乙烯到底有多么的重要,趙信當(dāng)然是清楚,他是化工產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ),沒有乙烯,后世無數(shù)的化工塑料科技樹,就無法構(gòu)建。
能夠從完全沒有接觸過的有機物之中,找出一個還算是可行的實驗的方法,趙信也很高興,特別它的產(chǎn)物還是乙烯的時候。
想法很美好,可是現(xiàn)實很骨感,化學(xué)如果這么容易,那就不會有眾多科學(xué)家投入,研究才最終的奠基。
趙信大學(xué)的專業(yè)不是化學(xué),他甚至因為考古的關(guān)系,已經(jīng)把化學(xué)丟在一邊,超過了9年的時間,能夠記憶那么多的化學(xué)分子式和實驗,多虧了在中學(xué)時間,奠定的扎實根基,可是這些也就是學(xué)校里面的基礎(chǔ)知識的,而不是一個理論,指望憑借著這個,就自動的把化學(xué)深入,按時不可能。
高分子化學(xué),還有離子化學(xué),這跟中學(xué)的傳統(tǒng)化學(xué),這是兩個截然不同的領(lǐng)域,甚至中學(xué)化學(xué)的一些理論,到了更高的層面,那就是錯誤的。
此時此刻,趙信并沒有想太多,當(dāng)負(fù)責(zé)實驗的人員,把濃硫酸和高純度的酒精,混合在一起的時候,沒什么用處,混合之后,沒有什么反應(yīng),也沒有生成物。
趙信親自參加了這個實驗,在卡牌系統(tǒng)的觀測之下,實際上,是有乙烯產(chǎn)生的,不過這個數(shù)量太過微小,幾乎可以忽略不計。
類似的反應(yīng),實際上,是在自然界廣泛存在的,氧氣跟鐵不反應(yīng),這是中學(xué)化學(xué)之中說的,可是鐵生銹,這就是鐵跟氧氣直接的反應(yīng),不過是這個反應(yīng)非常的微小,必須在的長期的時間之中才能夠完成。
這個反應(yīng)過程當(dāng)然不會如同生銹那么的久,要積年累月,可是眼下的這么一個燒杯的物質(zhì),要完全反應(yīng)結(jié)束,最少也需要好幾天,甚至是更長的時間,這樣緩慢的速度,并不是趙信愿意看到。
就如同潮濕的環(huán)境和水,可以加快鐵生銹的過程,這是一種催化劑,或者是環(huán)境因素,趙信所要尋找的,是一種可以大量生產(chǎn)化合反應(yīng),或者是為這個反應(yīng)提供催化劑,合適的環(huán)境之類,而不是現(xiàn)在,這樣離子狀態(tài),甚至是產(chǎn)出微小的反應(yīng)。
可惜,他不知道,整個實驗到底要怎么做,是加入催化劑,還是別的,在仔細(xì)考慮了之后,決定加熱。
在化學(xué)反應(yīng)之中,加熱是很常見的一種方式,甚至到了后世的化工生產(chǎn),高溫高壓,也是常用的反應(yīng)過程。
高溫可以提高物質(zhì)的活性,讓他們更加具備氧化性能,很多的物質(zhì),在常溫之下,很難被氧化,可是一旦加熱,就可以,這就是熱帶給了物質(zhì)比較強的氧化作用,而最極端的,就是燃燒。
一場大火,可能在最初的時候,只是煙頭點燃了紙屑,可是當(dāng)紙屑引燃其他的東西,特別是一些化學(xué)物品被點燃了之后,爆發(fā)出來的溫度,幾乎可以燒滅一切,一些大火之后的場景,整個樓房,無論是玻璃,鋼筋,還是其他的東西,甚至連磚頭,都被燒掉,剩下的只是一片殘磚片瓦。
趙信記得,在加熱的時候,乙醇和濃硫酸的活性也會增加,比如說,濃硫酸跟鐵的反應(yīng),本身是一種鈍化的反應(yīng)過程,可是一旦鐵是鐵粉,加熱和攪拌的前提下,是可以反應(yīng)。
溫度,是一個重要的指標(biāo),定海軍目前,已經(jīng)擁有了比較精確的測量溫度的設(shè)備,溫度計。
在有了玻璃之后,溫度計的制造,已經(jīng)不存在問題了,無論是酒精溫度計,還是水銀溫度計,都不存在問題,趙信在選擇了之候,做出了水銀溫度計。
玻璃跟水銀的結(jié)合,確定了0度和100度這個很明顯溫度,就可以對溫度進(jìn)行劃分了,然后制作出溫度計。
趙信沒有選擇卡式溫度,而是選擇攝氏溫度,因為攝氏溫度是人類生活最常用的這個區(qū)間。
攝氏溫度的確定,有兩個最基本的點,他主要是來衡量水的三態(tài)。
冰水混合物為零度,這個實際上,是水的凝固點,也就是說,低于零度,水就會結(jié)冰。
滾水則是100度,高于100度,水就會沸騰,就會從液態(tài)的水,變成水蒸氣。
這是自然界之中,就會出現(xiàn)的自然現(xiàn)象,可以通過測算得到,哪怕是沒有外力的幫助,最多一年的時間也可以完成,只要在冬季之中,在嚴(yán)冬之中,找到冰塊,然后跟水混合,達(dá)到冰水混合物的程度,就可以確定零度。
100度,就更加的簡單了,把一壺水燒開,在瘋狂沸騰的水之中,這就是100度的溫度,除非燒干了,否則一直都是這個溫度。
趙信當(dāng)然不會等一年的時間,或者是到冬天,硝酸的制作完成,還有大量的硝石,他們是一種天然的冷卻劑,在沒有壓縮機的時候,硝酸制冰成為了最簡單做冰的方法,在后世,六七十年代的時候,在沒有大量冰箱冰柜的時候,硝酸制冰的冰棍工廠,在中國廣泛的存在。
只要硝酸制作出一些冰,然后在水中加冰,形成冰水混合物的狀態(tài),就是零度。
只要有一個密閉的,均勻的玻璃管之中,把氣體抽掉,就形成了一個簡單溫度計,而在不同溫度之下,水銀會發(fā)生熱脹冷縮,熱脹冷縮的水銀,水形成不同的高度,零度是一個位置,100度是一個位置,然后進(jìn)行等分,在等分之后,就是0度到100度的溫度計。
均勻的玻璃管,也不止是一個位置,按照這個刻度,進(jìn)行更高溫度的刻畫的,這個是最簡單的物理特性。
趙信不知道,水銀溫度計的測量極限,但是預(yù)計,300度以內(nèi)是可以的,無法作為冶煉用的溫度計,卻可以日常使用,類似簡單的加溫,也是可以的。
最終,定海軍的水銀溫度計,他的溫度范圍,被定為零下20度到的280度,差不多300度的空間,這些也是常用溫度的空間。
用濃硫酸做脫水,溫度當(dāng)然不可能太高,趙信已經(jīng)記不得硫酸的沸點是多少,但是280度最好不要超過。
實際上,趙信還不專業(yè),后來通過研究知道,水銀極限溫度,是347度,這個也是濃硫酸氣化的臨界點。
在目前,簡單的加熱的,用水銀溫度計已經(jīng)可以了,更高級別的溫度計,暫時沒有做出來,實際上,最需要高級溫度計的,是煉鋼廠,溫度對于煉鋼的影響非常大,有時候,一個合理穩(wěn)定的溫度,可以讓鋼的質(zhì)量提升好幾個檔次,目前,只能夠在熟練的技術(shù)工人的幫助下,用目測的方法。
溫度計是實驗室常備的東西,哪怕這一次,動用的有些多,也找到了40多個,然后就是接下來的實驗。
不同的溫度計,插入到瓶子之中,然后開始加溫的過程的,溫度在緩慢的提升,不同試劑瓶,混合的酒精和濃硫酸的比例是不同的,可以從中間,找到比較合適的配比,然后,就是加熱的溫度。
化學(xué)反應(yīng)就是這樣,失之毫厘謬以千里,往往一丁點的不同,最終的反應(yīng)結(jié)果,就是另外的一個程度了。
這個時候,其他人是沒有辦法,因為對于乙烯,整個定海軍的研究,并不深入,偶爾趙信通過卡牌系統(tǒng),制造出來的乙烯,也用于基礎(chǔ)性能的測試,他們沒有一個測量產(chǎn)出的方法,畢竟乙烯是氣體,還是他們不熟悉的氣體。
趙信可以,卡牌系統(tǒng)的出色的性能,可以讓他一個人在實驗室之中,就把握到的眾多反應(yīng)的效果,他把人都給趕出去,自己一個人在這里,他一個人可以盯住最少40個實驗,直覺告訴他,他的思路是正確的,今天就可以出結(jié)果了。
空蕩蕩的實驗室之中,一個個密封的玻璃瓶,在酒精燈的加熱之下,酒精跟濃硫酸的混合物開始逐步的加熱,看起來沒有太多的變化,可是在溫度計上面,卻是不同的溫度指示。
加熱這種方法,是正確的,在加熱之下,無論是濃硫酸,還是酒精,他們的活性都顯著的增加,乙烯的產(chǎn)量開始增加,不過這個增加的速度并不快。
趙信很清楚,他不能著急,化學(xué)反應(yīng)就是這樣,在很多時候,并不是一個遞增的關(guān)系。
沒錯化學(xué)反應(yīng)就是這樣的,在多數(shù)時候,會相對比較平靜,一旦達(dá)到了某個數(shù)值,進(jìn)入到某種反應(yīng)的活躍區(qū)域,就會加快反應(yīng),趙信加熱的過程之中,就是找到這個活躍的區(qū)間。
或許找不到,或許不是加熱,在沒有別的催化劑的前提下,趙信只能夠選擇這個最簡單的方法。
不過很幸運的是,這個方法并沒有錯,因為伴隨著溫度上升到100度,效率大大的增加了的,乙烯產(chǎn)生的絕對速度,雖然還是比較的微小,可是相對于最初來說,已經(jīng)增加了好幾倍。
這代表著,方向的正確,趙信此時,不用做任何事情,只用等待的,果然,當(dāng)溫度達(dá)到165度以上的時候,乙烯開始大規(guī)模的產(chǎn)生,并且短時間,增加到了一個的較高的程度,而當(dāng)這個溫度達(dá)到170度,達(dá)到了峰值。
趙信明白了,這個反應(yīng)要求的溫度,就是170度,這是一個最完美溫度,他開始控制溫度,讓溫度在169到171之間,緩慢的變動,乙烯可以大量的產(chǎn)生了。
實驗成功了,這是一個很簡單的實驗,實驗的原料和實驗的產(chǎn)品同樣都是有機物,主要借助著濃硫酸天然的脫水作用,生成的同樣是有機物。
這種合成,不能夠稱之為真正的合成,有機物的合成,是從無機物到有機物,而這個,只是一個正常的反應(yīng)。
不過,對于定海軍來說,意義巨大,酒精,那是一種飲料,也可以用做常用的原料,只不過趙信沒有他的運用方法,而制作乙烯,將會成為第一個。
趙信在完成了這個實驗之后,把原料的比例和濃度,還有這個溫度指標(biāo)都提交給了實驗室的人員,這是一個非常不錯的實驗,簡單并且生產(chǎn)量大,如果不追求大規(guī)模的生產(chǎn),僅僅依靠著這個,就可以讓定海軍擁有最基礎(chǔ)的化工原料。
接下來,就是更大范圍的實驗,定海軍用有這個實驗的原料,同樣的,有溫度控制的方法,放大的實驗,會讓整個原料的數(shù)量,從一個小小的燒杯,增加到一個30升左右的容器,然后加熱的東西,會變成爐子。
這個實驗,不存在變色,或者其他不溶于水的反應(yīng)物,他只是有最終的氣體的產(chǎn)生,不必追求透明,可以用不透明的容器,只要收集氣體就好了。
這個氣體收集的過程,并不好過,趙信準(zhǔn)備了一些氣體鋼瓶,定海軍出色的鋼鐵合金,讓一些高壓鋼瓶生產(chǎn)出來比較的容易,在常溫之下,當(dāng)不停的給鋼瓶加壓,向里面灌輸乙烯,卻沒辦法變成液體。
趙信就明白了,乙烯的臨界壓力比較的高,高在,還有溫度這一項,在有了硝酸和硝石之后,冷藏成為了可能,在夏天也能夠大規(guī)模的制作冰雪,可以保持較低的溫度。
乙烯的臨界溫度并不低,在降低到一定的溫度之后,它就液化了,可以保存在鋼瓶之中。
這個簡單的實驗,整個實驗的過程很簡單,沒有什么催化劑,也沒有什么復(fù)雜的溫度壓強,只是一個加熱,把混合溶液,加熱到170度左右,就可以大量持續(xù)的產(chǎn)生乙烯,只不過要裝這些東西很復(fù)雜。
加壓的方法,超過了鋼瓶的最大承受能力,再加上定海軍也沒有足夠的能力,給與足夠的壓力,那么選擇低溫是唯一的選擇。
在沒有科學(xué)的測量儀器,對于有機物之間的知識又是一知半解的前提下,氣體狀態(tài)的乙烯,很容易揮發(fā),稍稍不慎,本來精準(zhǔn)的實驗,就變的不可控。
在完成了液化的實驗,并且裝出來100個鋼瓶的乙烯之后,趙信果斷停下了在這個實驗之中繼續(xù)的關(guān)注。
趙信當(dāng)然不可能奢望,連普通的蒸汽機都沒有定海軍,能夠的直接跨越無機物的時代,進(jìn)入到有機物的時代,無論是鋁合金,還是有機物,都是一個必要的積累,能夠獲得收益,就獲得,不能,也無所謂。
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