趣话化学史以铁换铜不生火一样炼铜

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上一期我们说的是在铁器时代,人们通过不断改进冶炼炉,最终提高了炉温,最终把铁熔化,于是得到了铁,自此,藏在在地壳中更加丰富的元素铁进入了人们的生产生活,进而完全取代青铜器,大大地提高了社会生产力。祭祀用铜烛台文物铜镜古代货币铜钱然而,被铁替代的铜绝不是因为无用退出人们的生活,相反,由于它更加珍贵,逐渐成为了一些祭祀用具、奢侈品的制造材料,也是重要的古代货币的制作材料。然而,通过传统的冶炼方法需要生火,需要耗费大量的人力物力。那么,究竟怎样做才能用更小的成本得到更多的贵金属呢?自从私有制建立以来,几乎所有的人都会有发财的梦想,并且也有人幻想能有一种宝物,能收敛天下的财富,他们为此起名“聚宝盆”。然而,事实上,自然对人是公平的,想要获得更多财富,只有辛勤的劳动。人们对财富的梦想——聚宝盆自青铜器时代之后,因为社会生产力的不断提高,使得一部分人可以从劳动中解放出来,他们就是人类社会中的贵族王公。他们中就有一些人有了更多的思考问题时间,进而做出许多学问,有些思想流传至今,这些人也就被载于史册。中国历史进入西汉的时候,正是铁器时代发展的起始阶段。加上自汉高祖刘邦以来,经过几代君王的努力,到了汉武帝时期,国库充盈,社会生产力也极大地发展。此时,有一位诸侯王,面对自然充满了无数好奇,于是广招贤士,对各种学问研究探讨,并结合先秦百家争鸣时期的各派学说,编撰了一部杂家巨著《淮南子》,他就是史上有名的淮南王刘安。刘安在古代可以算得上是一位了不起的科学家,相传他是豆腐的发明者,也是第一个实验热气球升空的实践者。淮南王刘安后人整理汇编的《淮南万毕术》辑本在《淮南子》中,有一本专门谈及自然现象的书,又称《淮南万毕术》。然而,由于战乱、天灾人祸等各种原因,这本书到了隋朝就已经失传了,现存的《淮南万毕术》是经后人根据各个历史时期人们所引用、整理得到的一部分内容而汇编的辑本。书中就谈到了一种现象,即“曾青得铁则化为铜”。曾青浸入硫酸铜溶液的铁的表面这里,曾青就是天然存在的水合硫酸铜,又被成为胆矾、蓝矾。硫酸铜是溶于水的,因此天然的曾青是很容易因为雨淋而溶解,从而成为“胆水”。在雨过天晴之后,来不及等待泥土干燥,矿工、农民就得拿着工具去劳动。他们不知道曾青有什么作用,但当铁制的工具不断和渗满胆水的泥土接触后,细心的人们惊奇地发现,接触过土的铁器表面泛出红光,这不就是铜的颜色吗?长久的观察与实践,终于引起了淮南王刘安的门客的注意,于是记下了这一句:“曾青得铁则化为铜”。铁置换铜的简单化学反应表示事实上,发现自然现象只是人类认识世界的开始,起初这个发现并没有引起人足够的重视。到了晋代,炼丹术士葛洪再一次在其著作《抱朴子内篇·黄白》中记载了这一现象。又过了一百多年,南北朝的炼丹术士陶景弘又记载,鸡屎矾碱式碳酸铜或碱式硫酸铜)和醋一起再涂在铁上,也可以显出铜色。因为不论是碱式碳酸铜还是碱式硫酸铜都不能溶于水,但可以溶于醋酸。这一发现无疑拓宽了人们对铁置换铜的眼界,可以说是一次认知水平的进步。再通过反复的实践和观察,期间经历了唐朝和五代的更迭,到了宋代,终于有了成规模的湿法炼铜工艺。宋代湿法炼铜家张潜宋代湿法炼铜家把湿法炼铜写成《浸铜要略》并献给朝廷,当时的宋哲宗非常重视并大力提倡,最终成规模地进行湿法炼铜。湿法炼铜草图和今天湿法炼铜不同,古人是把铁片或铁粉投入胆水中,经过浸取,最终蓝色褪去,胆水不断变成草绿色,即硫酸亚铁的颜色。人们通过观察水颜色的变化,最终倒掉硫酸亚铁溶液,把得到的铜末收集,再拿去熔化,打造各种铜器。湿法炼铜今天看来是一种置换反应,期间经历了电子的传递。然而当时的人类并没有意识到,这种变换,通过一定的装置反应,还会产生电流。这种装置也很简单,只要找到两只容器,一只容器内装上硫酸锌溶液,另一只烧杯装上硫酸铜溶液,两只充满溶液的容器只要一根装满饱和食盐水的U型管相连接,另外在两只容器中插入金属板,两只板用金属导线相连,就可以产生电流,这实际上是一种化学能转化为电能的能量转换方式。电池的原理图事实上,对于电的发现历史很早,但应用却一直到近代在西方才有了发展。因此,在影视作品《寻秦记》中,当时的人不知道“硫酸铜”、“电池”等概念也不足奇怪了。关于电池的介绍,笔者将在后续的相关方面中给大家详细解说。做不出电池的项少龙满面愁容有了湿法炼铜,大大的提高了铜的纯度,同时也使人们的眼界拓宽。随着铁器时代的不断发展,社会积累的财富不断增加。铁器的大规模使用,社会生产力的不断提高,促进了社会形态的变化。最终,以秦始皇统一六国为标志,中国进入了长达两千多年之久的封建社会形态。在封建社会时期,君主的权力至高无上,他们拥有着无限的财富和极为尊贵的地位。在这种情况下,君主们都在祈盼两件事,第一件就是长生不老。秦始皇统一六国之后,不断派人四处寻找能够长生不老药,到了汉朝,炼丹术在中国悄然兴起,而且一直贯穿整个铁器时代。君主们祈盼的第二件事,那就是如何得到更多的财富?于是就有人在想,如何能做到点石成金,把漫山遍野都是的石头变成珍贵的黄金?因此,在没有化学知识的铁器时代,关于如何获得长生不老药和点石成金术的摸索在进行。他们到底会不会成功?他们最终所经历的一切,对萌芽状态下的化学有什么作用呢?敬请大家



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