酸
到目前为止我们主要关注了碱,因为几种强碱的制造都相对比较容易。碱的化学对应物酸在自然界中同样普遍,但是强酸的制备要比碱液困难,在历史上到了较晚的时期才得到显著的应用。我们已经探讨过,多种植物产品如何能够通过发酵产生酒精,而乙醇在暴露于空气中时又会被氧化而生成醋。乙酸是人们得到的第一种酸,而且在历史上的绝大部分阶段,它是我们唯一的选项。文明社会有多种碱可供选择:草碱、纯碱、熟石灰、氨——然而几千年来,我们在化学上的造诣却受限于只有一种弱酸可以被大量制取这一现实。
人类利用的第二种酸是硫酸。它最早是从被称为矾的玻璃状稀有矿物中被烘烤出来的,后来通过在充满蒸汽的铅衬箱子中燃烧纯硫磺和硝酸钠而得到大量生产。今天我们制造的硫酸是石油和天然气去硫处理的副产品。所以在后末日时代的世界里你可能会左右为难:无法用传统方法制造这种重要的强酸,因为地表火山堆积物里的硫元素早已经被取用一空,而在没有特定触媒的情况下,又无法采用更加先进的技术。
诀窍是采取在我们的发展历程中从来没有被工业化应用的化学途径。二氧化硫气体可以从普通的硫化矿石中被烘烤出来(硫化铁矿——也就是黄铁矿——有着愚人金的恶名,此外硫化矿还包括铅和锡的矿石),然后以活性炭(碳的一种极其多孔的形态)为触媒与氯气反应——氯气可以通过电解盐水的方式得到参见此处 ——得到的产品是一种叫作硫酰氯的液体,可以通过蒸馏的方法浓缩。这种化合物在水中会分解,形成硫酸和氯化氢气体——氯化氢本身也应该收集起来,溶解在更多水里制成氢氯酸。幸运的是,还有一个简单的化学试验来检验一块岩石是不是硫化矿(金属的硫化物):将一点稀酸滴到岩石上,如果它冒泡并释放出臭鸡蛋的气味,那么它便是你要寻找的东西(不过硫化氢气体是有毒的,不要闻得太多)。
今天,硫酸是产量最大的化合物——它是现代化学工业的关键,对于加速重启也会至关重要。硫酸如此重要是因为它能良好地完成多种不同的化学功能。它不仅是一种强酸,还是强脱水剂和强氧化剂。当今大部分被合成的硫酸都被用来生产人工肥料:它溶解磷酸盐矿(或者骨头),释放出重要的植物营养磷。但是它的用途实际上几乎是无限的:制备鞣酸铁墨水、漂白棉花和亚麻、制作洗涤剂、清洁和预处理铁和钢的表面以备进一步加工、制造润滑剂和合成纤维,以及用作电池酸液。一旦你重新掌握了制造硫酸的方法,它将成为制造其他酸的途径。
氢氯酸是用硫酸和普通食盐(氯化钠)反应得到的,硝酸则是硫酸和硝酸钠反应得来的。硝酸因其强氧化性而格外有用:它能氧化硫酸不能氧化的物质。这使得硝酸在制造炸药和制备照相用的银化合物时具备无法估量的价值——我们还会探讨这两个重要加工过程。
- 经济学家通过计算能量投入产出比(EROEI)来评价燃料储备的质量。这个指标能够告诉你,相对于开采、精炼和处理时投入的所有能量,从特定矿藏中能够获得的可用能量有多少。比如说,20世纪初美国得克萨斯州第一批得到商业利用的油田非常容易开采,EROEI分值大约为100——生产出的能源比提取时消耗的多100倍。如今,随着供给的萎缩,抽取(包括难以实施的海底钻探设备)和处理剩下的储量需要付出越来越多的努力——EROEI已经降到了10左右。
- 因此从很多方面来看,木炭是一种比煤炭更高级的燃料,绝不是仅仅出现在历史书中。比如享有丰富的木材资源但是煤矿较少的巴西——在后末日世界,由于森林的恢复增长,幸存者可能会广泛地面临这种情形——是世界上最大的木炭生产国。该国生产的木炭有一些在鼓风炉中用于制造生铁,生铁继而出口到美国和其他国家,随后制成生产汽车和厨房用品的钢。这些木炭大部分源自有人管理的林地,因此为实现“绿色钢”的生产提供了条件。
- 如今,我们把防风灯和蜡烛看作备用技术,作为可靠而易于维护的备份,保存起来以防更加先进的技术失效。但是原始技术还能够提供仪式感,比如葬礼上的马车或浪漫晚餐中的烛光。从这个意义上来说,一些旧的技术永远不会真正过时:它们继续存在,但是主要功能已经发生了变化。对幸存者来说,这些途径在灾难之后能够提供可靠的可依赖选项。
- 警告:绝不要使用铝制器皿制作肥皂。铝会和强碱剧烈反应,释放出可爆炸的氢气。
本书评论