电池与电镀:湿法炼丹则是电池、电镀技术的起源
据说,西方考古发现“古代巴格达电池”。
1936年6月,在伊拉克首都巴格达城近郊格加特拉布阿村外,修建铁路的工程正在热火朝天地进行着。
工人们挥动铁锹,铲除了一堆土丘,挖到了铜管、铁棒和陶器。
当时担任伊拉克博物馆馆长的德国考古学家瓦利哈拉姆·卡维尼格围着这些出土文物百思不解。
于是,他立即组织力量,对这些铜管、铁棒和陶器进行研究和鉴定。
不久,他宣布说:“我们发现了一个异常奇特的文物,其中有一个陶器,高15厘米,形似花瓶,呈乳白偏黄色,边沿已经破碎,上端为口状,瓶里装满了沥青。
沥青之中,埋有一根铜管,直径2.6厘米,高9厘米。
铜管内有一层沥青,包着一根铁棒。
铁棒上高出铜管1厘米,高出的部分虽布满铁锈,但个别地方却有一层灰色偏黄的物质,看上去好像是一层铅。
铁棒下端,则塞有3厘米高的沥青,使铁棒同铜管相隔离。
”
此后不久,经过化学鉴定,卡维尼格宣布了一个惊人的消息:“这些出土的铜管、铁棒和陶器是一个古代化学电池,只要向陶瓶内倒入一些酸或碱性水,便可以发出电来。
”这意味着,在西元前248年至226年之间,居住在这些地区的波斯人就开始使用电池了。
巴格达电池(Baghdad Battery)是巴格达伊拉克博物馆中的一件藏品,发现于1936年6月,距今已有大约两千年历史,外表看起来是一只简陋的小陶罐,但以陶罐内装的所有物质及其制作意图来判断,这只陶罐却是一个电池的外壳。
这种电池是在西元前248年到西元前226年的一个帕提亚村庄遗址上被发现的。
巴格达电池是一种出现在两河文明的人造工艺品,年代可以推溯到帕提亚时代。
研究结果表明,将10个电池组合在一起只会产生大约4.5伏特电压。
那么,这件事是真的吗?
不过依据文中内容所说,发布消息的卡维尼格提到一件制造化学电池,是通过铜管、铁棒和陶器,只需要向陶瓶倒入酸性或碱性水就可以发出电来。
那么,这些铜管、铁棒、沥青、陶器是中国都可以制造拥有的,尤其是铁器在古代蛮夷都不会冶铁的,以至于中国出口里铁器是大头啊!
酸性水和碱性水也只有中国才有,酸、碱二字是汉字啊!酸的出现离不开醋,醋却和粮食酒发酵有着密切的关系,醋又名“苦酒”啊!
不过,电池的制造说简单也简单,说难也难,问题是最早电池是这么来的吗?
抗酸性腐蚀的瓷器、琉璃:
想要装强腐蚀性的硫酸水,在古代也只有中国拥有相应的条件——瓷器、琉璃,不会制造瓷器的西方也不会制造琉璃,自然也就不可能拥有技术。
在《八路军竟懂“炼丹术”?农村神秘器具成为土法制硫酸“法宝”!》 一文里就提到了八路军曾用陶瓷缸塔、工业铅室收集硫酸的事情,如下:
“七七事变后,在华北敌后坚持抗战的八路军军工人员,一方面因陋就简,努力维持黑火药的制造,以满足前线需求,另一方面收集一切能收集到的资源,尝试自行制造烈性火炸药。
在这一过程中,我军恰巧在滹沱河沿岸收集到了国民党军工单位丢弃的一批原料,其中有不少氯酸钾、硫酸和硝酸之类的炸药原料。
于是,八路军的军工战士便利用这些原料,制造了一批烈性炸药,用于对日军控制的交通线进行破坏,前后共摧毁日军火车车头30多台,还制成了一批威力较大的迫击炮弹支援前线。
但是,由于收集到的炸药原料有限,日军又逐渐加紧了对根据地的封锁,八路军军工部和冀中军区军工部都面临坐吃山空的困境。
而要想获取烈性炸药的制造能力,必须首先解决生产原料的来源问题。
当时,在八路军的敌后抗日根据地,既有五台县的硫磺、冀中的土硝,又有用土法酿制的酒精和纯碱,还有品质较高的棉花,但是唯独没有硫酸和以硫酸为基础的硝酸等一系列化工原料。
因此,用八路军总部军工部部长刘鼎的话说,当时的当务之急是把硫酸这种“火药之母”搞出来,有了“妈”,“孩子”就好办了。
1938年夏天,八路军总部军工部和冀中军区军工部分别开始研究如何土法上马制造硫酸。
在这一时期,日寇对我敌后抗日根据的扫荡越来越频繁,各根据地的军工单位不得不随部队转战各地,边打仗边生产。
为了能够给技术人员提供一个相对安全而稳定的研究环境,敌后军工单位的厂址大多选择在山高路远且群众基础较好的根据地核心区。
这种情况下,冀中军区军工部的技术研究社迁到了相对安全的唐县地区。
有了相对稳定的研究环境,还必须有一支善于创造的专业队伍。
抗战期间,我人民军工在敌后创造了一个又一个奇迹,也塑造了一位又一位的“半路出家”的专家。
据刘鼎部长回忆,他是经过查阅职工档案,发现了几位适合负责火炸药研发的专业人员。
其中白英和王化南曾在国民政府兵工署的火药厂工作过,王锡瑕是高等技术学校化学系的毕业生。
而冀中军区军工部技术研究社负责硫酸制造工艺研究的几位技术人员,没有一个曾从事过与化学工业相关的工作,门本忠曾在清华大学实验室工作过,算是最接近化学的一位,另一位技术骨干张方,原来是燕京大学物理系的研究生。
张方先生战争年代留下的照片
工业铅室
据张方回忆,反应开始后,大烧瓶中慢慢出现了一些“露水珠”,他们将其收集起来,只有小半酒杯。
由于没有PH试纸,只能请门本忠用鼻子来闻,最终判断反应产生的正是硫酸。
欣喜若狂的技术人员们将稀硫酸放入蒸发皿,最终获得了小半瓶“洁白而浓稠,质量很好的”硫酸。
自创“缸塔”
根据地自己生产出硫酸的消息很快惊动了冀中军区和晋察冀军区的领导。
聂荣臻司令员在了解了技术研究社的成果后,认为这个“半瓶”意义重大,针对部分领导认为自制硫酸对硫磺等原料浪费太大,得不偿失的意见,聂司令提出”一套设备出半瓶,搞上十套百套设备,不就十个百个半瓶了?“并要求尽快组织工业化生产。
也许是好事多磨,冀中和晋察冀军区的硫酸生产在这”半瓶“之后却陷入了一段沉寂。
张方、门本忠、张奎元等技术人员全部卷入了著名的“熊大正案”,直到毛主席派许建国等赴晋察冀参与调查,才得以解脱“敌特”的嫌疑。
1939年4、5月间,晋察冀军区工业部正式成立。
随着军工生产走上正轨,张方等技术人员向工业部部长刘再生和政委杨成提出继续研究硫酸工业制造的建议。
在此之前,由于无法制造“铅室法”中标准的“铅塔”,根据地自制硫酸的研究始终限于停滞。
在抗日战争中,根据地军事工业在敌后极度恶劣的条件下取得大量成绩的一个关键,就在于强调“自力更生,立足现实”,能够在没有条件的情况下,创造生产条件。
张方等技术人员,在研究硫酸工业制备工艺后,认为既然根据地没有办法制造耐酸的“铅塔”,就用其他耐酸材料来制造反应塔。
经过调查,张方和张奎元发现陶瓷的釉面也能够抗酸,便决定调动根据地民间的陶瓷工人,为军工部制造“制酸缸塔”。
“缸塔法”绝对是全世界化工史上的一个创举。
晋察冀工业部很快从周边老乡手里收购了一大批水缸,又自行铸造了一批用于连接“缸塔”的铅管,1940年3月开始搭建第一套“制酸缸塔”。
据张方回忆,为“缸塔”供氧的是一部风箱,缸塔内放有作为还原剂的焦炭。
但开始生产后,这座“缸塔”只能生产黑色的硫酸铁,并不能生产纯净的硫酸,“缸塔法”第一次试生产就这样失败了。
再接再厉
在八路军军工人员忙着试验“缸塔法”制酸的同时,日军在扫荡中曾一度接近“缸塔”所在的葛公村。
为此,晋察冀工业部决定,将整套制酸试验设备搬迁到唐县大青山中的大岸沟村,继续进行试生产。
1940年5月晋察冀工业部开始在大岸沟建立化学厂。
经过第一次试生产的失败,张方和张奎元等技术人员已经基本摸清了制造硫酸的工艺关键。
趁着搬迁的机会,他们对水缸进行了改造,增加了冷凝瓷管和用于观察反应情况的大烧瓶。
据张方回忆,见过这种第二代“缸塔”的人,都认为它的外形很像一头瓷猪,于是“猪”就成了这种“缸塔”的代号,后来在日军扫荡中,这个代号还曾多次迷惑了敌人。
在随后的生产中,技术人员又在这套“缸塔”上增加了玻璃制的观察管,但由于铅管的堵塞问题(铅的纯度较低)以及硫酸从“猪”型“缸塔”釉面的缝隙渗入,第二代“缸塔”也被淘汰了。
此后,张方和张奎元等技术人员又对制酸缸塔进行了改进,首先是将定制的“猪”淘汰,改为用普通水缸改造,增加相关的接口,这样既方便了维修,也便于隐蔽。
其次就是对反应中间气体的走向进行了优化,细化了各“缸塔”的功能。
后来张方在一本从敌占区买来的《化学工业大全》上看到了生产步骤与晋察冀“缸塔法”基本相同的工业化“塔式法”设计图,证明我们技术人员创造的工艺是相当科学的。
除了“制酸缸塔”之外,晋察冀工业部的技术人员与工匠们合作,铸造了三角形的硫磺箱,用水缸和陶瓷夜壶建造了多级蒸馏室。
1940年7月,大岸沟化学厂竣工,在此之前已生产出了第一批优质纯净的浓硫酸。
八路军副总司令彭德怀和副总参谋长左权在得知晋察冀军区成功制造出浓硫酸后,专门给聂司令发来电报,称“这是我们工业建设上的一大进步,也是解决工业建设特别是兵工工业建设之关键。
(1940年6月30日电)”。
随后大岸沟化学厂又开始摸索硝酸、乙醚和高浓度酒精的制造工艺,1940年12月就生产出第一批硝酸和乙醚。
据张方和当时在大岸沟化学厂工作的女工回忆,化学厂的设备主要是用陶瓷大缸改造的。
在设计硝酸和乙醚制造设备时,技术人员首先考虑使用铁锅和铅管,但经过试验发现,大岸沟附近缸北村生产的陶瓷器皿,品质稳定,搭配老工匠殷梦秋发明的三角截面铅管和工业部玻璃厂技师设计的石英砂封口技术,远比金属制品更靠得住。
大岸沟化学厂的厂址相当隐蔽,但在建厂过程中,晋察冀工业部仍然要求尽一切隐蔽“缸塔”等设施。
例如在搭建“缸塔”时,要全部采用便于拆卸和维修的木质框架,所有部件必须能够拆装等。
工厂本身设在依山的农家宅院中,不设围墙,只用苇席隔断。
因此,从1940年底开始生产,到1943年夏,日军始终没能找到这处关键的化工厂。
坚持生产
虽然大岸沟的生产极少受到日军袭扰,但由于化工厂的设备和生产条件都极度简陋,因此给生产人员的健康造成了不小的影响。
据当时参加过大岸沟村儿童团的王俊龙老人回忆,化工厂排出的酸雾长时间笼罩在村子上空,初来乍到的人都会被熏得流眼泪,村子周边的树叶基本都被熏黄了,很多树木根本不出芽。
缸塔制酸“车间”
由于周边的男青年要负责粮食生产和反扫荡作战任务,大岸沟化学厂的工人基本是周边的女青年,年龄多在13岁到20岁之间,也有少数中老年的技术工人负责木工、钣金和泥瓦工。
这些工友在进厂前文化程度基本是全文盲,不识字,更不懂得如何使用温度计、比重计,大部分不会写自己的名字。
因此晋察冀工业部的技术人员在化工厂内组织了识字班。
据张方回忆,很多青年姑娘在休息时,一边捉身上和头发中的虱子,一边忙着温习记在木板上的识字作业。
由于硫酸和硝酸烟雾的腐蚀性很强,所有工人和技术人员,包括厂长黄锡川的衣服上都布满了窟窿,因此大岸沟化学厂必须给工人多发被服,即便这样,仍有些女工因为衣服遮不住身体而躲在屋里哭泣。
与衣服破损相比,身体上的病痛更为严重。
张方回忆,当时所有人的脸上手上都会大面积脱皮,化学厂给大家发了护肤的油脂,但对于吸入酸雾导致的呼吸系统疾病,却长期没有特效药。
当时大岸沟化学厂的工人每人每天有五分钱菜金,只能吃小米、韭菜和酸杏叶子,但为了照顾病号,大家经常会把菜和小米攒起来,给生病的同事加餐。
每人每月有一个鸡蛋的补助,都舍不得吃。
因为住宿条件太差,所有人身上和头上都长了虱子,还会得疥疮,必须通过涂抹“油调硫磺粉”和烤火来治疗。
虽然生产和生活条件异常恶劣,大岸沟化学厂却取得令人惊叹的成绩。
1942年以后,化学厂的产能基本达到稳定,每日可生产50%浓度的硫酸40坛(约合600千克),这些硫酸能够生产200千克浓硝酸,配上其他原料,可制得30千克无烟火药和33千克硝化甘油。
33千克硝化甘油能够制造660千克朱迪生炸药。
除了为晋察冀军区生产各种火炸药外,大岸沟化学厂还生产其他30余种化工产品,支援军区被服厂、印染厂、制药厂和边区政府玻璃厂的生产。
另外,大岸沟化学厂培养的大批技术人员和工人被派往晋冀鲁豫、胶东等其他根据地“开枝散叶”,在当地建立起了缸塔式制酸工厂,进而建立起成系统成配套的化工体系,成为抗日战争和随后解放战争取得胜利的有力保证。
1943年5月,大岸沟化学厂被迫关闭。
据大岸沟村的王俊龙老人回忆,在1943年春天,村里来了一个形迹可疑的外人。
在被抓获后,老百姓发现他脚上穿着一双胶底的条纹鞋。
但由于此人在审讯中坚决不承认自己是汉奸,化学厂的保卫人员将他释放了。
结果5月,日军突然向大青山发起扫荡,其中一路直奔大岸沟村而来,好在我军事先获得了情报,提前将化学厂的设备拆解转移,或者就地掩埋。
结果日军在大岸沟村搜了7天,硬是一无所获,只能悻悻而去。
此后,晋察冀工业部判断大岸沟化学厂厂址已经暴露,决定将其全部转往阜平继续生产。
”
文中的这段话“在抗日战争中,根据地军事工业在敌后极度恶劣的条件下取得大量成绩的一个关键,就在于强调‘自力更生,立足现实’,能够在没有条件的情况下,创造生产条件。
张方等技术人员,在研究硫酸工业制备工艺后,认为既然根据地没有办法制造耐酸的‘铅塔’,就用其他耐酸材料来制造反应塔。
经过调查,张方和张奎元发现陶瓷的釉面也能够抗酸,便决定调动根据地民间的陶瓷工人,为军工部制造‘制酸缸塔’。
”
(以上转载自网络)
很好的解释了想要保存硫酸需要耐酸的物质金属铅或者陶瓷才行,这点古代中国也是具备相应条件的。
硫磺的相关产品。
金属锌(倭铅):
我国至迟在明代中叶已掌握了这项高难度的冶金工艺。
当时人把这种金属称为“倭铅”。
金属铜(青铜、黄铜):
炼铜早于炼铁,不仅已为考古文物和历史文献所证实,而且也符合冶金技术的发展规律。
原因很简单,就像从树上摘苹果总是从低处摘起一样,由于炼铜(专指古代)较炼铁容易,最早诞生的当然是炼铜术。
那么,西方当时知道“锡”金属吗?
在《博物通书》里提到很多次“锡箔 ”“锡”字,而当时的欧洲根本不认识金属锡,这是其中一点证明电气知识及发明来自于中国。
图 1689年夏莱布尼茨与闵明我(Claudio Filippo Grimaldi)在罗马见面时的谈话记录:提到西方当时不知道金属锡、白铜
据说,1636年,因后金进犯危及京都安全,汤若望和罗雅谷被京都城防长官邀请,就城墙防守问题献策献计。
汤若望提出用大型火炮防守北京的建议,并就铸炮所需材料作出分析,说:
“如果我理解不错的话,我们制造武器所需的矿石、铜、锡、木料和粘土,而这些材料在我们这个国家都不缺。
”(恩斯特·斯托:《通玄牧师汤若望》第54页。
)
西方传教者在中国懂得铸炮金属里有锡,但,西方的他们却不懂何为金属锡、白铜,这不是很奇怪吗?
倒是明代《天工开物下篇·五金·锡》中记载了关于金属“锡”的内容,其中说道:
“凡锡中国偏出西南郡邑,东北寡生。
古书名锡为“贺”者,以临贺郡产锡最盛而得名也。
今衣被天下者,独广西南丹、河池二州居其十八,衡、永则次之。
大理、楚雄即产锡甚盛,道远难致也。
凡锡有山锡、水锡两种。
山锡中又有锡瓜、锡砂两种,锡瓜块大如小瓠,锡砂如豆粒,皆穴土不甚深而得之。
间或土中生脉充刃,致山土自颓,恣人拾取者。
水锡衡、永出溪中,广西则出南丹州河内,其质黑色,粉碎如重罗面。
南丹河出者,居民旬前从南淘至北,旬后又从北淘至南。
愈经淘取,其砂日长,百年不竭。
但一日功劳淘取煎炼不过一斤。
会计炉炭资本,所获不多也。
南丹山锡出山之阴,其方无水淘洗,则接连百竹为枧,从山阳枧水淘洗土滓,然后入炉。
凡炼煎亦用洪炉,入砂数百斤,丛架木炭亦数百斤,鼓鞲熔化。
火力已到,砂不即熔,用铅少许勾引,方始沛然流注。
或有用人家炒锡剩灰勾引者。
其炉底炭末、瓷灰铺作平地,傍安铁管小槽道,熔时流出炉外低池。
其质初出洁白,然过刚,承锤即拆裂。
入铅制柔,方充造器用。
售者杂铅太多,欲取净则熔化,入醋淬八九度,铅尽化灰而去。
出锡唯此道。
方书云马齿苋取草锡者,妄言也;谓砒为锡苗者,亦妄言也。
”
白话文:
中国的产锡地主要分布在西南地区,而以东北地区尤其少。
古书中称锡为“贺”,是因为广西贺县一带产锡最多而得名。
今天供应全国的大量的锡,仅广西的南丹、河池二州就占了八成,湖南的衡州、永州次之。
云南的大理、楚雄虽然产锡很多,但路途遥远,难以供应内地。
锡矿分为山锡和水锡两种。
山锡又分锡瓜和锡砂两种。
锡瓜的块度好像个小葫芦瓜,锡砂则像豆粒,都可以在不很深的地层里找到。
偶尔还会有这样的情况,原生矿床所含的矿脉露出地表后受到风化和崩解,而形成呈条带状分布的次生矿,可任凭人们拾取。
水锡,在湖南衡州和永州两地产于小溪里,广西则产于南丹河里。
这种水锡是黑色的,细碎得好像是筛过了的面粉。
南丹河出产水锡,居民十天前从南淘到北,十天后再从北淘到南,这些矿砂不断生长出来,千百年都取之不尽。
但是,一天的淘取和熔炼也就不过一斤左右,计算所耗费的炉炭成本,获利实在是不多。
南丹的山锡产于山的北坡,那里缺水淘洗,因此就用许多根竹管接起来当导水槽,从山的南坡引水过来洗矿,把泥沙除掉,然后入炉。
熔炼时也要用洪炉,每炉入锡砂数百斤,添加的木炭也要数百斤,一起鼓风熔炼。
当火力足够时,锡砂还不一定能马上熔化,这时要掺少量的铅去勾引,锡才会大量熔流出来。
也有采用别人的炼锡炉渣去勾引的。
洪炉炉底用炭末和瓷灰铺成平池,炉旁安装一条铁管小槽,炼出的锡水引流入炉外低池内。
锡出炉时洁白,可是太过硬脆,一经敲打就会碎裂,要加铅使锡质变软,才能用来制造各种器具。
市面上卖的锡掺铅太多,如果需要提纯,就应该在把它熔化后与醋酸反复接触八九次,其中所含的铅便会形成渣灰而被除去。
生产纯锡只有这么一种方法。
有的医药书说什么可以从马齿苋中提取草锡,这是胡说。
所谓发现了砒就一定有锡矿的苗头的说法,也是信口胡言。
还想起一件事,瓷器中的金红釉用到了金属锡。
据说,清康熙二十年(1681年)后,在景德镇的瓷器中,又出现了一种金红釉。
这种金红色料的配方据说是从西方引进来的。
它是以二氯化锡SnCl2或金属锡溶入黄金的王水溶液而还原出的一种紫红色锡酸金(Au2SnO3·SnO2·4H2O)。
这种红彩是釉层中胶态金发挥的呈色作用。
锡(石)氧化成二氧化锡
氧化锡的制备方法很多,包括固相合成法、液相合成法和气相合成法三类,每一类又分很多种方法。
当前常用的方法有溶胶凝胶法,共沉淀法,电化学沉积法等。
1、加热法
常温就可以氧化成二氧化锡,锡在空气中表面生成二氧化锡保护膜而稳定,加热下氧化反应加快。
只是锡的熔点只有230度左右,如果超出230度,锡会溶成液体,不太好掌握。
高温下二氧化锡与氢气作用被还原为金属锡。
与CO反应得金属锡和CO2,反应可逆。
制法:由锡在空气中燃烧,或由四价可溶性锡盐与碱作用,也可由金属锡与浓HNO3作用生成β-锡酸沉淀,再经加热、脱水而得二氧化锡。
加热时转化为氧化锡(二氧化锡),氧化亚锡在220℃能氧化成为二氧化锡。
还原的条件很严格,比如用CO/CO2还原,浓度过高会直接还原成金属锡,并且SnO蒸汽压较高,1000℃以上会成气态挥发,因此不能单纯的说多少温度还原。
SnO很难通过SnO2还原得到,工业生产制备SnO工艺也很复杂。
2、
二氧化锡制备方法:
锡的强酸盐,如硫酸锡、四氯化锡、硝酸锡等水解生成锡酸或偏锡酸,在700~800℃下灼烧则生成二氧化锡。
本方法通过蒸馏无水四氯化锡。
将中段馏分进行水解、脱水而制备二氧化锡。
用石英蒸馏器将无水四氯化锡进行蒸馏,弃去低于110℃的前段馏出液,收集高于Chemicalbook110℃的占原料量的70%的中段馏出液。
在中段馏出液中加高纯氨水至溶液呈微碱性,再加入大量的高纯水,搅拌后澄清之,倾出清液。
沉淀用倾泻法洗涤至无氯离子。
将沉淀在水浴上加热烘干,将其移至石英皿中,在马弗炉中温度为800~900℃下灼烧至恒量,取出冷却后即为成品。
氧化锡(化学式SnO,式量134.7)一氧化锡,又名氧化亚锡,外观为暗灰或棕黑色粉末。
熔点1080℃,沸点未确定。
氧化锡不与一般化学试剂反应,不与硝酸作用。
与浓HCl共热慢慢变为氯化物而溶解。
氧化锡以锡石的形式存在于自然界中。
锡石一般为红褐色,呈微粒状或块状,多分散于花岗岩里,是提炼锡的主要矿石。
氧化锡对空气和热都很稳定,不溶于水,也难溶于酸或碱溶液,但能溶于热浓硫酸以及熔融苛性碱和氢氧化钾,微溶于碱金属碳酸盐溶液中。
氧化亚锡化学式SnO,溶于酸、碱,微溶于NH4Cl,不溶于稀碱、氨水和水中。
在氢气中加热还原为金属。
在空气中加热氧化为氧化锡(Ⅳ)。
与Cl2作用生成氯化锡(Ⅳ)。
与硝酸作用氧化生成H2SnO3。
制法:在氯化亚锡水溶液中加入氨水或碱溶液直至酚酞变色,加热煮沸得到沉淀,后者在隔绝空气下干燥而得。
SnO具有还原性,可用作还原剂,制备亚锡盐,由亚锡盐溶液跟氢氧化钠溶液反应生成氢氧化亚锡Sn(OH)2,再加热分解生成氧化亚锡。
锡与卤素加热下反应生成四卤化锡;也能与硫反应;锡对水稳定,能缓慢溶于稀酸,较快溶于浓酸中;锡能溶于强碱性溶液。
溶于盐酸或稀硫酸生成亚锡盐,溶于浓的强碱溶液生成亚锡酸盐。
高温下与氢气作用被还原为金属锡。
二氧化锡同时是一种优秀的透明导电材料。
它是第一个投入商用的透明导电材料,为了提高其导电性和稳定性,常进行掺杂使用,如SnO2:Sb、SnO2:F等。
由亚锡盐溶液跟氢氧化钠溶液反应生成氢氧化亚锡Sn(OH)2,再加热分解生成氧化亚锡。
有还原性,用作还原剂,制备亚锡盐,还用于电镀和玻璃工业。
这么看,满清时代的金红釉虽然说成是从西方引进的,实际上当时的欧洲却不懂金属锡,这就不大可能从西方引进的了。
再看德国人延斯•森特根在《火焰中的秘密:从炼金术到现代化学》的“天国里的空气”一章中写了有关电池的内容:
“十九世纪初期汉弗莱·戴维(1778—1829)成为英国科学界的领军人物。
他在化学上的名声最初建立在笑气研究上。
虽然时至今日笑气在英国还仅作为麻醉剂使用,不过戴维在其他研究上也有颇多建树。
他在化学上最杰出的贡献在于成功将电流用于物质研究。
意大利化学家亚历山德罗·伏特(1745—1827)发明了一种方法,通过将不同金属组合在一起成功产生了稳定可用的电流。
换句话说,他研制出了电池。
戴维则出神入化地把电池运用在了化学研究中。
他把正负极插在了所有可能和不可能的物质上,观察接下来会发生什么。
通过不断尝试新物质,戴维在这个过程中有了惊人发现,他在电流中发现了一种不同寻常的新化学物质。
他通过电解不同的盐,得到全新金属钠、钾,以及后来的钡、钙、镁和锶。
和大家已知的金属特点一样,这几种金属呈灰白色,闪着金属光泽。
”
在这个故事里,已经说明西方不可能是电流电池电解原理的发明者。
为什么会这么说呢?
因为,虽然故事里“伏特发明了电池”,可是他却不懂电解液可以产生置换反应从而镀金属啊!这是故事里另一个人发现的,既然伏特都不懂电解液,怎么想到“发明电池”呢?
并且,故事里的伏特采用的办法并不能产生电流变成电池,因为组合金属之间缺乏产生电流的介质,即电解液。
也就是中国古代的湿法炼丹或水法炼丹要用到的汞齐剂。
当然,汞齐剂可以换成其他水性液体,至少得要有东西让金属之间产生反应,不是吗?
可是,很显然故事里的伏特不懂,戴维也不可能懂,更重要的是这又是一件西方倒着发展的案件。
它们从来不懂镀金属工艺啊!
故事里它们是通过电池电解以后才知道可以置换出来金属,就说明它们从来没有过电解液这种东西!
2020年5月,珍·布罗克斯(Jane Brox)著《光明的追求:從獸脂、蠟燭、鯨油、煤氣到輸電網,點亮第一盞燈到人類輝煌文明的萬年演進史》的第六章“电力生活”写道了这个伏特电池装置是什么样的,我们来看:
“十八世纪后期,意大利的亚力山卓·伏特(Alessandro Volta)对路易吉·伽伐尼(Luigi Galvani)的实验理论提出质疑。
伽伐尼认为黄铜钩卦在铁架上的青蛙会抽搐,是动物本身带电所引起的。
而伏特则认为,抽搐是黄铜和铁之间接触产生的电多引致的现象。
伏特创造出第一个现代电池、证明了自己的理论。
伏特在一八○○年写给伦敦皇家学会的一封信中说明道:
我用直径一吋的几十个铜、黄铜,或好一点以银制的小圆板和小圆盘,当作实验用的硬币,另外还有相同数量、形状和尺寸的锡板,或用上好一点的锌板......我准备充足的纸板或布料盘......能够吸收并保留相当多的水分.....我通常先把一个金属板水平放在桌子或其他基座上,比如先放了银盘,然后再放上锌板,在锌板上接着放上湿润的纸盘,然后有放了银盘,紧接着是锌版,然后是我弄得很湿润的纸盘,我继续放下去......始终朝着一个方向堆叠......意思是,我依次用这样的组合,立起一个够高也足以保持直立的圆柱。
注167.
只要冶铁和各种金属之间的电化学持续相互作用,电就会持续存在。
伏特创造了持续且连续的电流。
”
(注167:Alessandro Volta,quoted in Edwin J. Houston,Electricity in Every-Day Life,vol.1(New York:P.F.Collier &Son,1905),pp.347—49.)
这里没说用到溶液作为电池产生電的介质呢,不过,提到了锌板,时间变成了1800年了。
其实,文中所说的伏特电池并不能产生电流,也就变不成电池的哦!因为没有电解液,水是不行的,至少得是盐水呢,可是看文中所写伏特实验并没有这么写。
也没有提到其中要用到金属导线来导电这一事,这么说的话,等于西方伏特是没有办法发明电池的了。
在国内的介绍里,我们可以看到据说西方的伏打在1799年也是使用金属板来发电的,其中也用到了锌板,却清楚的写了用盐水作为溶液,这点跟西方人自己写的书籍不一样呢,中国人写的比西方人更清楚正确,挺可笑的啊!
图 1799年,伏打把一块锌板和一块银板浸入盐水,发现两者导线有电流通过。
1851年的《博物通书》第三章电器五金器提到了“五金”,以及其用法是最早的蛙腿通电实验,证明蛙腿、蚱蜢腿也有电:
“五金为电气隐者,而用之为引,却易。
如银与铅,皆无味者。
而以片银置舌上,以片铅置舌下,含之。
即有咸味且略觉热。
又如割一蛙腿,去皮不去骨,置铜板上。
再以片铅,一头置腿上,一头置铜上,此腿即挣动起来,或用蚱蜢腿,亦如之。
见第16图,甲是蚱蜢腿,乙是铜板,丙饼是铅片。
凡此皆五金电器所为也。
”
“五金”一词的来源
据考证,“五金”一词最早出现在东汉时期,一本记述春秋战国时期的著作《吴越春秋》,其中就出现了“五金”这个词——《吴越春秋》四《阖闾内传》:“臣闻越王元常使欧冶子造剑五枚,……一名湛卢,五金之英,太阳之精。
”按《汉书·食货志》上“金、刀、龟、贝”注:“金谓五色之金也,黄者曰金,白者曰银,赤者曰铜,青者曰铅,黑者曰铁。
;
根据《现代汉语词典》给出了进一步的解释,指金、银、铜、铁、锡这五种金属。
五金:是指古代炼丹的五金。
分别:金 银 铜 铁 锡
除五金还有,还有八石、三黄,砒霜水银,都是古代炼丹用到的。
1851年的《博物通书》第三章电器五金器:
“至于制器之法。
其一见第17图。
连排木箱数口。
箱类左边倚铅板一块,如乙。
右边倚铜板一块,如甲。
中间置酸药少许,如丙。
其酸药微化左铅,发出电气,交右铜板,左铅为减,右铜为增。
而第一箱右铜之电气又透入第二箱左边之铅,如此递相交传,则首箱之左铅为甚减,而末箱之铜为甚增。
见十八图。
以铜线一条连首箱之左铅,如戊,一条连末箱之右铜,如丁。
两线端相遇,即透出声光,令人惊起,与上玻璃器同。
”
这里显示了电流反应有声光发出,其实,也是原电池,其中产生的置换反应,更是镀金属工艺。
铜锌原电池气泡反应
铜表面气泡来源不可能是铜与稀硫酸反应,而是锌丢失的电子同遇到溶液中的氢离子发生了反应:
可以推知锌流出电子,在流经铜导线时,将电子转移给铜四周的氢离子。
如果,在做铜锌原电池(稀盐酸为电解质)时铜板锌版同时冒气泡,说明铜板或锌板不纯。
铜的一端:铜得到电子,表面有氢气生成。
锌的一端:锌是跟稀盐酸反应生成氢气。
锌被氧化丢掉的电子会通过外电路传递到铜电极。
所以应该是锌与稀盐酸溶解而没有气泡。
图 铜在氢的后面,故铜不能在酸中置换氢
如果是铜锌两极上都产生气泡,那就是锌片、铜片不纯了,自身形成原电池,所以也有气泡生成。
(一般的黄铜、青铜等都是含铜的合金。
)
分析到这里,好像最早的电池、发电机,发现电气命名“电气”的都只能是中国人哟!
值得一提的是,道教水法炼丹,开启了宋朝水法炼钢技术的先河。
以“炭烧石胆使作烟”来获取硫酸的方法,打破了“世界最早记录”
从炼丹中还认识到金属互相“转化”的功能。
如西汉的《淮南万毕术》说:“曾青得铁则化为铜”。
葛洪进一步观察到“以曾青得铁,铁赤色如铜……外变而内不化也”。
南北朝时期陶弘景更把实验扩大到硫酸铜以外,发现鸡屎矾的性质和曾青相似,可以用来“合,(制造)熟铜”。
这一发现后来得到发展,成为湿法炼铜的起源。
正是因为有了这些经验及成就,才有了如陶弘景所说的:“水银,能消化金、银使成泥,人以镀物也”。
这一铜镜制造及抛光技术的出现,又是道教对人类文明的一大贡献。
还有一点是用“酸药”来融解金属,道教炼丹家常常使用酸药苦酒来炼丹,还有多次用“水银”来做电解液中介产生电流,这属于水法炼丹。
根据所知中国冶炼金属中使用的技术,水法冶炼的金属基本利用的是置换反应,也是镀金属工艺的来源。
因此,我们可以知道,想要置换反应获得提纯金属,应该是以水法为止,不管是胆水,还是液态水银汞,这是人们在自然界首先发现利用的水法冶炼技术。
如果,要模拟这种现象同样来提纯冶炼金属,那么也应该想办法溶解金属,那么,就需要获得能够溶解金属的液体,在中国是有酸性——醋的,然后以此酸性液体继续发展,就是强酸水了。
要知道,“酸”和“碱”这是两个汉字,汉字的出现,就是中国人已经认识了这两个性质的东西,才会命名区别这两者。
不认识不知道“醋”是如何产生的西方,也没资格说它们知道电镀工艺,因为它们连冶炼金属的技术都不可能知道,不学习不请中国人,它们只会一无所知。
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