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趕進度化學調理大會!認真解析《Dr.STONE 新石紀》EP.13

作者:Celeste偽晴(復健模式)│Dr.STONE 新石紀│2019-09-28 20:04:20│贊助:1,057│人氣:1615
一、鹽酸

 鹽酸(Hydrochloric acid, HCl),學名氫氯酸,是一種強的無機酸。純的鹽酸為透明無色,工業用的鹽酸則經常因為製程中會產生少許鐵離子的雜質而呈淡黃色。鹽酸是氯化氫氣體的水溶液,氯化氫非常容易溶於水,也容易揮發。揮發的氯化氫遇到水蒸氣後又會形成鹽酸的小液滴,因此濃鹽酸是一種發煙性的液體。


 鹽酸的製備方法最早在16世紀由德國化學家利巴菲烏斯(Andreas Libavius)提出,將濃硫酸與氯鹽在加熱下反應,可以生成氯化氫氣體。收集此氣體後溶於水便產生了鹽酸。最容易大量取得的氯鹽就是食鹽(氯化鈉),鹽酸這個名字便是來自「由鹽取得的酸」。

H₂SO₄ + 2NaCl → 2HCl ↑ + Na₂SO₄

 動畫中千空所製作的收集裝置,通過水滴來收集產生的氯化氫氣體,是基於氯化氫比起其他氣體而言相當容易溶於水的性質,因此可以做基本的純化。不過,現在在實驗室中都是直接拿橡皮管通入水中來產生鹽酸的。

 由於鹽酸是一種強酸,會對人體的黏膜組織造成傷害,尤其對於眼睛的傷害十分嚴重。記得在做這些實驗時,都要切記保持通風良好,並且穿戴合適的護具喔。

二、氯磺酸

 氯磺酸(Sulfurochloridic acid, HSO₃Cl),是一種具有強力腐蝕性的無機酸。氯磺酸也是一個無色的發煙液體,具有強大的吸濕力和催淚能力。氯磺酸是一種超強酸,可以簡單的把它理解為硫酸和鹽酸的結合,危險性遠較前二者高。


 工業上氯磺酸的製備方式,是將乾燥的氯化氫氣體與三氧化硫反應製得。由於氯磺酸遇水會起劇烈的水解反應,分解成鹽酸和硫酸,因此動畫中所說的「加熱泉華後加入鹽酸中」的製備方法是無效的

HCl + SO₃ → HSO₃Cl HSO₃Cl + H₂O → HCl + H₂SO₄

 泉華是指溶有大量礦物質的泉水蒸乾後,在地面上形成的沉積物。一般的泉華主要成份不外乎是碳酸鈣或二氧化矽,而火山周圍的泉華則可能含有大量的硫,因此又被稱為硫華

泉華(左)、硫華(中)與漆原琉華(右)。

 但是,這一切都是普通溫泉地帶的情況。如果是劇中的硫酸泉周圍的硫華,又會如何呢?雖然找不到文獻佐證,但我個人認為這樣的情況下硫華中會含有硫酸氫鹽,也就是硫酸和硫酸鹽反應的產物,例如硫酸氫鈉。當加熱硫酸氫鈉至460゚C以上時,便會起分解反應,產生硫酸鈉和三氧化硫

2NaHSO₄ -△→ Na₂S₂O₇ + H₂O Na₂S₂O₇ -△→ Na₂SO₄ + SO₃


 至於這裡千空說的「滴在皮膚上就能讓人變成殭屍」,應該就是在描述氯磺酸的腐蝕能力了。廢話不多說,直接上一段氯磺酸vs.雞肉的影片,就可以看出危險性了。


三、氫氧化鈉

 氫氧化鈉(Sodium hydroxide, NaOH),俗稱燒鹼、苛性鈉,是一種具有高腐蝕性的強鹼。氫氧化鈉是相當重要且常見的化學品,經常出現於各種工業製程中,也是應用最廣泛的鹼。


 工業上目前通常以電解飽和食鹽水來製備氫氧化鈉,此法在陰極產生氫氧化鈉的同時,也會在陽極產生氯氣,也就是千空所謂的「泳池臭味」。不過,這裡必須澄清一點,泳池裡的味道雖然跟氯氣很像,但其實是來自汗水中的尿酸和殺菌劑次氯酸鈉反應產生的三氯胺
 此外,再補充一點。利用電解產生氫氧化鈉這個方法必須要用飽和食鹽水。若是食鹽的濃度不夠,就只能扮演電解質的功能,那就形同電解水了。

2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + Cl₂ ↑ + H₂ ↑


 強鹼對於生物體的危害性,甚至高過於強酸。鹼性物質可以引發醯胺鍵及酯鍵的水解,而這兩個化學鍵結分別是構成蛋白質及脂肪的核心。此外,氫氧化鈉還可以破壞蛋白質中的雙硫鍵結,而且溶於水會大量放熱,這也是氫氧化鈉經常被用於水管疏通的原理。
 黑社會是不是真的用這種方法來處理屍體的我並不清楚,但是鹼性水解法確實是一種合法且環保的屍體處理法。此法將屍體浸入鹼水溶液(通常是5%的氫氧化鈉或氫氧化鉀)中,加熱加壓來使屍體分解,最後只會留下骨頭。而這樣產生的廢液只含有胺基酸這一類的小分子,可以直接傾倒,幾乎是零污染。目前這個方法已經是處理動物屍體的合法手段。

四、氨水

 氨(Ammonia,NH₃),是一種有強烈刺激氣味的無色氣體。氨相當容易溶於水,其水溶液便是氨水(NH₄OH),呈弱鹼性。氨對於生物體而言是非常重要的營養成份,然而也對生物體有毒性,因此多數生物都會對氨進行代謝後排放。一般來說,尿液中的氨含量不會太高,正常人一天經由尿液排放的氨約在0.14-1.19克,若是尿氨的檢測值過高,可能代表肝功能有異。

 那麼,從尿中提取氨可以說是非常沒有效率的做法嗎?倒也不是。尿液中主要的成份尿素可以被許多細菌代謝為二氧化碳和氨,這也是為何尿通常剛排出時味道較淡,過一段時間後就變得特別濃烈的原因。事實上,太空船中便是利用這個生化反應,回收太空人尿液中的氨作為電化電池燃料的。


 除了從尿中製備氨水,古代的人多是用乾餾動物糞便的方法製氨。除此之外,氨在地球上屬於較微量的化合物,天然界中存在的銨鹽較少,不利於大量生產。

五、提神飲料
這裡千空的臉看起來好像特別幼?

 相信大家在讀書或是工作的時候都有過喝茶或喝咖啡來提神的經驗吧。茶和咖啡能提神的原因在於其中所含的咖啡因,它是一種黃嘌呤生物鹼化合物,對昆蟲有毒性,但是對人類而言卻是一種中樞神經興奮劑。咖啡因在攝入後,約45分鐘便會經由血液循環分布到全身,但是代謝的速率卻有著很大的個體差異,因此咖啡因的提神效果相當因人而異。
 不過,用茶來提神時要注意沖泡時間,因為茶葉中的另一個成分茶多酚的功能和咖啡因恰好相反,具有安神的效果。茶多酚在發酵越久的茶中含量越少,所以這也是為何綠茶的提神效果較差。

 血糖濃度對人類的行動而言至關重要,因為人腦消耗了全身約60%的血糖。當血糖濃度低下,大腦就會變得比較遲鈍,進而影響全身的動作。喝含糖飲料確實可以有提神的效果,但那只是在身體本來就血糖低下的前提之下。所以比起用蜂蜜提神,還不如比賽之前的正餐吃飽一點呢。


 石菖蒲(Acorus gramineus)是一種多年生的草本植物,根莖常作藥用,具有理氣活血、鎮靜安眠的功效。不過,石菖蒲服用過量,會有出汗、噁心、致幻等副作用。所以說銀狼你吃那麼多石菖蒲,可要小心毒性啊。


【本週總結】
提及的科學議題:5
可行的:4
不可行的:1

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づく...
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留言共 13 篇留言

Celeste偽晴(復健模式)
本話的不科學擔當:被綁得緊緊的還能自轉的西瓜
https://i.imgur.com/vK2K6K3.gif

09-28 20:05

黑兔
所以之後就吃壞肚子了 下集應該就會出現

09-28 20:11

Celeste偽晴(復健模式)
銀狼反正也會被琥珀虐,吃壞肚子早點下場也好(誤09-28 21:26
黑兔
這村子最強琥珀無誤

09-28 21:27

Celeste偽晴(復健模式)
其實大概猜得到接下來的發展...阿鉻辛苦打敗地幔,然後金狼和琥珀認輸,阿鉻接下村長之後千空光明正大進村09-28 21:52
Celeste偽晴(復健模式)
本來對於新石紀這樣的鬥智作品,戰鬥力可能就不會代表一切09-28 21:53
安斎さん
就不說下一集銀狼變得多可憐了...雖然他平時很雷需要教訓

09-28 21:28

Celeste偽晴(復健模式)
期待銀狼怎麼被虐(X09-29 16:49
沒有名字的怪物
如我之前所說,在打完這場戰爭之前都很精彩,製作組毫不拖泥帶水,這點我真的超級欣賞,金郎那段漫畫的精采完美呈現,但是我沒想過會這麼燃啊,BGM大好評

09-28 21:44

Celeste偽晴(復健模式)
看過漫畫之後真的覺得動畫製作組做得很好,完全把氣氛都呈現出來了09-29 16:49
黑兔
對一半,你就期待一下吧

09-28 21:55

Celeste偽晴(復健模式)
下週就知道了[e34]09-29 16:50
Sticky Fingers
變化學課了(X

不可行是?

09-28 22:30

Celeste偽晴(復健模式)
氯磺酸那段,三氧化硫通入鹽酸的話,鹽酸中含有水所以會失敗。
工業製程是反過來,把乾燥的氯化氫通入三氧化硫的硫酸溶液,反應完後再蒸餾。09-29 16:51
安斎さん
想問一下你是看完動畫後再去將漫畫補到目前動畫進度這樣嗎?

09-30 12:00

Celeste偽晴(復健模式)
對喔,所以可以的話希望盡量不要在我這裡討論漫畫的內容,畢竟我也怕被雷[e41]09-30 12:21
安斎さん
果然是這樣,放心我不會據透的,我也想看看純動畫黨對於劇情的猜測是如何

09-30 12:51

Celeste偽晴(復健模式)
感謝你的配合[e41]09-30 22:32
霽嵐雪芛(´・ω・`)
說到處理屍體,台灣曾有人用王水處理屍體,如果當時兇手是選氫氧化鈉或有氟的強酸等對肉體更能產生氧化反應的腐蝕液體也許就不會被發現了

09-30 14:32

Celeste偽晴(復健模式)
主要還是要找可以毀掉DNA的藥劑,不然即使被發現也很難推斷是誰[e21]09-30 22:35
燕子-廢物模式
請問製造鹽酸的瓶子,裡面那根水會滴到上面的棒子有什麼功用?

10-01 02:15

Celeste偽晴(復健模式)
讓水滴到棒子上之後像巧克力噴泉那樣流下來,擴大和氣態氯化氫接觸的表面積10-01 23:30
精分魔法師-滴答人
銀狼要悲劇了,我們懷念他[e6]
看到這些屍體處理法,不禁讓我想起以前女大生用王水處理情敵的案例,覺得怕

10-04 23:59

Celeste偽晴(復健模式)
用王水、用氫氟酸的好像在臺灣新聞上都看過,奇怪這些人到底哪弄來這麼多管制化學藥品的[e9]10-05 00:06
海綿飽飽
製造HSO3Cl的過程中既然會用到SO3,那怎麼不乾脆拿SO3去反應就好了

10-11 02:54

Celeste偽晴(復健模式)
重點還是要在產生的苯磺酸上置換出好的離去基,直接拿SO3去反應只會產生苯磺酸,還需要多一步亞磺醯氯或五氯化磷的工序,還不如直接用氯磺酸省事10-11 09:37
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