“关于食盐我们已经提了好几次了。我告诉过你们,食盐是由非金属氯和金属钠组成的,化学上称为氯化钠。”
“你是不是要给我们看钠的模样呢?”埃米尔就好像已经听说过这种金属似的,便好奇地问道。
“不是的。虽然药店有很多的钠出售,但价格非常昂贵,我们的小实验室是买不起的。所以我只能口头描述一下它的性状。想象一下钠这种物质,闪耀着铅的新切面一样的光泽,质地柔软,能被手指压扁,能像蜡一样塑造成各种形状。取一块钠放在水中,它会漂浮在水面,立即着火,像火球一样不停地旋转。草木灰中的金属钾和它性质类似,但反应更加剧烈。现在我们来看看,为什么这两种奇怪的金属一遇到水就会着火。
“水是由什么构成的?水是由氢和氧构成的。自从参观铁匠铺后,我们已经知道,烧红的铁可以将水分解,夺取其中氧并释放出氢。只要加入了硫酸,铁和锌不用加热也可以夺取水中的氧并释放出氢。钾和钠,还有一些其他物质,尤其是石灰中的钙,遇到水时比铁和锌更活泼,能与水自发地反应。在整个过程中,既不用加热,也不用加入硫酸或者任何其他物质,就能夺取水中的氧,变成氧化物,释放出氢。氧和这种金属的化合或氧化,会释放出大量的热,这热量会点燃反应释放出来的氢。火焰熄灭的时候,钠或钾会消失得无影无踪,但它的氧化物会溶解在水中,溶解液带有的辛辣味道和碱的气味,它能使遇酸变红的石蕊试纸变蓝。
“虽然我没有让你们看到钠,但我至少可以让你们看到与它构成食盐的另一种元素——氯。氯是一种比钠更重要的物质。要从食盐中得到氯,必须要使用硫酸这种用途广泛、功能强大的试剂。在这个例子中,硫酸的作用是夺取食盐中的钠,释放其中的氯。要使硫酸与食盐化合,钠必须先转化成氧化物,也就是苏打,而这个过程需要氧。可以使用二氧化锰来提供氧,也就是上次我们从氯酸钾中获取氧所用的黑色粉末。它的作用是使氯酸钾均匀受热,并促进它的分解。但在这个实验中,二氧化锰的作用完全不同。二氧化锰本身就含有丰富的氧,它的作用是为钠提供氧,使钠变成苏打,然后与硫酸化合成硫酸钠。这些化合完成后,食盐中的氯就会脱离钠的束缚,变成自由态的氯。
“这个实验所需的装置和制备氧的装置是一样的。在玻璃烧瓶中,我放了一把食盐和等量的二氧化锰。将它们均匀混合,再注入硫酸。然后将导管插入烧瓶,把烧瓶放在煤块上缓缓加热,不一会儿就有氯气释放出来。氯气比空气重,所以可以像收集二氧化碳一样收集氯气,即:选一个广口瓶作为氯气的集气瓶,把导气管直接插到广口瓶的底部。
“迄今为止,我们讲的都是不可见的气体。空气、氮、氧、氢、二氧化碳、一氧化碳等都是眼睛不能看见的无色气体。大多数其他气体也是无色的,可以把它们归类为无色气体。氯气跟其他气体一样,微小且难以触摸,但它是一种可见的黄绿色气体,因此也叫做绿气。
“氯气有这种淡淡的颜色,而且比空气重,所以我们可以看见氯气将重量较轻的空气赶了出来,然后占据了它的位置,聚积在瓶底。看那儿!集气瓶的底部出现了一种黄色的蒸气,气层越积越厚,逐渐向上堆积。这种黄色的蒸气就是氯气,氯气上面无色透明的气体则是空气。等再过几分钟,氯气就会到达瓶颈,充满整个瓶子。”
等到氯气充满整个瓶子后,保罗叔叔就立即用一块玻璃盖住了瓶口,然后又拿了一个集气瓶准备以同样的方式收集氯气。就在这个替换过程中,有少量的氯气逸散到了房间中,也许是保罗叔叔想要让孩子们感受一下难闻的氯气吧。埃米尔闻到氯气的味道后,简直是永生难忘。在换集气瓶的时候,他恰好离得很近,鼻孔便吸入了一丝难闻的氯气,接着便咳嗽不止,跟感冒引起的咳嗽和百日咳完全不同。埃米尔边咳嗽边拍着胸脯,想要把吸进去的氯气拍出来,但这并不奏效,他仍然咳嗽不止。
保罗叔叔安慰他道:“不用害怕,过几分钟就好了。这是因为你吸入了一些氯气,不过好在吸入量很少,而且混合了大量的空气,所以你吞进去的氯气并不多。喝杯冷水,清一下喉咙,马上就好了。”
埃米尔喝了点冷水后,立即停止了咳嗽。自从这次不幸的遭遇后,埃米尔变得小心翼翼,再也不敢靠近装氯气的瓶子了。
叔叔说道:“你小心过头了。闻到少量的氯气没有什么要紧的,甚至还可能有益健康,特别吸入含有腐败物质的空气后。但如果吸入了纯净的氯气,而且大量进入肺部,就相当可怕了。这样呼吸几次以后,人就会在极度痛苦中死去。”
“我想也是这样,我才吸进去了一丁点儿就咳嗽不止。但普通的食盐竟然是由令我们窒息的氯气和烧掉我们的嘴的钠构成的,这简直太奇怪了。好在两种物质化合后完全改变了它们的性质,不然以后我绝对不敢给萝卜放盐了。”
“氯可以从氯化钠中分离出来,重获活泼的本性,这也是非常幸运的。因为在有些工业领域中,氯起着非常重要的作用。氯气的主要用途是漂白。现在我从墨水瓶中倒一些墨水到这个氯气瓶中,然后震荡一下瓶子,使之与氯气发生作用,很快墨水就从最初的深黑色变成了淡黄色,看起来就像泥水一样。这是因为,氯破坏了墨水中的黑色物质。”
“现在再做一个会让你们觉得更有趣的实验。这是从你们的旧抄写本上撕下来的一张纸,上面的字使用普通墨水写成的。我先用水把它打湿,然后立即放进另外一个氯气瓶中,使之与氯气发生化学反应。见证奇迹的时刻就要到了!纸上的字迹很快就消失不见了,就跟没有写字时一样白。我把这张纸从瓶子中拿出来,让你们仔细检查一下,看看能否辨认原来的字迹。”
孩子们拿着这张纸仔细检查,但看不见有任何字迹,就像从来没有写过字一样,隐约能辨认出几笔用力较大的划痕。
朱尔斯说道:“笔迹全部消失了,这张纸就像新的一样。二氧化硫能将紫罗兰漂白,那么它能不能将墨水漂白呢?”
“不能。硫的漂白能力很弱,大多数情况下都没有漂白作用,因而它不能将墨水漂白。氯则恰好相反,漂白能力很强,可以漂白大多数染料,所以它是工业上最重要的漂白剂。不过,氯气并不能漂白所有的颜料。下面的实验就能证明这一点。我从没有用的旧书上撕下了一页纸,然后用普通墨水在上面胡乱写几个字。等到墨迹干了以后,用水润湿这张纸,然后放进氯气中。我写的字就像被施了魔法一样消失不见了,但印刷字体却还保持着原来的黑色。在氯的作用下,墨水写的字和空白处已经被氯气漂白了,整张纸就像刚打印出来的一样。”
“氯可以漂白墨水,却不能漂白印刷油墨,这是为什么呢?”