水為酸堿之母

學了化學的人,都知道酸跟堿會發生中和反應,中和反應的中心產物是水。怎麼又說水為酸、堿之母呢?

按中學化學課本介紹,有關酸、堿的知識說:酸的分子中都含有氫原子,酸是電離時,電離出的陽離子,隻能是氫離子的化合物。堿的組成中,都含有氫氧根原子團,堿是電離時,電離出的陰離子,隻能是氫氧根離子的化合物。酸、堿發生中和反應的實質,就是酸中的氫離子和堿中的氫氧根離子結合成水分子。

要說酸和堿反應會生成水,這事人人信,要說酸和堿又都是水發生反應後的產物,這能讓人信服嗎?

首先讓我們從曆史上的故事說起。

古代,煉丹和煉金的術士們,在沒有明確目的的情況下,收集自然界所能提供的東西,從山穀裏撿起形形色色的石頭,從海邊鏟起含鹽的沙子,從樹上摘下果子和樹葉,從宰殺了的動物身上取出內髒、割下皮肉,然後不外乎用水浸泡,用火熏、煮、蒸、烤,看看能不能得到他們煉丹或煉金時有用的東西。結果誰也沒煉成丹,煉得金。倒是他們從無數次的操作中,經過總結,得到了一些自然界沒有的東西,如硫、汞、鉛、鋅、鹽酸、硝酸、硫酸、熟石灰、火堿等。他們一沒有完善的設備,二沒有係統的化學知識。得到的那些物質,都隻能是粗製品有的甚至是多種成分和在一起的混和物。製備的配方和操作過程,很不固定且極為守密,一代人和一代人之間為麵授,很少有文字傳世,有限的幾本書,多數是後人看不懂的隱語和符號,但可以肯定的是,用現在的化學原理來推測,當時的那種做法,是會得到上述的那些物質的。

在我國,淵源遙遠的本草學,後寫入“本草”的各期著作中,載有現在所謂的各種單質,氧化物、正鹽、複鹽、堿式鹽、酸和堿等無機物,其數不下上百種,有的著作中,還詳細描述了製作過程,或生產的配方。當時,他們分別將這些物質起了名字,有些至今還在化學中沿用不誤,或當著一般的俗稱在民間流傳。

在國外,較早發展起來的近代化學,比較完整的繼承和發展了,起步較晚而又成果較多的“煉金”術中,真正的化學知識。十五、六世紀時,主要幾種無機酸、堿,已形成一定規模的工業生產,為當時冶金、染織、製藥提供了必需的原料。

酸中之祖的硫酸,最早是怎樣生產出來的呢?在國內的文獻中,找不到有關的資料,在我國明清之間(十七世紀中),有一本叫《物理小識》的書中,記有“青礬廠氣熏人,衣服當之易爛,栽木不茂”的話,不知青礬是指現在的什麼,青礬廠可能是加工青礬的作坊,青礬廠氣則肯定是酸性氣體,由於當時加工的物質不是礬就是鹽也許是硝。現在的硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽,古時一般分別叫做“礬”、“鹽”、“硝”,可知這種酸性氣體是硫的氧化物,或是氯化氫,或是氮的氧化物的可能性很大。當時的硫酸鹽都是天然產物,人們又不認識硫的氧化物。在這一水平上,利用硫酸乃至生產硫酸的事是不會發生的。

在國外,十六、七世紀,已開始有了硫酸生產,他們是用幹餾硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O綠礬)的方法生產的,硫酸亞鐵中有結晶水,這樣的硫酸亞鐵在幹餾時,生成紅色的粉末氧化鐵以外,還能得到硫酸、亞硫酸的混和液體,再加熱這種液體,揮發掉二氧化硫和大部分水後,得到一種粘稠的油狀液體,當時叫做“礬油”。