「元素家族——连载36」Nitrogen：来自硝酸的元素

在很多反映中世纪的影片、动画里，经常会出现这样一个场景：一个阴暗、潮湿的房间里，随处散发着烟雾，到处摆放着各种颜色的瓶罐、管路，这就是炼金术师的实验室。这些炼金术师们幻想着能从各种各样的材料中提取出黄金以及其他珍贵的东西，他们房间里那种必不可少的冒着烟的酸液就是我们今天的主角：硝酸。

2015年2月，西班牙加泰罗尼亚的一家仓库发生爆炸，其中的发烟硝酸烟雾泄漏出来，周边五个小镇的居民受到影响。

公元八世纪，中国最鼎盛的唐王朝正在走向末路，欧洲笼罩在中世纪的黑暗大幕之下，全世界文明最闪耀的地方位于中亚的阿拉伯帝国，他们占领了叙利亚和埃及，得到了古希腊和古埃及文明留下的残卷，并把他们珍存在自己的图书馆并翻译成阿拉伯文。就这样，古希腊和古埃及文明的火种才得以保存，并终于在文艺复兴之后传到西欧。

由于宣传的原因，阿拉伯文明中的很多科技明星不为人所知，其中我们今天的主角就是其中最耀眼的炼金术师明星，他的名字叫：贾比尔·伊本·哈扬。他更广为流传的名字是”吉伯”，因此后面我们都用这个名字来称呼他。

8世纪是阿拉伯帝国的巅峰时期，我们和西方由于一些因素对阿拉伯文明宣传较少，其实这段时间诞生了很多科学明星，吉伯只是其中之一，如果没有他们，文艺复兴无从谈起。

在那个时代，一个天才往往是通才，吉伯也不例外，他可以算得上的头衔有：化学家、炼金学家、天文学家、占星家、工程师、地理学家、哲学家、物理学家、药学家和生理学家。但是他在历史上分量最足的就是炼金学，他堪称历史上最杰出的炼金术师，没有之一。他修正了恩培多克勒四大元素的理论，他认为：四大元素生成了硫和汞这两种基本的”实在元素”，硫具有理想的易燃性，汞具有理想的金属性，这两种”实在元素”按照不同比例化合，就可以生成各种金属。吉伯的看法虽然不甚科学，但是他提出的”实在元素”和我们现在说的化学元素已经相当接近了。

吉伯在历史上太有名了，所以后来很多人假借他的名义写了很多著作出来，在那个印刷术还没有发明的年代里，这是经常的事情，所以很多成就是不是这个真吉伯的已经不可考了。

吉伯还给我们留下了一大批化学书籍，比较著名的有《七十本书》、《化学之书》、《平衡书》，这些书中的很多化学术语都被后来的欧洲科学家们沿用，一直到现在，比如”碱”（alkali）。当然也包括硝酸（Nitric acid），这是他有一次在煅烧硝石、明矾和胆矾的混合物的时候得到的。

到了17世纪，德国炼金术师格劳贝尔发现硝酸可以通过蒸馏硝酸钾和浓硫酸的反应得到，到了18世纪末，我们的老熟人：宅男科学家卡文迪许发现可以用让空气通过电火花得到硝酸，拉瓦锡也发现硝酸中有氧和氮元素，并最终将氮元素命名为Nitrogen，意思就是”硝石中的元素”的意思。原来，先是硝酸和硝酸盐们上了化学的家谱，然后氮元素才跟着续上了。

天然硝石，主要成分是硝酸钾，可以用来制作火药，现在更多的应用是用来提取硝酸盐，满足更多的工业用途。

中国古代的四大发明之一是黑色火药，其配方很好记：”一硫二硝三木炭”，其中的”硝”就是硝石。很多的宣传提到中国发明了火药却用来做鞭炮，而西方得到了火药就用来做武器。这是不严谨的，我们历来就是一个勇敢尚武的民族，否则华夏血脉绝对延续不到现在。历史上的事实是：中国第一个发明了黑色火药，也最早将火药用于军事。到了明朝，我们已经有了”神机营”这样的战斗编制，火枪火炮都已经武装到牙齿。但是由于中国古代对弓弩的设计已经到极致，当时的火枪火炮的精准度和射程都远远落后于弓弩，所以一直只在小范围应用。后来西方的火器发展起来是因为发明了膛线，才提高了射程和精准度。而这个时候，我们已经到了清朝，少数民族统治者更加关注自己的统治，而不是科学技术的发展，晚清时期”落后就要挨打”也就理所当然了。

明朝的神机营，已经有了”三段击”这种战法，小日本是从中国偷师回去的。如果明朝没有灭亡，中国的历史将是另一种可能？

遥记我们高中时分，有一道化学题：写出”一硫二硝三木炭”的化学方程式，标准答案是：S+2KNO3+3C=K2S+N2+3CO2。这道题目严格来说是纸上谈兵了！我们老祖先可没那么牛，连分子概念都有了，什么摩尔，什么阿伏伽德罗常数都是浮云啊！其实”一硫二硝三木炭”这个配比是质量比例而非摩尔比，反应产物也应该是氧化钾、氮气、二氧化碳和二氧化硫。

人逢喜事精神爽，鞭炮作为我们的传统一直沿袭到现在，需要注意到鞭炮中的黑色火药会产生类似战火的硝烟，主要有害成分是二氧化硫。在乡村，人群密集度不高，产生一点有害气体的危害可控，但是到了城市，如果家家户户都燃放鞭炮，则会对本来就不堪的城市空气雪上加霜。现在很多城市都禁鸣鞭炮并设置了鞭炮燃放点，实在是不得已。

忆苦思甜，现在的我们和祖先比真是幸福，虽然夏天烈日炎炎，我们还可以躲在空调房间避暑，而在科技昌明之前的祖先们呢？

其实他们也没有那么惨，话说唐朝末年，武器和烟花爆竹对火药的需求激增，硝石也被大量开采出来，人们迅速发现，硝石溶于水以后大量吸热，甚至会让水结冻成冰，硝酸盐的这种特性让我们的老祖先们从此以后得到了避暑神器。

古代的土法制冰

后来到了宋代，中国的商业异常发达，很多商家用硝石来做冰块，并向其中加一些糖，这样可以吸引更多顾客。到了元代，蒙古统治者们喜欢喝奶，而又非常不习惯南方的酷热天气，又向其中加入牛奶和果汁。马可波罗来到中国，发现这东西太好吃了就将它带回欧洲。欧洲人把它包装了一番又带回中国，它的新名字叫：冰激凌。

冰激凌的历史你现在搞清楚了吗？唐朝发明的火药、宋朝发达的商业、蒙古人的喝奶习惯、马可波罗百万先生、欧洲王室的包装加工，你吃下去的是甜柔滑爽，凝聚的是厚重的历史。