玄機子的到來,如同在工坊本就熾熱的研發爐火中,投入了一劑高效的催化劑。他不僅帶來了系統的煉丹(化學)知識和天文算學,更以其嚴謹的治學態度和豐富的實踐經驗,迅速成為了研發體系的核心大腦。
在與林凡進行了多次深入的長談,系統瞭解了林凡超越時代的化學觀念(元素、原子、化學反應方程式雛形、酸鹼概念等)後,玄機子深感震撼,同時也明確了一個方向:想要將許多構想變為現實,尤其是那些涉及更復雜物質轉化、更高純度要求的領域,他們需要一種更基礎、更強大的“化工之母”。
“公子,”一日,在專門為玄機子擴建的獨立實驗室內,玄機子指著林凡繪製的一張簡陋的“化工原料樹狀圖”,“依您所言,許多更精妙的物質製備、金屬處理、乃至……一些特殊用途的材料,都離不開一種強酸。硝石(硝酸)雖有一定酸蝕之性,但製取不易,且不夠穩定劇烈。您提到的這種‘硫酸’,性極猛烈,能蝕金鐵,更能催化眾多反應,實乃關鍵之關鍵!”
林凡點頭,硫酸確實是現代化學工業的基石。有了它,可以製備硝酸、鹽酸、化肥、炸藥、染料、蓄電池……可以說,點亮了硫酸,就點亮了近代化學工業的一大片科技樹。
“道長所言極是。硫酸製備,原理並不複雜,可用硫磺或黃鐵礦(FeS?)燃燒得二氧化硫(SO?),再使之氧化並溶於水即成。難點在於如何連續、穩定、相對安全地生產,以及收集那具有腐蝕性的酸霧。”
玄機子撫須沉吟:“硫磺燃燒得‘嗆人之氣’(SO?),貧道煉丹時常見。若將其匯入一密閉容器,並設法使其與水汽、空氣充分接觸,或可生成酸液。只是這容器材質……”
“鉛。”林凡吐出兩個字,“鉛耐硫酸腐蝕。我們可以嘗試建造小型的‘鉛室’。”
“鉛室法……”玄機子眼睛一亮,“妙!鉛性軟,易於加工成密閉容器,且確能耐受許多酸液侵蝕。只是,如何使那‘嗆人之氣’在鉛室內充分轉化為酸?單純的混合恐不充分。”
“需要催化劑。”林凡在紙上畫了一個簡單的示意圖,“在鉛室內懸掛一些硝石(硝酸鉀)或硝酸溶液。二氧化硫、水汽、空氣在硝石(分解產生氮氧化物)的催化下,能更快地生成硫酸。生成的酸液從底部收集。”
玄機子盯著圖紙,腦中飛快地推演著物質變化的可能過程,結合他以往煉丹時觀察到的類似現象(如硝石與硫磺混合燃燒的劇烈反應),越想越覺得可行。
“可一試!”玄機子果斷道,“所需材料,鉛板、硫磺、硝石、陶製或玻璃導管、冷凝裝置……工坊內大多可尋或可制。唯鉛板需專門熔鑄。”
“我即刻安排。”林凡毫不遲疑。
一個高度保密的“特種化工專案組”迅速成立。由玄機子總負責,林凡提供核心原理和關鍵設計思路,並從玻璃工坊、鐵器工坊抽調了數名最可靠、手最巧的工匠參與。場地就設在玄機子實驗室旁新建的、帶有完善通風和排水設施的石砌工棚內,外圍由趙虎親自安排最忠誠的隊員日夜把守。
接下來的日子,工棚內時常傳出硫磺燃燒的刺鼻氣味,以及金屬加工、陶土燒製的聲音。失敗是家常便飯:鉛板焊接不密導致洩漏;氣體混合比例不當,反應效率低下甚至無法進行;冷凝收集裝置設計不合理,酸霧逸散,嗆得人眼淚直流;甚至有一次因操作不當,少量混合氣體在管道內發生輕微爆燃,幸未造成傷亡。
每一次失敗,玄機子都親自記錄現象,與林凡和工匠們反覆討論,調整方案。這位曾經的道門高人,此刻完全沉浸在“格物”的樂趣中,不厭其煩,精益求精。他深厚的化學直覺和實踐經驗,在解決具體問題時發揮了巨大作用。
終於,在經歷了十餘次重大改進和無數次微調之後,一套由小型燃燒爐、鉛製反應室(內懸硝酸潤溼的填料)、陶瓷導氣管、鉛製冷凝管和耐酸陶罐組成的、簡陋卻完整的“鉛室法硫酸製備裝置”,在工棚內安裝完成。
測試當日,氣氛緊張而肅穆。
玄機子親自檢查了最後一遍所有介面和閥門,確保密封。參與的核心工匠們各就各位,臉上混合著期待與忐忑。林凡和錢謙站在安全距離外,屏息凝神。
“點火。”玄機子沉聲下令。
燃燒爐內,硫磺開始燃燒,產生淡藍色的火焰和刺鼻的二氧化硫氣體。氣體透過預熱管道,被匯入溫度適宜的鉛室。鉛室內,懸掛的硝酸填料提供了必要的氮氧化物催化。空氣和水蒸氣(透過專門設計的噴霧口引入)按比例混合進入。
所有人都緊盯著鉛室出口連線冷凝管的觀察窗。起初,只有淡淡的白霧(二氧化硫和少量酸霧)飄過。
時間一分一秒過去。
突然,負責觀察的工匠低呼一聲:“凝了!有液滴了!”
只見冷凝管較冷的部位,開始凝結出無色、油狀的液滴,緩緩向下流動,滴入下方承接的耐酸陶罐中。
一滴,兩滴……逐漸連成細線。
“收集酸液!”玄機子聲音帶著一絲顫抖。
工匠小心翼翼地將最初流出的少量液體(可能含有雜質)單獨接取,待液流變得清澈穩定後,才將導流管接入正式收集罐。
淡黃色、略顯渾濁的液體,帶著特有的黏稠感,流入陶罐。空氣中瀰漫的刺鼻氣味,此刻彷彿都帶上了一絲成功的喜悅。
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