第六章 知识点6（2 / 2）

在这之前，他根据材料的化学性质，已经确定了烧制中可能存在的三个问题，即：熔点，气体，着色杂质。

一、熔点。二氧化硅的熔点超过1700度，比钢铁还高，炉温很可能达不到熔点。

二、气体。二氧化硅在高温下本身不产生气体，但别忘了里边还有杂质，不管是铁氧化物还是氯酸盐，高温下都会反应产生气体，很少，但依然会产生小气泡，而且因为太小很难排出（小气泡浮力小）。

三、着色物质。杂质有颜色，想获得透明玻璃，就必须想办法脱色。

……

针对这三个问题，向道做了对应的解决策略。

1熔点。提高炉温难度太大，他干脆换了个方向，选择降低材料熔点。

2气体。向道知道工业生产中会用到澄清剂消除气泡，其原理是增大气泡中的分压，从而使气泡变大并在浮力作用下排出。

（这里的“分压”指在给定温度及体积下，仅一种气体单独存在并充满气泡时，该气体所展现的压强。混合理想气体的总压强等于各组分的分压之和。）

3着色问题，他选择用强氧化剂来脱色。

……

详细方案如下：

降熔点：

加入石碱（碳酸钠）。其在高温下生成氧化钠，又跟二氧化硅反应生成低熔点共晶体硅酸钠na?o·nsio?（熔点一千度出头）。

此外，氧化钠还会破坏二氧化硅的硅氧四面体结构，原理是：一个na?o单位和一个si-o-si混合得到两个si-o?na?，会提前打断硅氧共价键，形成端基，这种结构改变能有效降低其熔点。

最后，氧化钠是碱性氧化物，还能防止杂质生成不溶于玻璃熔液的氧化物，提高流动性。

除气泡：

加入砒霜（三氧化二砷）跟硝酸钠。铁氧化物跟氯酸盐在高温下生成的气体都是氧气，而砒霜（三氧化二砷）跟硝酸钠生成五氧化二砷，接着在高温下迅速分解产生大量氧气，从而降低氧气分压，增大气泡，在浮力下上升消除。

脱色：

硝酸钠在高温下有强氧化性，脱色原理是：其在氧化还原反应过程中夺取有色物质分子中的电子，破坏其原有的发色基团或结构，使其失去吸收特定波长光线的能力，从而达到脱色效果。它甚至能直接与色素分子发生化学反应，改变其分子结构，使其失去颜色。

……

总的来说，向道其实只需要三种添加物：砒霜，石碱，硝酸钠。

前两个好说，即使在古代也是常见的东西，唯独硝酸钠，这玩意儿得通过化学反应生成。

幸好所需材料容易获得，要用到硫磺跟硝石，化学反应过程如下：

s + o?= so?（高温）

so?+ h?o? h?so?

2h?so?+ o?= 2h?so?

h?so?（浓）+ 2kno?= k?so?+ 2hno?（加热）

na?co?+ 2hno?= 2nano?+ h?o + co?↑

想制取硝酸钠，核心是制硫酸，向道已经提前制作好了工具，操作如下：

把硫磺倒入一个窄口陶罐，胶泥封口，另一个窄口陶罐装水，胶泥封口，空心竹竿（劈开去除结节再捆上）插入连接两个陶罐，这就成了一个简易的气体收集引导装置。

把小灶的火生起来，再把装硫磺的罐子架上去加热，硫磺会在高温下燃烧。

大概半个小时后，燃烧完成，打开泥封，装硫磺的罐子里就只剩下了一层红棕色杂质。

向道又拿起另一端装水的陶罐，反复摇晃几分钟，打开封口，里面的液体清澈如旧。

这就是亚硫酸溶液了，现在需要等它跟氧气反应生成硫酸。这个过程很慢，但向道也没更好的办法，手里啥都没有，他得自己一点一点的把科技树给建立起来。

……

ps：从这个过程也能看出来，无色透明玻璃的烧制难度极大，看起来只是几样简单配料，背后的原理极其复杂。

但更重要的是，还要控制好各部分配料的比例（这个最难），一旦配料多了或者少了，导致反应不完全就成杂质了。

而比例是要计算的，这就必须对材料微观结构有充分认知，基础前提是元素跟化合物理论的出现。