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牧区盐俗的科学品读（三）: 热度 1 WLHyh 2013-11-24 22:44; 牧区盐俗的科学品读（三）硼砂在古代，硼砂更多被称为 “ 蓬砂 ” 和 “ 蓬晶 ” ，而牧民更多称其为 “ 月石 ” 。这些称呼是人民对硼砂用途或性质不同认识的反映。硼砂被人们认识和使用已经数千年，硼砂在一千多年前成书的藏族医学典籍《四部医典》中就已经入药。特别是在金银首饰匠人眼中，硼砂是一种非常神奇的物质，被用作各种有色金属的焊药和清洁剂。在古代硼砂的需求与价格很高，解放前，富硼盐湖区贫瘠的生态条件下，牧民在放牧之余提制硼砂是一种收入不薄的副业。青海省大柴旦湖区的蒙古牧民能从“硼土”制取硼砂，并能对粗产品进行重结晶提纯。蒙古牧民经过长期的摸索总结并积累了很多经验，能区分不同颜色“硼土”的优劣，并能找准收取“硼土”的合适月份，能准确的掌握反应条件。牧民们制取硼砂的典型过程为：将收集的硼土用热水熬煮，趁热过滤，滤液在夜间自然冷却析出混盐晶体，根据固液比例，再熬去些水或加适量的水，使盐晶体在稠厚的母液中共处一段时日，待到硼砂晶体长到数毫米乃至 1 厘米左右时，可以与芒硝、食盐和碱等的晶体明显区分时，再人工挑拣出来。硼砂在水中的溶解度随温度降低而迅速降低，且青藏高原昼夜温差大，所以，牧民看到或得到硼砂的较好结晶多是在夜月下，硼砂在日间太阳照射的升温条件下又会回溶或消失。而且经长时间重结晶的硼砂多呈板片状，轮廓近似圆月且晶莹透明，所以牧民称其为“月石”。牧民知道：不生火且顶着月亮在温度最低的时候挑拣，才能有最好的“收成”。从盐溶液环境中结晶的硼砂的味道总体是淡，微甜，初尝略咸、后感稍涩。中科院盐湖科考队进柴达木盆地找硼资源时，受牧民的启发很大，高世扬在其专著《盐湖化学》中附了 1950 年以前蒙古牧民熬制硼砂的土锅炉照片。从 “ 炼金术 ” 到现代，硼砂广泛用做焊药。主要是因为在某种程度上硼砂的结构与 “ 氨基酸 ” 有一定的相似性，硼砂分子中交错分布着两个酸中心（ 3 配位的硼）与两个碱中心（ 4 配位的硼）。而且硼砂分子内化学键的强度适中，熔融时若即若离的三氧化二硼和氧化钠，都具有很强的反应活性。此外硼砂有较低的熔点（ 741 ℃ ）与较高的沸点（ 1575 ℃ ），其间有 800 多 ℃ 的液态范围，这个温程是人们易达到，且能调控的范围。在金属被灼热锻打或熔融焊接时，敷上硼砂熔融包裹可减缓热散失、降低熔点，最主要的是可以使金属中的氧化硅与氧化砷等杂质可与硼砂的 “ 碱基 ”( 氧化钠 ) 反应；而金属表面的锈（氧化铁、氧化铜）和金属中的氧化钙、氧化镁等杂质与硼砂的 “ 酸基 ”( 三氧化硼 ) 反应。上述反应产物是蓬松的渣砂（主要是硼酸盐和硅酸盐玻璃），轻敲即可使其脱离金属，使金属被清洁纯化或更好的焊接。因硼砂在锻打、焊接后为蓬松的渣砂，所以被称为 “ 蓬砂 ” 或 “ 蓬晶 ” 。金属中含氧化钙、氧化镁、氧化硅等则韧性差，相关物质与金属的膨胀系数不同，热冷成形过程中易造成空隙。若焊接时相关杂质恰在接解面，则极脆、易开焊，俗称“砂眼”。 1812 年贝采里乌斯发明并推广的 “ 硼砂珠 ” 实验，可鉴别多种无机物，在现代无机化学实验中仍是极重要的定性试验手段，其实质脱胎于 “ 炼金术 ” 。硼砂较宽的熔融范围，及硼砂分子中的三氧化二硼和氧化钠介于键合与游离之间，使其热熔时有很高的反应活性，可与多种氧化物或盐反应。无论是贵金属首饰被追捧，还是锋韧武器与坚固铠甲在冷兵器时代为尊。焊接、锻打时总离不开硼砂的重要作用，这使硼砂成为稀缺物资。青海大柴旦地区丰富的硼资源有机会被转化成硼砂，青藏高原上牧民医学的结晶《四部医典》已记录硼砂入药。成书更晚的《梦溪笔谈》相关短文说明青海 “ 青唐甲 ” 反映的锻铁技术远高于中原宋朝，硼砂在锻铁技术中的应用秘而不宣，关键是青藏地区更有硼资源优势。锻铁技术是从哪里传播到青藏高原的？我认为是来自印度， J.R. 柏廷顿（ Partington ）著《化学简史》中 “ 印度的化学 ” 部分记载： “ 印度生产优质铁，著名的德里铁柱，重 6.5 吨，由锻铁（不是铸铁）造成，建造于公元 415 年。 ” 德里铁柱建造于公元 5 世纪初，而 5 世纪中叶到 6 世纪柔然汗王的外甥厌哒人（其故乡在阿尔泰山）扩张到喀布尔建国并多次侵入印度， 6 世界初厌哒人的故乡阿尔泰山是游牧民族的锻铁中心，该区初代突厥王自立前向柔然王求婚时，被柔然汗王拒婚，并骂为 “ 锻奴 ” 。成吉思汗进中原之前先进控青海，北元俺答汗也经略青海，明末清初时的卫拉特蒙古四部之一的顾实汗也移牧青海。可相对新疆、蒙古高原而言，青海并不是很好的牧区。青海硼资源区邻近敦煌，敦煌是 “ 丝绸之路 ” 的枢纽，也是朝圣的牧民与天竺、阿拉伯商人们商贸交流的中心，青藏高原的硼砂因而通过 “ 丝绸之路 ” 远行。回到主题上，科学解读下：青海大柴旦周围“硼土”的主要成份是钠硼解石 NaCaB 5 O 6 (OH) 6 5H 2 O ，这东西在水浸后可吸收空气中的二氧化碳，部分转化成硼砂与碳酸盐。硼土主要取自湖周的沼泽地，湖水渗透过来的硫酸盐与淤积于此的牛羊粪等发生硫酸盐还原反应，也会产生碱性吸收二氧化碳而成碳酸钠或碳酸氢钠。热时钙镁的碳酸盐溶解度变小，而硼砂的溶解度很大。所以牧民用热水熬煮，可使“硼土”中的钠硼解石与钠的碳酸盐充分反应，再热过滤可使不溶性的碳酸盐分离出去。而且硼土的主要成份钠硼解石本身，在 60 ℃ 以上热水中开始转化成硼砂与白硼钙石 Ca 2 B 5 O 8 (OH) 3 2H 2 O 。牧民从硼土中提取硼砂的过程，有现代加压二氧化碳浸取法，加纯碱热分解法等从硼矿中提取硼砂的影子。现在，无水硼砂 (Na 2 B 4 O 7 ) 受热时的主流说法是分解成三氧化二硼 (B 2 O 3 ) 与偏硼酸钠 (NaBO 2 ) 。其实与本文的解读并不矛盾，偏硼酸钠乘个系数 2 的分子式 Na 2 B 2 O 4 写成氧化物式就是 Na 2 O ● B 2 O 3 ，在游离的三氧化二硼被反应掉时，这种半束缚的三氧化硼也会与氧化铁等结合。; 个人分类: 问源-文化|2967 次阅读|2 个评论

酸碱相遇一定中和吗？: 热度 1 WLHyh 2013-8-30 14:56; 拷问传统化学 “酸碱相吸，遇必相消而中和”是真命题吗？或说酸碱相遇一定发生中和反应吗？中学化学相关考纲需要考评中和反应，但有发生氧化还原反应而非中和反应的特例。可是总体上，无论发生什么反应，一般酸性物质与碱性物质相遇的结果，pH值差距应该相消，而趋中性。但我在自己的研究领域发现碱性物质与酸性物质相遇，未必会发生pH值差距相消的问题。具体如下：问题：硼砂吸收二氧化碳生成什么？条件：硼砂溶液的 pH=11 左右，二氧化碳饱和时 pH=5 左右，应该能反应。或答：生成硼酸和碳酸氢钠？再问：那硼酸与碳酸氢钠反应生成什么？条件：硼酸 pH=2-3 左右，碳酸氢钠 8-10 左右，也应该能反应。问源专业的路上，可以有无数设问和解答。关键是我们的回答能否自洽。我曾问：如何定义盐？如何定义电解质？其实还有许多，经典化学需要太多的问题去激活。既然一些中学化学花大力气反复强化巩固的定义，到大学以后会推翻。那么中学的那些强化训练是否值得？对中学以后不再学化学的人是否公平？; 个人分类: 问源-专业|5196 次阅读|40 个评论

我看硼砂拉面和蓬灰拉面: 热度 4 hongkuan15 2011-2-25 16:30; 今天和一个朋友聊天，说起最近的一个关于拉面的新闻，有记者见证了面条可以点燃！然后爆出关于拉面的一些“黑幕”。大致添加的东西有明胶，硼砂和蓬灰。也就是所谓的硼砂拉面和蓬灰拉面。说到这个，我想起前两天跟我堂哥讨论魔芋的传统做法，他去湖南那边，当地人做魔芋豆腐时，磨好了浆都要抓一把草木灰进去才能凝固成劲道好吃的魔芋豆腐，这个草木灰跟这个“蓬灰”的作用其实是一样的，都是草木灰，呈碱性，能够促进胶体凝固。草木灰是草木燃烧后的灰烬，主要是碳酸钾，属于钾盐，以前没有钾肥的时候都是拿他作为肥料使用的。食品加工过程中为什么要添加草木灰呢？主要是因为草木灰里的碳酸钾呈碱性，就是容易游离出-OH，由于胶体微粒具有电荷，加入电解质后能中和电荷，使胶体沉淀形成胶装固体。我认为草木灰是一种天然物质，其中还有其他成分能够改善风味，可以中和魔芋里面的一些有毒物质，老祖宗一直用它加工食品应该是安全可靠的。然而，如果现在为了达到同样的效果，仅采用里面的有用成分，比如碳酸钾这类化学物质可能引起一些麻烦，化工过程中都要用到其他化学物质，如果那些含有有毒物质，重金属等难免残留，所以这些危害是潜在的。至于硼砂拉面，我不认为跟蓬灰有什么关系，两种根本不是一种物质。要我说蓬灰拉面可以吃，但必须是天然蓬灰。硼砂拉面要小心吃。至于明胶，这个东西可是食品添加剂里的常用物质，面条里加明胶可能是增加面的拉力，弹性，吃起来更有嚼头。国家批准的正规厂家产的明胶质量应该是可靠的。但是非得加明胶吗？为什么加明胶？我觉得有两个原因：1，加了明胶能够提高品质，单纯的为了面更好吃，增加竞争力。2，为了降低成本，谋求暴利。厂家所用面粉为低质量面粉，只能用明胶增加韧性。凡是加了化学合成的都要慎食。如果不会区分，那就养成“来者不惧”，食谱要广泛，这样可以减少某一类食物里面的有害物质的积累，同时保证尽可能多的营养摄入。千万不要磕着一样东西吃，还总在一家吃。; 21650 次阅读|5 个评论

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