主題：我是一種叫作純鹼的鹽！
作者：凱美斯錘先生 糖衣化學系列連載——同時歡迎志同道合的朋友加入我們。
上回我們講到古代人們不僅可以利用煙炱製備墨汁，很多植物燃燒生成的草木灰也有著非常豐富的用途。現在我們洗衣服有很多選擇，可以是肥皂，也可以是洗衣粉，最近又開始流行洗衣液，可是古代的人們沒有肥皂之類的東西，但是智慧的人們還是想到了一些方法。西周時期，古人就用"灰水"洗去衣物上的汙垢。不僅可以洗滌衣物，草木灰作為一味中藥在古代也有著舉足輕重的作用。葛克久在《十藥神書》中便有十灰散的記載："虛勞吐血甚者，先以十灰散至之。"這種用中草藥燒灰製成的中藥至今仍在使用。李時珍在《本草綱目》中也有"爐甘石半斤，取如羊腦、鴨頭色者，以桑灰一斗"的"目中諸病石連光明散"治療眼疾。草木灰還可以保鮮蔬菜、貯藏種子、防治病蟲害、提高地溫……。就連最近美食大神陳曉卿導演拍攝的《風味人間》中也提到了"灰水煮筍"、"灰水粽"兩種美食。灰水之所以能在這些美食製備過程中被用到，是因為草木灰中含有一種叫做碳酸鉀的鹼性物質。在當代人的廚房中使用更多的是另外兩種鹼性的物質——蘇打和小蘇打。
蘇打的化學式是Na2CO3，它在溶於水電離的時候可以得到Na+和CO32-，這樣來看它屬於鹽，但是它卻有一個比蘇打更加響亮的名字——"純鹼"。很多人在接觸到這個名字的時候都會感到奇怪："為什麼一個鹽，卻起了一個鹼的名字，還美其名曰純鹼"。這就要說一下什麼俗名了，所謂俗名不像規範名稱那樣可以讓人從名稱識別類別，很多時候俗名可以根據物質的特殊形狀命名，也可以根據產地和用途命名，還有的沿用音譯名或傳統的稱號，我在查詢了一些化學的手冊和典籍以後我自己都被嚇到了，碳酸鈉的俗名有：鹼灰、鹼粉、口鹼、晶鹼、洋鹼、天然鹼、洗滌鹼、蘇打、織物蘇打、煅燒蘇打、結晶蘇打、焙炙蘇打、純鹼……，驚不驚喜，意不意外？純鹼只是人家眾多俗名中的一個。下面我就給大家介紹一下口鹼和純鹼名字的由來。
我國地大物博，鹼的利用雖然有著悠久的歷史，但是直到20世紀初才開始成規模的開採天然鹼和純鹼製造。大量的鹽鹼湖在我國華北北部和西北地處乾旱和半乾旱的地區分佈，因為冬天降溫或夏天暴曬可以結出鹽晶，於是內蒙古當地政府和私營業主開始熬製鹼錠，這些鹼錠主要在張家口、古北口集散，因此被稱為"口鹼"。民國十二年由鄭萬福等26人集資建設的大興鹼業有限公司是天然鹼開採的翹楚。後來在洋鹼的大舉進入後基本絕跡。中國真正的純鹼工業始於永利鹼廠。1791年法國醫生路布蘭取得了以芒硝（硫酸鈉）為原料制鹼的路布蘭法的專利，但該法對設備腐蝕嚴重，產品含較多雜質，對原料利用率不高，價格還比較貴。正是因為認識到路布蘭法的缺點，1918年從日本留學歸來的範旭東準備採用索爾維法生產純鹼，併成立天津永利制鹼公司。
索爾維法是1862年比利時人索爾維以食鹽、氨氣、二氧化碳為原料製備碳酸鈉的生產工藝。索爾維法不僅原料利用率高，產品純淨，成本還非常低廉。但是英國的卜內門公司對索爾維制鹼法進行技術壟斷，範旭東被迫聘用留美博士侯德榜為技師，自己摸索實驗和市場探索。終於經過八年時間突破各種難關於1926年生產出純度高達99%的潔白的碳酸鈉，當時全廠上下一片歡騰，範先生興奮地說：為使我們的產品區別於土法生產的"口鹼"和進口的"洋鹼"，我提議將我們生產的鹼取名為"純鹼"！這就是純鹼名字的由來。為打敗卜內門公司對我國純鹼市場的佔領，永利鹼廠銷售上採用了賒銷的方法，在日本則採用了讓三井公司低價代銷的的方式衝入日本市場。1933年侯德榜先生在塘沽用英文完成的《純鹼製造》一書在美國正式出版。《純鹼製造》的出版打破了比利時索爾維國際集團對索爾維法長達70年的保密和技術封鎖，向世人完整地、系統地、全面地公佈了索爾維法的全過程。抗戰期間，侯德榜又用了三年多的時間改進了制鹼流程，1941年命名為"侯氏制鹼法"，並與1943年經改進後對外公佈。侯氏制鹼法既能製造高純度的碳酸鈉，又能將食鹽的利用率提高到98%，而曾經壟斷市場的索爾維法只有75%，節約原料的同時，還將汙染環境的氯化鈣廢棄物轉化為對農作物有利的氯化銨。侯氏制鹼法減少了鹼廠的投資，免去了排出廢液的麻煩，降低了對環境的汙染。侯氏制鹼法是對世界工業生產的巨大貢獻。
純鹼不僅是化學工業的基礎原料之一，還是食品發酵、洗滌等家庭生活的必需品。您有沒有發現家裡的熱水壺在不斷加熱水的過程會在水壺的內壁上生成一層"水鏽"，也叫"水垢"，這是因為水中存在一種叫做碳酸氫鈣和碳酸氫鎂的物質，他們在加熱的條件會生成碳酸鈣和氫氧化鎂，他們難溶於水附著在水壺的內壁上就形成了水垢。而這些溶有較多Ca2+、Mg2+的水稱為硬水，高硬度的水會對生活和生產產生危害。高硬度的水易引發腸胃不適，還能誘發疾病，不利於洗滌，鍋爐內壁如果結垢會降低熱效率浪費燃料，甚至會引發鍋爐爆炸。因此我們需要對硬水進行軟化，所謂軟化就是降低水中Ca2+、Mg2+的濃度。加熱法則是一種比較簡單的硬水軟化的方法，加熱煮沸就可以使水中的鈣、鎂的酸式碳酸鹽發生分解，生成難溶的碳酸鹽和碳酸鎂，生成的碳酸鎂會在水中進一步轉化成更加難溶的氫氧化鎂，這就是我們燒水時會產生水垢的原因。一些以氯化鈣、氯化鎂等鹽導致的硬度通過加熱的方法無法降低水的硬度，可以採用加入碳酸鈉的方法，碳酸鈉中的碳酸根離子與硬水中的鈣離子、鎂離子形成沉澱，人們把這種方法叫做藥劑法。利用類似的原理，工業上還可以利用碳酸鈉與熟石灰反應制備氫氧化鈉。
水中的碳酸氫鈣又是怎麼進入到水中的呢？當含有較多二氧化碳的水流經含有石灰石較多的土壤或岩石的時候，二氧化碳和水就可以與碳酸鈣轉化為能溶於水的碳酸氫鈣導致水的硬度增大，這也是為什麼井水的硬度一般比河湖水硬度要大的原因，這種水的硬度加熱就可以降低。你可能不會想到，那些經過幾千年才能形成的美麗溶洞的形成原理和水垢的形成過程有些類似。像碳酸鈣這樣的碳酸鹽都可以與二氧化碳和水反應生成相應的碳酸氫鹽，而這些碳酸氫鹽加熱或與鹼反應則又可以轉化成相應的碳酸鹽，正是這些轉化導致了溶洞的形成。
鍋爐和熱水壺裡出現水垢後，會變得不美觀，會降低熱效率，還有可能導致鍋爐爆炸，很多人可能會想到利用碳酸鹽可以與酸反應的性質特點，用鹽酸去溶解水垢。我可負責任的告訴你，這無異於飲鴆止渴，水垢是溶解了，估計鍋爐也就漏了，如果使用酸性較弱的醋酸倒是可以考慮。
食用純鹼可以用於麵包、饅頭和糕點製作，就是用它去中和酵母發酵時產生的酸，同時可以產生二氧化碳使麵點變得更加鬆軟。當然這位蘇打先生的小弟小蘇打在飲食中也是一位有著顯赫地位的名人，它不但自身在加熱時分解產生氣體，能使面胚在焙燒過程中變得鬆軟、多孔，還可以與酒石酸氫鉀、澱粉做成複合的膨鬆劑。也正是因為小蘇打能夠與酸反應的特點，碳酸氫鈉可以作為中和胃酸的藥物。現在還出現了瓶裝的蘇打水，有必要偷偷告訴你的是，所謂的蘇打水，不是蘇打（碳酸鈉）的水，也許它應該叫做"小蘇打水"更合適呢!這種飲料營銷的概念就是利用了小蘇打溶於水顯弱鹼性的特點。當然了蘇打溶於水也顯鹼性，我們利用熱的蘇打（碳酸鈉）的水溶液可以去除油汙，就是利用了蘇打水溶液的鹼性。古人雖然不懂的其中的道理，但是聰慧的他們依然學會了用草木灰瀝出液來洗滌衣物，就是利用了草木灰中碳酸鉀的鹼性，在《風味人間》中出現的"灰水煮筍"和"灰水粽"也是利用了碳酸鉀的鹼性，而被原始人使用更早的刀耕火種則是利用了碳酸鉀中的鉀元素。植物生長除了需要大量的鉀元素，還需要氮元素，並且氮元素被譽為生命元素，這又是為什麼呢？具體內容且聽我們下回分解。
正所謂：
純鹼不是鹼，它是碳酸鹽；
蘇打小蘇打，快樂兄弟倆；
蘇氏兄弟親，碳酸是爸媽；
與酸就生氣，相互可轉化；
治病需要它，食品添加它。
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