2023-05-10 14:56:27
17世纪,在古斯塔夫二世的带领下,瑞典已成北欧一霸,他们建立了北欧最大的海港:哥德堡。然而风云突变,翻开18世纪的篇章,北欧霸主连吃败仗,依靠霸权扩张的梦想已然搁浅。于是,他们只好另辟蹊径,学习“海洋霸主”荷兰、西班牙走上了远洋贸易之路,成立了“东印度公司” 。在当时,大清帝国是欧洲列强心中的天堂,尽管乾隆大帝闭关锁国,中西商人们还是在私下做着大量的生意。一大批欧洲商船不惜经历千辛万苦,也要来到中华大地,因为如果他们成功返航,那一船货物的价值,可以抵得上一个小国一年的GDP。
【哥德堡号想象图。】
1745年9月12日的哥德堡。
如同节日一般,港口上挤满了人。
这一天,瑞典最大的商船“哥德堡号”即将从中国远航归来。商人们准备数钱,各种服务行业也已经准备好水手纵情享乐。接近晌午,大船的身影慢慢显露在海平面上,人群不禁欢呼起来。突然,有人发现了不对劲的地方,“哥德堡号”在自己的家门口竟然偏离了航道,驶进了著名的“汉尼巴丹”礁石区。刹那间,海水涌入船舱,“哥德堡号”慢慢在倾斜中下沉。附近的船只迅速赶来救援,但是一切已经无法挽回,只打捞出1/4的货物,却已经让东印度公司保证不亏了。
就在这座“鬼船”快要被人遗忘的时候,1984年,一次民间考古活动发现了沉睡海底的“哥德堡号”残骸,两年后发掘工作全面展开,打捞上来的精美物品让人目不暇接,共5750件,仅瓷器的碎片就有8吨之多,更不用谈各种茶叶、香料、针织品。最吸引化学家眼球的是,打捞出的物品中,竟然发现了一大批锌锭,经过化学分析发现,其中锌的含量竟然高达99.5%。
【从哥德堡号打捞出的青花瓷。】
这是改变化学界认识的一个事件,在这之前,化学界普遍认为,是德国人马格拉夫1746年分离出了单质锌。虽然在更早也有17世纪弗莱明(现比利时)的Respour、18世纪英国的查普林宣布自己分离出了锌,但还是马格拉夫的记录更为详细。他用碳还原炉甘石(氧化锌)得到了一种青白色的新金属,他详细记录了他的实验,并尤其指出,必须用不含铜的容器,在报告中还用理论解释了其中的各种现象。当然,囿于时代的局限性,他用的是燃素理论。
这种新金属的熔点非常低,只有200多度,我们在家里用酒精灯就可以让它熔化。它在熔化之后,边缘经常出现锯齿形状,因此马格拉夫用Zinc(锌)来给新元素命名,意为“锯齿”。
【马格拉夫在实验室炼锌。】
为什么不能用含铜的容器呢?
锌的性质活泼,自然界不存在天然的单质锌矿,以闪锌矿和铅锌矿的形式存在。在地质学上,锌属于“亲铜元素”,很多时候,锌矿和铜矿、铅矿共生。
【元素的地质学分类,黄色为“亲铜元素”,褐色为“亲土元素”,紫红色为“亲铁元素”,蓝色为“亲气元素”。】
偶然的时候,祖先们在冶炼铜矿的时候混入了锌矿石,却发现冶炼出的金属变色了,更像灿灿发光的黄金,这就是“黄铜”!所以,如果用铜容器来冶炼锌的话,得到的不是新金属,而会看到容器变成黄铜。
【较纯净的闪锌矿。】
马克思告诉我们,资本会驱动人们做任何事情,既然黄铜这么像贵重的黄金,一开始是偶然,后面就是有意为之了。
在亚述的禊形文字中,首次出现了“山铜”的字眼。后来在柏拉图记录亚特兰蒂斯的著作中,也出现了“山铜”,当时希腊语叫做“奥利哈康”。到了罗马时期,“奥利哈康”更是成为当时的货币材料,大博物学家普林尼在他的著作中详细描述了如何从塞浦路斯采矿,最后冶炼成“奥利哈康”。
这传说中的“奥利哈康”究竟是何方神圣?20世纪在西西里岛附近打捞了一艘2600年前的沉船,里面果真找到了“奥利哈康”铜锭和古罗马的钱币,经过X射线分析,其中含15-20%的锌,其他都是铜,和现在黄铜合金的比例完全一样。这“奥利哈康”就是黄铜。
【古罗马第三任皇帝卡里古拉时期的黄铜币,左边的侧面头像是卡里古拉,右边是卡里古拉的三个姐妹,模仿古罗马神话中的三位女神的仪态。】
从古罗马时代一直到黑暗的中世纪,黄铜工艺在欧洲缓慢而稳定的发展着,由于黄铜鲜艳的金黄色,加上它的延展性比青铜还好,有些教堂用黄铜来做铜像,后来西洋音乐更是将黄铜应用于铜管乐器上。西洋交响乐团里,一排铜管乐器出现,小号、圆号、长号,那是一派尊贵典雅。中西音乐艺术的分野,难道也由于黄铜技术掌握的早晚吗?
【黄铜做的铜管乐器。】
在过去一般认为,中国人掌握黄铜的技艺较晚,要到明代,有记录嘉靖皇帝用黄铜铸钱。
更有十足的证据表明,明代的中国人可不是像西方人那样用铜和锌的矿石来炼制黄铜,他们已经掌握了炼锌工艺,然后用炼出的锌锭和铜混在一起生产黄铜。
这被记载于《天工开物》:“凡倭铅古书本无之,乃近世所立名色。其质用炉甘石熬炼而成。繁产山西太行山一带,而荆、衡为次之。每炉甘石十斤,装载入一泥罐内,封裹泥固,以渐砑乾,勿使见火拆裂。然后逐层用煤炭饼垫盛,其底铺薪,发火煅红,罐中炉甘石熔化成团。冷定毁罐取出,每十耗去其二,即倭铅也。”
这里的“倭铅”就是锌。《天工开物》继续写道:“此物无铜收伏,入火即成烟飞去。以其似铅而性猛,故名之曰倭。”
【天工开物中关于“升炼倭铅”的示意图。】
《天工开物》还绘制了“升炼倭铅”示意图,“升炼”就是升华炼制的意思。
原来,炼锌的难度在于锌的沸点,尽管锌在230度下就熔化成液体,但氧化锌要到1000度左右才能被碳还原成锌,而锌的沸点是906度,得到的锌实际上是它的蒸汽,如果你想等它乖乖的冷却成液体或固体,只要碰到氧气或者二氧化碳,它就又被氧化成氧化锌了。因此,要得到金属锌必须有特殊的冷凝装置,这就是《天工开物》中关于“升炼倭铅”记录的精妙所在。
这就是为何,锌一直到明代才被炼制出来的原因,比铜、铁、铅、锡晚了很多。难怪西方用黄铜用了那么久,也没从中冶炼出锌单质了。
【改良版的土法炼锌。】
由于满清编纂四库全书,《天工开物》被选择性遗忘,差点失传。幸亏后来在日本被发现,但有些带着有色眼镜的人认为“升炼倭铅”是孤证,不足为信。从哥德堡号中打捞出纯锌锭后,这些人再无话可说,中国比西方至少早100多年炼出锌单质,世所公认。
但是,究竟是哪一位工匠第一个发现了“倭铅”已经很难知晓,类似的还有古印度可能比中国更早就掌握了炼锌技术,锌的发现者仍然被公认为德国的马格拉夫。这不重要了,我们相信中华民族祖先的智慧和勤奋,一定会有更多的和李冰、李春、毕升、蔡伦一样伟大的工程师淹没在漫漫长河之中,我们应该做的只能是立足当代,学习自己和其他文明的先进知识,奋发前行。
【追思过去,立足当下,展望未来。】
与上面相应的,来自《失乐园》的这句话送给大家,炒鸡喜欢这句话~
To remember, to let go, to move on.
<Lost>
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