C53 —— 中和
苏美美和陈默停在了距离腐蚀女王八米的位置。
八米。这是陈默用pH试纸测出来的安全边界。八米以内空气中的酸碱微粒浓度超过皮肤可承受范围。八米以外可以正常呼吸。
腐蚀女王站在作坊中央的铁轨上。铁轨在她脚下正在缓慢溶解。酸侧的铁变成了棕色的氯化铁溶液。碱侧的铁表面覆盖了一层灰白色的铁氢氧化物。两种腐蚀在铁轨上同时发生。
楚光蹲在安全线外面。面板搁在膝盖上。面板右上角被碱腐蚀的白色条纹还在,但不影响计算功能。他在做他最擅长的事情。算。
"中和反应的原理。"他说。声音不大,但每个人都在听。"酸加碱生成盐和水。盐是中性的。水是中性的。如果我们能把腐蚀女王的酸面全部中和成盐和水,酸就没了。把她的碱面全部中和成盐和水,碱也没了。剩下的就是中性核心。"
"问题是量。"苏美美接话。她的析出形态HUD一直开着。她在扫描腐蚀女王的体积和浓度。"她的酸面体积大约0.8立方米。主要成分是浓硫酸。浓度我估测大约在60%到70%之间。碱面同样约0.8立方米。主要是氢氧化钠溶液。浓度大约40%到50%。"
"所以我们需要多少碱去中和她的酸?多少酸去中和她的碱?"楚光在面板上写:
中和酸面:H₂SO₄ + 2NaOH → Na₂SO₄ + 2H₂O
中和碱面:NaOH + HCl → NaCl + H₂O
他在面板上快速估算。"酸面:0.8立方米×60%浓度×硫酸密度1.84kg/L……大约880千克纯硫酸。分子量98。大约9000摩尔。需要18000摩尔的NaOH来中和。18000摩尔×40g/mol=720千克的NaOH。"(摩尔=化学计量单位。1摩尔H₂SO₄需要2摩尔NaOH。)
"七百二十公斤的氢氧化钠。"赵雷在后面说。"这里有那么多吗?"
苏美美看了一眼架子上的粗瓷坛。"这是一间洋务运动时期的化学品仓库。它给整个化工厂供料。存量应该够。但问题不是有没有七百二十公斤。问题是我怎么量出精确的七百二十公斤。这里没有电子秤。没有量筒。标签上的浓度标注是文言文的估算值,不是精确数据。"
苏美美开始在架子上翻找。
陈默跟在她身后一步。左手碳酸氢钠溶液。右手稀醋酸棉球。他没有帮她翻架子。他在看她的手。看她的裸露皮肤。看有没有酸碱微粒落在她身上。
架子上的烧碱(NaOH)存量很大。十几个粗瓷坛,每个大约五十公斤。标签上写着"烧碱,上等品。苛性极烈。"没有浓度标注。纯度未知。
苏美美打开了一个坛子。白色的固体颗粒。她没有用手碰。她从化妆包里取出8号瓶的氧化铝粉末,倒了一小撮在坛子边缘。氧化铝是耐碱的。她用氧化铝做的"手套"保护手指,从坛子里取出了一小块烧碱。
析出形态扫描。"纯度大约85%到90%。杂质主要是碳酸钠和水分。"她在脑中计算。"如果纯度按85%算,要凑720公斤纯NaOH,需要大约847公斤的这种烧碱。十七坛。"
她数了一下架子上的坛子。十五个半满的。总重量大约够。但这些坛子没有刻度线。她无法精确称量每个坛子里还剩多少。
"楚光。"她说。"我没法精确称量。只能估。估的误差大约在正负10%。"
"正负10%。"楚光在面板上算了一下。"如果碱的量多了10%,中和完酸之后会剩余大约1800摩尔的NaOH。pH从0升到不是7而是12。从强酸变成了强碱。还是腐蚀的。如果少了10%,中和不完全,剩余大约900摩尔的硫酸。pH只能从0升到大约1.5。还是强酸。"
赵雷在后面听着。他不懂摩尔。但他懂"多了变碱少了还是酸"。和力学一样:力太大了推过头,力太小了推不动。正好的那个力最难找。
"化学的'正好'叫恰好中和。"楚光说。"酸提供的氢离子数恰好等于碱提供的氢氧根离子数。H⁺的摩尔数等于OH⁻的摩尔数。一个不多一个不少。"
正负10%的误差。不管多了还是少了,结果都是失败。化学的战场上没有"差不多"。
"那碱面呢?"苏美美看着架子另一侧的盐酸坛子。
盐酸的标签写着"盐精水,酸味极烈,铁器触之即黑。"旧称盐精水。苏美美打开坛子闻了一下。刺鼻。浓盐酸。析出形态估测浓度大约30%到35%。
同样的问题。没有精确浓度。没有精确体积。只有手感和估算。
"两面都需要精确到正负5%以内才能完全中和。"楚光说。"否则残余的酸或碱会继续腐蚀。"
"5%的精度。"苏美美看着手里的粗瓷坛。没有刻度。没有天平。十九世纪的工业条件。"在案件七我用手感配过高锰酸钾。那次的精度大约正负15%。这次需要5%。三倍精度。"
她闭了一下眼。五年的Cos染料调配经验。两个化学案件的实战。析出形态的分子浓度可视化。这些加在一起够不够到5%?
她不确定。
"先试一下。"苏美美从架子上搬下了一坛烧碱。五十公斤。她一个人搬不动。赵雷走过来帮忙。他的护甲还有灰色斑点但力量没问题。
他们把坛子搬到了安全线附近。苏美美从坛子里舀出了大约两公斤的烧碱颗粒,放进一只铜桶里。加水溶解。水是陈默从作坊角落的水缸里打的。铜桶里的烧碱溶液开始发热。放热反应。氢氧化钠溶于水是剧烈的放热过程。铜桶的外壁变烫了。(NaOH溶解放热:溶解热约-44.5kJ/mol。)
"小心。"陈默在旁边。他在苏美美的手腕上缠了一圈纱布做保护。不是绷带。是临时的防溅屏障。"强碱溶液溅到皮肤上比酸更危险。因为碱会溶解蛋白质。酸是烧伤表面,碱是渗透深层。"(酸灼伤:凝固性坏死,表层形成焦痂阻止深入。碱灼伤:液化性坏死,持续渗透更深。碱伤比酸伤难处理。)
苏美美用纱布包着手端起铜桶。她走到安全线的边缘。腐蚀女王在五米外。五米。pH试纸在这个距离已经变红了。
她把铜桶里的碱溶液朝腐蚀女王的酸面泼了过去。
碱溶液碰到酸面的瞬间,反应发生了。
H₂SO₄ + 2NaOH → Na₂SO₄ + 2H₂O
剧烈放热。接触点冒出大量水蒸气。酸面的黄色在碱溶液泼到的区域变淡了。从深黄变成浅黄,再变成灰白色。灰白色就是硫酸钠——盐。中性的盐。
有效。碱确实能中和酸面。黄色变灰白色的过程清晰可见。苏美美的析出HUD实时显示了那一小块区域的pH变化:从0.8跳到了5.2。接近中性了但没到7。用量不够精确。
但这次试探的意义不在于成功。在于看清机制。
问题是,只中和了大约巴掌大的一块。酸面总面积超过一个平方米。她泼了两公斤烧碱溶液,只中和了不到百分之一。
而且中和完的区域在缓慢修复。腐蚀女王的酸面从未被中和的区域向被中和的区域渗透。灰白色的盐渍在十秒内重新被黄色的酸覆盖了。
"她会自我修复。"楚光看着面板数据。"中和后的区域会被周围未中和的酸碱重新填充。小面积的局部中和没有用。必须一次性把整个酸面同时中和。"
"整个酸面。同时。"苏美美看着腐蚀女王。零点八立方米的强酸。需要七百二十公斤的碱一次性全部投入。不是泼一桶。是同时泼几十桶。
"碱面也一样。"楚光补充。"同时中和两面。酸面用碱。碱面用酸。双管齐下。一次完成。如果只中和一面,另一面会在几秒内填补过来。"
苏美美看了一眼架子。十五坛烧碱。大约七百五十公斤。精度要求正负5%。需要同时投入。但她只有两只手。
"我需要帮手。"她说。
"赵雷搬坛子。"林弦立刻接话。"楚光算每坛的投入量。陈默护苏美美。我指挥节奏。和案件九的电路修复一样——每个人一个角色。"
赵雷已经在往安全线附近搬坛子了。牛顿帮不了忙但它蹲在旁边看着。
但还有一个问题。
"同时泼几十桶溶液上去是不现实的。"楚光说。"液体有飞溅、延迟、覆盖不均匀的问题。如果用泼的方式,即使量精确了,覆盖的均匀度也不够。中和不均匀等于部分中和,部分中和等于失败。"
"那怎么办?"
楚光推了推眼镜。"不用泼。用滴。"
"滴?"
"滴定。"楚光在面板上画了一个简图。"化学实验里有一种操作叫滴定。用一根细管,一滴一滴地把反应物加入被滴定的溶液中。每滴的量精确控制。通过指示剂观察终点——颜色变化的那一刻就是中和完成的瞬间。"
"但滴定是实验室操作。用的是酸式滴定管和碱式滴定管。这里没有。"苏美美说。
"你有化妆包。"楚光说。"你的试剂瓶有瓶口可以控制流速。你的析出形态可以实时监测pH变化。你不需要滴定管。你就是滴定管。"
苏美美看着他。
"人肉滴定。"她说。
"对。"楚光的声音很轻但很确定。"你走到腐蚀女王身边。一只手拿碱溶液滴她的酸面。一只手拿酸溶液滴她的碱面。析出形态告诉你pH变化。看到pH接近7的时候停手。精确到毫升。"
"那意味着我要站在她身边。"苏美美的声音也很轻。"八米以内。酸碱微粒浓度超标的区域。"
"对。"
沉默了两秒。
陈默走到了苏美美旁边。"我跟你进去。"他说。"你滴。我护。酸溅到你身上我用碱中和。碱溅到你身上我用酸中和。你只需要看着HUD。别分心。皮肤的事交给我。"
苏美美看了他一眼。陈默的表情和平时一样平静。保温杯在外套口袋里。急救包打开着。碳酸氢钠溶液和稀醋酸棉球分别在左手和右手。
"你也会被腐蚀。"她说。
"我穿了两层衣服。外面一层可以牺牲。"陈默说。"而且我的皮肤比你厚。"
赵雷在后面笑了一声。"你那是夸自己皮糙肉厚?"
"是陈述事实。"陈默说。"男性真皮层平均厚度约2.2毫米。女性约1.8毫米。我比她厚0.4毫米。在酸碱腐蚀的环境里,0.4毫米可以多撑大约三秒。"(真皮层厚度的性别差异:男性真皮较厚,对化学灼伤有轻微额外缓冲。)
三秒。陈默把三秒的生理优势拿来当护盾的理由。
苏美美没有再反驳。她从架子上取下了两个小瓷瓶。一个装烧碱溶液(碱,用来中和酸面)。一个装盐酸溶液(酸,用来中和碱面)。两个瓶口她用化妆包里的棉球堵住了大半,只留一个针尖大的小孔。
自制滴定管。两个粗瓷小瓶。棉球堵口。针尖出液孔。精度取决于她的手指控制力和析出形态的实时反馈。
化学课上的滴定实验用的是精密玻璃滴定管,精度0.02毫升。她现在用的是粗瓷瓶加棉球,精度大约在1到2毫升。差了一百倍。
但化学课上滴定的对象是静止的烧杯。她要滴定的对象是一个三米高的、会移动的、全身散发腐蚀微粒的守卫。
条件差一百倍。目标难一百倍。所以差不多。
"楚光。"她说。"我需要你在外面帮我算。我进去之后析出形态会实时把pH数据回传给派的黑板。你看着数字。pH从0往上爬的时候告诉我快到了。pH从14往下降的时候也告诉我。到6.5到7.5之间的时候喊停。我停手。"
"我喊。"楚光说。派的全息黑板还没完全修复,但能投影数字了。
苏美美深吸了一口气。化妆包挎在肩上。左手碱瓶。右手酸瓶。析出形态的HUD在视野中稳定地亮着。分子颜色在她的瞳孔里翻滚。黄色。蓝色。灰色。
陈默站在她的右后方半步。纱布。碘伏。碳酸氢钠。稀醋酸。生理盐水。五种急救材料分布在他身上的五个口袋里。三秒的反应窗口。
"Ready?"(准备好了?)苏美美问。
"Ready。"(准备好了。)陈默回了同一个词。他平时不说英文。这是他说的第一个英语词。
苏美美迈出了第一步。
她的鞋踩过了安全线。空气中的酸碱微粒浓度在析出HUD里骤然升高。黄色和蓝色的光点密度翻了三倍。她的鼻腔有刺痛感。眼睛微微发酸。
陈默跟上了。他的手已经拧开了碳酸氢钠溶液的瓶盖。随时准备。
七米。六米。五米。
腐蚀女王在前方等着。暗绿色的数据光膜在她的酸碱双色身体上流动。中间那条灰色的中性线在微微脉动。
苏美美的手很稳。瓶口的针尖小孔对准了腐蚀女王的酸面。左手碱瓶。右手酸瓶。析出形态的HUD在她的瞳孔里翻滚着数据。pH值。浓度。分子密度。温度。
她深吸了一口带着酸味的空气。
身后八米外,赵雷靠着木架子站着。他帮不上忙。这不是能冲的仗。但他没有离开。牛顿蹲在他脚边,鼻尖朝着苏美美的方向。
楚光蹲在地上。派在他的脚边。全息黑板投影出一个数字:苏美美析出HUD回传的实时pH值。现在显示的是0.8。腐蚀女王酸面的表面pH。需要它变成7.0。从0.8到7.0。六个pH单位的距离。
林弦站在安全线上。钢笔在口袋里。她没有说话。这一次不需要她喊节奏。节奏在苏美美的手指上。在析出形态的HUD里。在每一滴从瓶口落下的碱溶液中。
作坊里很安静。油灯的火焰在微微晃动。一百五十年前的空气里悬浮着酸碱的微粒。一个十五岁的女生端着两只粗瓷瓶走向一个三米高的腐蚀体。一个十七岁的男生跟在她身后半步,手里握着碳酸氢钠和稀醋酸。
开始滴定。