电解和元素周期表
我们已经探讨过，掌握了电力的生产和分配，如何为复原中的文明的大量功能提供非凡的能源，并使远距离通信成为可能。但是在我们的历史上，电力的第一种实际应用是拆开化合物，解放其成分，也就是电解。在文明重启的早期阶段，你将再次发现这种功能无法估量的价值。
比如说，如果你在浓盐水（氯化钠溶液）中通入电流，你就能够在负极上收集水分子裂开形成的氢气气泡，在正极上收集氯气。氢气可以用来充入飞艇，是哈珀-波西法（我们将在本章中介绍）的原材料，而氯气可用来制造造纸和纺织品所需的漂白剂，“食物和服装”一章中已经对此有所探讨。如果你对这套装置有一定的理解，还可以提取电解液中积累的氢氧化钠（火碱），我们在之前讲到过，这是一种非常有用的碱。电解纯水（加一点氢氧化钠以帮助导电）会产生氧气和氢气。
铝也可以用电解的方法从铝矿石中提取——它过于活泼，无法用木炭或者焦炭进行熔炼。铝是地球上最丰富的金属元素，也是人类最早应用的材料之一——黏土——的主要成分。但是它一度昂贵得无法得到实际利用，直到19世纪80年代晚期，熔化并电解铝矿石的有效方法才被开发出来。[1]
幸运的是，复原中的文明并不会立即需要重新提纯这种金属。铝非常耐腐蚀，它可以保持几百年不朽，而且可以在660℃这种相对较低的温度下进行熔化并回收，这个温度用我们在参见此处 提到的原始烧窑就可以达到。
利用电解法，你可以合成很多种对文明有用的化学成分，直接略过曾经被使用了许多个世纪的低效化学方法。而且，电解还会有助于你对世界的科学探索：它能分解化合物，提纯构成所有物质的原材料——元素。比如在1880年，电解法令人信服地证明了水根本不是一种元素，而是氢和氧的化合物。而在八年之内，另外七种元素也被电解法分离出来：钾、纳、钙、硼、钡、锶和镁，其中前三种是电解我们在本书中经常提到的几个平凡化合物得到的：分别是草碱、火碱和生石灰。电解法不仅是分离未知元素的重要技术，还证明了化合物中把原子结合在一起的力，本质上也是电磁力。
如果你认真研究一下不同元素之间的相互作用，它们在反应中倾向于有何种表现——它们的“个性”——你会意识到一个意义深远的基本真理：元素并不是孤立的，而是可以依据行为的相似性被归入元素族，就像家庭一样。这种模式的发现让化学的世界有了结构，就像对生物之间形态相似性乃至亲缘关系的揭示，让生物世界有了秩序一样。比如钠和钾都是极其活跃的金属，会生成火碱和草碱等碱性化合物，而你可以通过电解这些化合物提取这两种金属，而氯、溴和碘都与金属反应生成盐。如果你把已知的元素排成行列，把性质相近的放在同一列中来代表某种潜在的重复性模式，那么你就创造出了元素周期表。
现代元素周期表是人类成就的一座丰碑，与金字塔或者任何其他世界奇迹一样伟岸。它绝不仅仅是多年以来化学家们已经识别出的元素的综合性列表，更是一种知识的组织方法，让你能够预测未曾发现之物的详细性质。
比如说，在1869年，当俄国化学家德米特里·门捷列夫（Dmitri Mendeleev）第一次用当时已知的六十多种元素组织成一张元素周期表时，发现了表中有一些缺口——对应着不明物质的空格。不过这张表的精彩之处是，他可以凭借它精确预测这些假想元素的性质——就像“类铝”，铝下方那个空格里的缺失元素。尽管还不曾有人见到或者触摸过这种假想中的物质，但仅仅根据它在表中的位置就可以推测出，它是一种有光泽的韧性金属，有一定的密度，在室温下呈固态，但是相对金属而言，熔点低得不同寻常。几年之后，一位法国人在矿石里发现了一种新元素，用他家乡的古称为其命名为镓。很快，人们就搞清楚了，这就是门捷列夫预言中缺失的类铝，而他对熔点的预测也一点不差：镓在30℃时就会熔化成液体——一种捧在手里都会化的金属。[2]
元素具备内在模式，凭借这样一个简单的事实，你将可以更好地组织安排对于物质构成以及如何合理利用天然材料不同性质的探索。现在让我们在“物资”一章和“材料”一章的基础上，看一下化学的两种有用但略显复杂的应用——炸药和摄影。
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