主题：我是一种叫作纯碱的盐！
作者：凯美斯锤先生 糖衣化学系列连载——同时欢迎志同道合的朋友加入我们。
上回我们讲到古代人们不仅可以利用烟炱制备墨汁，很多植物燃烧生成的草木灰也有着非常丰富的用途。现在我们洗衣服有很多选择，可以是肥皂，也可以是洗衣粉，最近又开始流行洗衣液，可是古代的人们没有肥皂之类的东西，但是智慧的人们还是想到了一些方法。西周时期，古人就用"灰水"洗去衣物上的污垢。不仅可以洗涤衣物，草木灰作为一味中药在古代也有着举足轻重的作用。葛克久在《十药神书》中便有十灰散的记载："虚劳吐血甚者，先以十灰散至之。"这种用中草药烧灰制成的中药至今仍在使用。李时珍在《本草纲目》中也有"炉甘石半斤，取如羊脑、鸭头色者，以桑灰一斗"的"目中诸病石连光明散"治疗眼疾。草木灰还可以保鲜蔬菜、贮藏种子、防治病虫害、提高地温……。就连最近美食大神陈晓卿导演拍摄的《风味人间》中也提到了"灰水煮笋"、"灰水粽"两种美食。灰水之所以能在这些美食制备过程中被用到，是因为草木灰中含有一种叫做碳酸钾的碱性物质。在当代人的厨房中使用更多的是另外两种碱性的物质——苏打和小苏打。
苏打的化学式是Na2CO3，它在溶于水电离的时候可以得到Na 和CO32-，这样来看它属于盐，但是它却有一个比苏打更加响亮的名字——"纯碱"。很多人在接触到这个名字的时候都会感到奇怪："为什么一个盐，却起了一个碱的名字，还美其名曰纯碱"。这就要说一下什么俗名了，所谓俗名不像规范名称那样可以让人从名称识别类别，很多时候俗名可以根据物质的特殊形状命名，也可以根据产地和用途命名，还有的沿用音译名或传统的称号，我在查询了一些化学的手册和典籍以后我自己都被吓到了，碳酸钠的俗名有：碱灰、碱粉、口碱、晶碱、洋碱、天然碱、洗涤碱、苏打、织物苏打、煅烧苏打、结晶苏打、焙炙苏打、纯碱……，惊不惊喜，意不意外？纯碱只是人家众多俗名中的一个。下面我就给大家介绍一下口碱和纯碱名字的由来。
我国地大物博，碱的利用虽然有着悠久的历史，但是直到20世纪初才开始成规模的开采天然碱和纯碱制造。大量的盐碱湖在我国华北北部和西北地处干旱和半干旱的地区分布，因为冬天降温或夏天暴晒可以结出盐晶，于是内蒙古当地政府和私营业主开始熬制碱锭，这些碱锭主要在张家口、古北口集散，因此被称为"口碱"。民国十二年由郑万福等26人集资建设的大兴碱业有限公司是天然碱开采的翘楚。后来在洋碱的大举进入后基本绝迹。中国真正的纯碱工业始于永利碱厂。1791年法国医生路布兰取得了以芒硝（硫酸钠）为原料制碱的路布兰法的专利，但该法对设备腐蚀严重，产品含较多杂质，对原料利用率不高，价格还比较贵。正是因为认识到路布兰法的缺点，1918年从日本留学归来的范旭东准备采用索尔维法生产纯碱，并成立天津永利制碱公司。
索尔维法是1862年比利时人索尔维以食盐、氨气、二氧化碳为原料制备碳酸钠的生产工艺。索尔维法不仅原料利用率高，产品纯净，成本还非常低廉。但是英国的卜内门公司对索尔维制碱法进行技术垄断，范旭东被迫聘用留美博士侯德榜为技师，自己摸索实验和市场探索。终于经过八年时间突破各种难关于1926年生产出纯度高达99%的洁白的碳酸钠，当时全厂上下一片欢腾，范先生兴奋地说：为使我们的产品区别于土法生产的"口碱"和进口的"洋碱"，我提议将我们生产的碱取名为"纯碱"！这就是纯碱名字的由来。为打败卜内门公司对我国纯碱市场的占领，永利碱厂销售上采用了赊销的方法，在日本则采用了让三井公司低价代销的的方式冲入日本市场。1933年侯德榜先生在塘沽用英文完成的《纯碱制造》一书在美国正式出版。《纯碱制造》的出版打破了比利时索尔维国际集团对索尔维法长达70年的保密和技术封锁，向世人完整地、系统地、全面地公布了索尔维法的全过程。抗战期间，侯德榜又用了三年多的时间改进了制碱流程，1941年命名为"侯氏制碱法"，并与1943年经改进后对外公布。侯氏制碱法既能制造高纯度的碳酸钠，又能将食盐的利用率提高到98%，而曾经垄断市场的索尔维法只有75%，节约原料的同时，还将污染环境的氯化钙废弃物转化为对农作物有利的氯化铵。侯氏制碱法减少了碱厂的投资，免去了排出废液的麻烦，降低了对环境的污染。侯氏制碱法是对世界工业生产的巨大贡献。
纯碱不仅是化学工业的基础原料之一，还是食品发酵、洗涤等家庭生活的必需品。您有没有发现家里的热水壶在不断加热水的过程会在水壶的内壁上生成一层"水锈"，也叫"水垢"，这是因为水中存在一种叫做碳酸氢钙和碳酸氢镁的物质，他们在加热的条件会生成碳酸钙和氢氧化镁，他们难溶于水附着在水壶的内壁上就形成了水垢。而这些溶有较多Ca2 、Mg2 的水称为硬水，高硬度的水会对生活和生产产生危害。高硬度的水易引发肠胃不适，还能诱发疾病，不利于洗涤，锅炉内壁如果结垢会降低热效率浪费燃料，甚至会引发锅炉爆炸。因此我们需要对硬水进行软化，所谓软化就是降低水中Ca2 、Mg2 的浓度。加热法则是一种比较简单的硬水软化的方法，加热煮沸就可以使水中的钙、镁的酸式碳酸盐发生分解，生成难溶的碳酸盐和碳酸镁，生成的碳酸镁会在水中进一步转化成更加难溶的氢氧化镁，这就是我们烧水时会产生水垢的原因。一些以氯化钙、氯化镁等盐导致的硬度通过加热的方法无法降低水的硬度，可以采用加入碳酸钠的方法，碳酸钠中的碳酸根离子与硬水中的钙离子、镁离子形成沉淀，人们把这种方法叫做药剂法。利用类似的原理，工业上还可以利用碳酸钠与熟石灰反应制备氢氧化钠。
水中的碳酸氢钙又是怎么进入到水中的呢？当含有较多二氧化碳的水流经含有石灰石较多的土壤或岩石的时候，二氧化碳和水就可以与碳酸钙转化为能溶于水的碳酸氢钙导致水的硬度增大，这也是为什么井水的硬度一般比河湖水硬度要大的原因，这种水的硬度加热就可以降低。你可能不会想到，那些经过几千年才能形成的美丽溶洞的形成原理和水垢的形成过程有些类似。像碳酸钙这样的碳酸盐都可以与二氧化碳和水反应生成相应的碳酸氢盐，而这些碳酸氢盐加热或与碱反应则又可以转化成相应的碳酸盐，正是这些转化导致了溶洞的形成。
锅炉和热水壶里出现水垢后，会变得不美观，会降低热效率，还有可能导致锅炉爆炸，很多人可能会想到利用碳酸盐可以与酸反应的性质特点，用盐酸去溶解水垢。我可负责任的告诉你，这无异于饮鸩止渴，水垢是溶解了，估计锅炉也就漏了，如果使用酸性较弱的醋酸倒是可以考虑。
食用纯碱可以用于面包、馒头和糕点制作，就是用它去中和酵母发酵时产生的酸，同时可以产生二氧化碳使面点变得更加松软。当然这位苏打先生的小弟小苏打在饮食中也是一位有着显赫地位的名人，它不但自身在加热时分解产生气体，能使面胚在焙烧过程中变得松软、多孔，还可以与酒石酸氢钾、淀粉做成复合的膨松剂。也正是因为小苏打能够与酸反应的特点，碳酸氢钠可以作为中和胃酸的药物。现在还出现了瓶装的苏打水，有必要偷偷告诉你的是，所谓的苏打水，不是苏打（碳酸钠）的水，也许它应该叫做"小苏打水"更合适呢!这种饮料营销的概念就是利用了小苏打溶于水显弱碱性的特点。当然了苏打溶于水也显碱性，我们利用热的苏打（碳酸钠）的水溶液可以去除油污，就是利用了苏打水溶液的碱性。古人虽然不懂的其中的道理，但是聪慧的他们依然学会了用草木灰沥出液来洗涤衣物，就是利用了草木灰中碳酸钾的碱性，在《风味人间》中出现的"灰水煮笋"和"灰水粽"也是利用了碳酸钾的碱性，而被原始人使用更早的刀耕火种则是利用了碳酸钾中的钾元素。植物生长除了需要大量的钾元素，还需要氮元素，并且氮元素被誉为生命元素，这又是为什么呢？具体内容且听我们下回分解。
正所谓：
纯碱不是碱，它是碳酸盐；
苏打小苏打，快乐兄弟俩；
苏氏兄弟亲，碳酸是爸妈；
与酸就生气，相互可转化；
治病需要它，食品添加它。
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