96。
柳亞夫跟李順父子加上王鐵蛋幾人,把這套反應裝置安裝好。
接著灶膛開始燒火加熱,並開始往加熱的陶瓷罐中鼓風。
最後,柳亞夫透過10千克蒸餾水收集硝酸,,得到了11.55千克的硝酸水溶液。經過計算,他知道這次硝石基本上是反應完全的,如果純淨的硝石,反應後的溶液應該是11.58kg,但他買的硝石肯定有雜質,所以少了幾十克。
是的,柳亞夫現在用的重量單位是千克,這個年代的度量衡單位非常麻煩,為了精準的度量衡,他以一立方分米的蒸餾水定位為1000克,並以此製作出了標準秤。
他利用自己穿越帶過來的遊標卡尺,製作了五個內壁長寬高都是一分米的相同重量容器,然後都裝滿水,利用天平,選擇一個中間重量的盒子中的水作為1000克的標準重量。
有了1000克的標準重量,再得到更小的稱量標準就簡單了。所以,他利用天平的原理,製作了精確到0.1g的標準秤。
這第一次試驗,成功生産出了硝酸溶液,他接下裡便把剩下的硝石加熱,全部製作成了硝酸溶液。
經過一個上午的生産,他得到了濃度接近30的稀硝酸近100公斤。
硝石分解後,還得到白色的氧化鉀超過28公斤,可以用來制鉀堿,被柳亞夫用一個瓦罐裝好,密封起來備用。
第二步是生産濃硫酸
下午,柳亞夫開始製作硫酸,依然是製作硝酸的反應容器,不過第二個瓦罐中的蒸餾水換成了經過蒸餾的稀硝酸溶液。同時,第一個加熱硫磺的瓦罐多了一個進氣管,向瓦罐鼓入空氣,為硫磺的燃燒提供氧氣。
為此,柳亞夫還特意做了一個鼓風的竹蜻蜓,可以向硫磺燃燒的瓦罐鼓風。
瓦罐下加熱,慢慢通入空氣,隨著溫度升高,硫磺開始燃燒起來。硫磺燃燒産生二氧化硫氣體,經過鼓風機鼓風,透過排氣管,進入第一個裝了硝酸溶液的瓦罐中。
二氧化硫與硝酸、水反應,生成硫酸與氮氧化物,氮氧化物又與氧氣,水反應生成硝酸。
如此數次反應後,前面第一個、第二個瓦罐中便算是硫酸與硝酸溶液混合物。
把第一個瓦罐與第二個瓦罐通風蒸餾,便能得到濃硫酸溶液,而其中的硝酸也能透過後面的瓦罐收集起來,繼續使用。
硫磺燃燒反應速度非常快,所以製作濃硫酸的速度也非常快,不到兩個小時,便生産了一大罐濃硫酸溶液。經過稱量有53公斤,這是濃度超過了97的濃硫酸。
第三步是提純粗鹽
接下來,柳亞夫把買來的粗鹽融化,過濾,在加熱,蒸餾,將粗鹽中的泥沙等雜質除去,得到了質量比較好的鹽。只是這些鹽中還有大量的硫酸鈉,硫酸鎂,硫酸鈣等雜質,但已經比粗鹽純淨多了。
第四布便是製作純堿
現在,就可以利用濃硫酸與食鹽,透過路布蘭制堿法,製取純堿了。