第2篇　与工业革命的相互影响

第2篇　与工业革命的相互影响

A.克洛（A.CLOW）

N.L.克洛（N.L.CLOW）

化学工业是一切工业领域中多配性（polygamous）最强的一个行业——这是对化学工业与所有实际上一起发展起来的其他工业之间的基本差别的一个极为精确的论断。不仅化学工业使用的原材料的范围要比纺织工业等其他工业更为广泛，而且其产品本身也很少是终端产品。这些产品基本上都被其他工业部门所利用，例如，硫酸为化肥工业所用，纯碱为玻璃制造业所用，媒染剂则为纺织业所用，等等。因而，化学工业的许多产品从未在日常生活中出现过。

尽管化学工业在技术发展中的角色可能不太明显，但实际上它在每一个技术分支的发展中都起到了至关重要的作用，在此仅列举冶金、纺织品整理、玻璃制造、陶瓷加工、制皂技术以及农业等。这种多样性使得我们很难以一种连贯而简练的方式对它进行论述，其原材料众多，产品多种多样，而且每种产品的生产工艺也各有特色。

然而，所幸的是，这种复杂性还是能够减少的，因为在经过详细区分之后，所采用的存在根本差别的技术项目并不是很多。其中包括：（a）熔炉技术，冶金、玻璃和陶瓷工业借此发生了惊人变革；（b）利用结晶作用的提纯技术，例如在食盐和糖的生产方面；（c）蒸馏技术以及后来的发展；（d）各种气体处理技术。所有这些技术流程，都使工业化学家们朝着20世纪更加复杂的操作程序迈进。

熔炉技术可以追溯到远远早于有文字记载的历史时期，构成化学知识主体的首批观察结果，都是以这项技术为中心产生的（图125），经典的例子有将绿色的孔雀石炼制成红色的金属铜，将灰色的黏土煅烧成红色的陶器等。古人已经知道的有6种固态金属，但冶金术并不是工业革命中传承下来的唯一的熔炉技术。玻璃和陶瓷制造业（尽管在许多世纪里几乎没有任何产品在上层阶级之外得到过广泛使用）也在从中国到波罗的海的广大地区建立起来，即使在早期阶段，有些事例还意味着当时的人具备了高超的技术才能。在制造这类产品的过程中，当原材料在熔炉内出现改变时，手工工匠们不会不观察到所发生的深刻变化，他们必定已经具备了探索和选择适当原材料的知识——用草木灰提供碱，用沙子提供二氧化硅，或者采用具有特定流变性质的黏土等。

除上述成果以外（他们所使用的火无疑具有显著的特性），经过许多代的努力，化学工业积累起由更为精巧的技术（techniques）构成的知识体系。其中，既包括涉及铝盐知识的鞣制技术，媒染剂和染色陶器的生产和使用等，也包括由那些将自己的学科看作医学侍女的化学家——化学医学家——所参与的部分。到18世纪初，他们与那些出于不同目的而研究材料的金丹术士都积累了一批事实，虽然在当时还只能被最为含糊不清的一些理论松散地联系在一起，但无论如何，已足以在随后的化学技术（chemical technology）的发展中起到重要作用。这里仅举一个例子：格劳贝尔（J.R.Glauber，1603—1670）观察到铅对硫酸具有抵抗作用，此项观察结果被罗巴克（John Roebuck，1718—1794）于1746年在英国开始制造硫酸时所利用。格劳贝尔的观察结果可以认为是一项关键发现，其价值远远超出了人们的预料。他的《论炼金炉》（Treatise on Philosophical Furnaces）一书，是17世纪出版的有关化学和技术信息方面最著名的文集之一（第Ⅲ卷，第2章）。

在化学革命中获得重要地位的物质包括纯碱和草碱。这是两种直到18世纪末才从草木灰（图126）或在地质条件和气候条件适宜时从自然沉积物中提取的温和碱类，也许人们已经知道这些碱性物质具有像石灰所表现出的腐蚀性。用脂肪或油脂与这些碱发生反应，就可以制成肥皂（第Ⅲ卷，边码703—705），肥皂的生产与玻璃制造一起，可以作为一种新兴化学工业的标志。食盐和明矾的生产也应被当作这种标志，因为它们所依赖的技术，即采用再结晶法进行提纯处理（图127），在整个化学工业中都具有重要意义，另外在糖类物质的工艺生产（第Ⅲ卷，边码7—8）过程中也具有重要作用。

从关于火药发展史的知识中，我们可以清楚地了解到早期的技术家们（technologists）都很熟悉另外两种化学原材料：地中海地区和西班牙出产的硫，以及主要是通过东印度公司从印度和中国获得的硝石（硝酸钠或硝酸钾），尽管早在17世纪就已知道这种原料可用草碱中和硝酸来制造（第Ⅱ卷，边码379—382）。

硫和砷的提纯处理涉及升华作用（图128）的知识，自17世纪开始作用日渐重要起来的另一种物质卤砂的生产也是用这种方法。卤砂和硼砂这两种物质都被用作焊剂。一份值得注意的关于当时已知的各种物质的清单，由罗思（G.Roth）于1721年发表。

在上述内容中，还有必要加入一项几乎是普遍了解的知识，即通过发酵作用生产乙醇，然后利用分馏法来分离乙醇（图129，另见第Ⅲ卷，边码11、边码12）。当时人们不仅已经知道如何生产乙醇，而且早就认识到可以利用发酵方法进而生产乙酸，这种酸与柠檬酸以及两者的盐一起，都在纺织工业中得到了大量应用。格劳贝尔就已经认识到，通过木材蒸馏与发酵作用生产的酸是完全一样的。

当时还知道一些更强的无机酸（硫酸和硝酸），并且发现可将其用于从精炼贵重金属到生产各种药用方剂等多方面的用途。格劳贝尔也给出了利用岩盐和硫酸来制备盐酸，以及利用硝酸钾和三氧化二砷制备发烟硝酸的方法。

根据当时的一些出版物，就可以判断出在被内夫（J.U.Nef）称为第一次工业革命的初期采用的技术知识的水平。由鲍尔［Georg Bauer，1494—1555，即阿格里科拉（Agricola）］于1556年在巴塞尔出版的《论冶金》（De re metallica）一书就是一例。鲍尔广泛收集了有关矿物学、冶金术以及化学处理流程方面的大量材料，他的这部书可以被认为是17世纪以前撰写的最完整的化学工业方面的著作。然后是哈勒的利巴菲乌斯（Andreas Libavius，1540—1616）于1597年首次出版的《炼金术》（Alchemia）一书，它常被喻为第一部真正的化学教科书，囊括了当时的化学工艺技术、药剂学和冶金术等方面的内容，对有关用硫与硝石制备硫酸的技术作了理性描述。但是，这本书比起另一部被公认为化学教科书的著作的问世，毕竟早了一个世纪。后者就是布尔哈维（Hermann Boerhaave，1668—1738）的《基础化学》（Elementa chcmiae）一书。布尔哈维在莱顿任化学教授之际，教授的很多学生后来对化学在工业中的应用作出了基础性贡献。除了这些著作以外，还可加上4本就其起源来说都是纯技艺著作的出版物。第一本是锡耶纳的比林古乔（Vanoccio Biringuccio）于1540年出版的《火术》（De la pirotechnia），该书以摆脱了金丹术的影响而闻名。第二本是同一年由威尼斯的罗塞蒂（Rosetti）出版的有关染色技艺的最早的手册。在16世纪，随着美洲和通向东方的海上航道的发现，以及采用铁、铝和锡等媒染剂固着染料的各种新方法的发展，新的染色器皿也被引入欧洲。还有帕利西（Bernard Palissy，1510—1590）的《土壤技艺学》（Art de terre）——书中重点强调了对实验方法的依赖，以及佛罗伦萨的内里（Antonio Neri）于1612年出版的《玻璃的艺术》（De arte vitraria）。

不仅上述论著表明了知识的扩展和积累，而且伦敦皇家学会于1660年的创立又进一步表明，有组织地探求自然知识的时机正在成熟。皇家学会创立后不久出版的《调查探究的带头人》（Heads of Enquiries）一书，显示出学会的创立者热衷于推动技术发展，尤其是化学工艺和冶金工艺的进步。这方面的发展并不局限于英格兰，1666年皇家科学院在巴黎成立，其成员也表现出同样的兴趣。

其中，受到最大关注的课题是用煤炭替代木材，以及增加矿藏开采深度的需求。18世纪和19世纪机械革命和化学革命中，用煤炭代替木材是主导因素。因而，有必要考察一下木材在工业革命之前的经济体系中占有的地位。

木材在陆地和海洋上修屋造船方面的用途是显而易见的，但是木材的各种副产品，特别是木焦油和树脂，对于海洋国家也是至关重要的。木材还经常是唯一一种可以利用的燃料。在家里的壁炉内，用煤炭来替代木材应当没有什么特别的困难，但是许多世代以来，木材一直在工业生产中使用，这是因为技术家们无法防止在燃烧煤炭时产生的副产品对制成品造成污染（第Ⅲ卷，第3章）。

在铁的熔炼中用煤炭替代木材的措施是与达比一世（Abraham Darby，1677—1717）——科尔布鲁克代尔铁厂厂主、贵格会信徒联合会的创始人——的名字联系在一起的。1709年，他通过将矿物燃料转化为焦炭，然后再装入高炉使用（边码99），解决了这一迫切的经济和技术问题。在德国，首先在鼓风炉中使用焦炭的是格莱维茨的冯·雷登（von Reden），时间是1796年。

在玻璃制造中，煤炭的使用导致了玻璃罐顶部收口技术的产生，从而促进了燧石玻璃的发展，这种玻璃在闭口坩埚内更容易熔化（边码370）。在陶器制造中，煤炭的使用导致了烧箱的引进。

玻璃制造工匠们虽然解决了燃料方面的问题，却仍然面临着需要用草碱（木材或其他植物燃烧后留下的灰渣）作为玻璃的一种必要成分的问题。对于肥皂、明矾和硝石制造商来说，草碱也是一种必不可少的原料。其中，硝石与木材的另一种副产品木炭再加上硫磺混合后，就可制成直到将近19世纪中期才为人所知的一种炸药。由此可见，当时采矿业、冶金业以及其他一些工业行业，都在竞争日益短缺的木材供应。其结果是，在17世纪的许多地区，都有关于木材供应极度紧缺的记录。为此，寻找木材的替代品，就成了18世纪技术发展的主要特征之一（第Ⅲ卷，第3章）。

然而，燃料问题的解决还仅仅是完成了技术战役中的一半任务。如上所述，草木灰是为玻璃制造业、煮皂业、漂白业以及其他一些制造业提供所需碱类的一种原料。因而，作为寻找木材替代品过程中的一个辅助方面，人们还要寻找天然碱类的替代品。当18世纪末期这一问题得到解决时，使用碱类的各项工业已成为整个化学工业事实上的焦点，并就此延续了将近50年之久。因此，在这一点上，讨论制碱工业的兴起，探讨解决这一问题的手段，确实是很有必要的。

在早期，英国本地产的碱类已不能满足日益增长的需求，而要以粗制草灰或木灰，或者精炼的草碱或珍珠灰，通过进口来补充供应。这种碱类有两个来源，即来自地中海地区的海藻灰苏打（barilla），以及来自北欧或美洲的木灰。但是，随着欧洲经济（特别是英国经济）的扩张，碱类一直供不应求。这种局面将技术家们的注意力引导到寻找可能的解决办法上来。在此可列举4种解决办法：（a）有组织地进口；（b）扩大木灰的国内生产；（c）利用迄今尚未开发的材料，如海藻；（d）进行合成生产。在长达一个世纪（1730—1830）的时间里，其中第三种可能的解决办法对英国经济的发展作出了重大贡献。直到19世纪30年代，在邻近柴郡各盐田的地区建立了采用吕布兰制碱法的一些工厂，市场上有了充足的纯碱供应后，这种方法才被取代。

尽管早在1694年，苏格兰就有人提出过用海藻灰的生产方法——对海藻进行焚烧灰化来生产碱类，但直到1730年左右，这一生产方法才普遍见诸当时的记载中。之所以在此提到海藻灰的生产，是因为在某种意义上它代表了英国化学工业的源头之一，其产品是一种低等级的植物碱，为一系列的生产商所利用。这实际上是前面提到过的大多数化学制品本身不是终端产品，而是被用于其他产品生产的一种“中间产品”的很好例证。

作为一种化学原材料，巨藻（kelp）[2]灰与20世纪化学工业生产的高纯度碱产品有很大不同。然而，在这一产品成为一种重要商品的时代，当时的技术手段已足以充分利用其中的各种成分。这种海藻（灰）是含有碳酸钠、氯化钠、硫酸钠、硫酸镁、氯化镁以及一定量的氯化钾的混合物，尽管其中有很多成分并不是碱类，但作为一种化学混合物，它仍然可以供当时的工业使用。后来，由于其中还含有可供使用的碘成分，所以它又变得重要起来。

根据我们的观点，巨藻灰贸易的发展只是暂时缓解由于其他植物性碱的短缺而造成的困难的一种手段。较为根本和科学的方法，应当是运用日益增长的各种化学物质之间相互反应的知识，采取正面出击的措施，来解决碱类的生产问题。

制碱工业的创建和兴起，代表着以积累手工艺知识为基础的工业，向以应用化学知识为基础的工业的转化。尽管这种变化往往表现为似乎是在一夜之间发生的，但这远远不是真实情况，这些在19世纪30年代发生的一系列重大事件，至少在半个世纪以前就有了先例。而且，尽管新工业的主要产品是碱，但与此同时生产的副产品还被漂白工业吸纳使用，转而又促使了这一工业的革新。对于利用破旧衣物进行纸张生产，新的漂白剂具有值得注意的效果。正因为如此，李比希（Justus von Liebig，1803—1874）才将纯碱的合成生产称为“各类民用技艺中一切进步的基础”。

至此，有必要追述一下上面提到的这些成就的若干先行者。早在1737年，此前曾强调过纯碱与草碱之间的区别，而且是多项技术改良的始创者的迪蒙索（H.L.Duhamel du Monceau，1700—1782），就在采用与大型制碱工业出现的第一个世纪使用的工艺流程没什么两样的制碱方法。此后不久，爱丁堡的布莱克（1728—1799）出版了他的《关于镁石、石灰石以及其他一些碱性物质的实验》一书，阐明了温和碱与苛性碱之间的相互关系（边码217）。与布莱克联合进行碱合成实验的，有硫酸制造的先驱罗巴克和工程师瓦特（James Watt，1736—1819），还有一位热心的研究人员基尔（James Keir，1735—1820），他是与斯陶尔布里奇的罗杰斯·安布莱科特玻璃厂联系在一起的。

对于这些实验者是如何取得成功的，我们并不确切知道。据说，布莱克与他的几位合作者宣称，如果他们不是因为必须要对准备作为原料使用的食盐交纳税款，他们可能早已进入商业生产阶段了。他们在1771年通力合作，共同反对两位伦敦化学家亚历山大·福代斯（Alexander Fordyce）和乔治·福代斯（George Fordyce）关于用普通食盐制造纯碱的一项专利申请。他们提出的根据是，基尔已经成功地合成了纯碱。与此同时，一位硝石生产商布吕热（Pierre Théodore de Bruges）也声称他已经装备了一家制造碱的工厂。

这些表明碱的合成生产已经获得一定成功的信号，可以由1781年颁布的减免“用于制造熔融化石或矿物碱”的“粗”盐税收的英国国会法令得到加强。但是问题也还存在，这一点可以从沃森（Richard Watson）在《化学评论》（Chemical Essays，1782—1787）的相关论述中得到明证，评论指出这一课题是“整个国家关注的重大问题之一”，这些资料清楚地反映出其在经济上的重要性。同样能反映这一问题的，还包括同一时代由香农（Richard Shannon，1779年第1223号）、希金斯（Bryan Higgins，1781年第1302号）、科利森（John Collison，1782年第1341号）和杰勒德（James Gerard，1783年第1369号）为碱的制造提出的各项专利。对这批专利的仔细研究，会使那些对碱问题的化学背景有兴趣的人受益匪浅，其中有些流程与吕布兰制碱法具有明显的相似之处。确实，1789年博纳尔（Anthony Bourboulon de Boneuil）就曾在一项专利（第1677号）中将硫酸钠和木炭称为“已经用于碱类生产的”原料。

尽管这些发展无疑都很重要，但其中究竟是否有一项能够作为英国制碱工业的真正基础，则还是一个问题。因而，有必要转而讨论邓唐纳德第九代伯爵阿希巴尔德·科克伦（Archibald Cochrane，1749—1831）及其在泰恩河畔纽卡斯尔的合作者们的一系列活动。

18世纪80年代，邓唐纳德伯爵结识了试图将普通食盐转化为纯碱的两位制造商罗什（William Losh）和道布尔迪（Thomas Doubleday）。1791年，邓唐纳德将罗什送至巴黎。吉东曾于1782年证实，可以用硫酸钠来制造纯碱。罗什和邓唐纳德掌握了从法国收集的资料后，大约在1796年，与一批合作者一起在泰恩河畔沃克建起一家制碱工厂，邓唐纳德此前已申请了一项有关无机碱生产的专利（第2043号）。它的主要流程包括用食盐（NaCl）生产芒硝（Na2SO4·10H2O），再将芒硝转化为硫化钠（Na2S），然后就可用其制备温和的纯碱（Na2CO3）或苛性的纯碱（NaOH）。起初，他们的产量并不高，但鉴于海藻（灰）中的含碱比率相当低，即使是很低的产量对于碱类市场也肯定会产生相当大的影响。

继上述的合作关系建立之后，又有其他几家公司开始从事碱类的生产，1808年是比尔奎伊的道布尔迪和伊斯特贝（Doubleday and Easterby），约1810年是费灵的哈钦森（Hutchinson），1823年是贾罗的库克森（Cookson）。在苏格兰，特别是在邓巴顿郡的达尔缪尔，也出现了同样的发展趋势，那里的发展是与邓唐纳德和邓达斯爵士（Sir Dundas，1795年）密不可分的。以此为中心，碱类的生产还向格拉斯哥周围的其他几个中心以及艾尔郡扩展。1814年，拉特维奇（Thomas Lutwyche）和希尔（William Hill）开始在利物浦生产碱类，产品则供应当地的肥皂制造商。

所有这些发展，都要早于第一家采用如今我们更为了解的吕布兰制碱法生产的制碱工厂的创办时间。若要探究有关吕布兰制碱法的历史，就有必要回顾一下到1775年欧洲的情况。

在欧洲大陆，同英国一样，也存在着严重的碱短缺，但是欧洲大陆的状况还由于欧洲处于战备状态而更加恶化。为此，法国科学家也专注于研究可能的纯碱合成方法。马勒布（Malherbe）发明了一种将硫酸钠、木炭和铁熔融的方法；吉东和卡内（Carnay）对于他们的方法能够取得成功很有信心，因此就于1782年在皮卡第的克罗塞克建起了一家工厂；梅特里（de la Métherie）是在密闭的干馏锅内将硫酸钠和煤炭一起加热；阿泰纳（Athénas）则另有一套操作方法。随后在1787年，吕布兰（Nicolas Leblanc，1742—1806）提出的一套制碱法，后来成为近乎一个世纪里整个重型化学工业的核心。吕布兰制碱法是用硫酸来分解普通食盐，以产生硫酸钠［图130（ⅰ）］，然后再依次加入石灰石和木炭充分混合，装入坩埚中加热，将生成的“黑灰”用水漂洗［图130（ⅱ）］，再将溶液经过蒸发处理，就可得到纯碱［图130（ⅲ）］。这种制碱法于1791年在法国申请了专利，并由吕布兰和迪兹（Dizé）在圣但尼建立的一家工厂进行生产。不幸的是，吕布兰也受到了革命浪潮的冲击。他的资助人奥林斯公爵（Duke of Orleans）被处死，他的工厂也被没收，而法国科学院任命的一个委员会——悬赏2400里弗——也判定由马勒布和阿泰纳提出的制碱法最有前途，但是他们谁的条件也不足以配得上获得这笔奖金。

如上所述，吕布兰制碱法的基本原理似乎并无独特之处。令人感到好奇的是，19世纪20年代和30年代在英国蓬勃发展的工业化学活动，并未牵涉到前面所提及的任何人和工业中心。在英国的柴郡，由于当地的盐矿藏非常丰富，而且煤炭和石灰石的供应也很方便，正是化学工业发展的一个天然中心，因此那里和兰开夏郡的一些毗邻地区，在利物浦经过短时的启动阶段之后，就适时地得到了发展。除了选择或许是欧洲最为适宜的区域建立化学工业基地之外，创始人还能从1823年盐务税的撤销中获益。抓住了这些机会的先锋人物，是马斯普拉特（James Muspratt，1793—1886）。

1816年，马斯普拉特在都柏林用草碱、酸和溶剂制造氰化物。6年后，他迁至利物浦定居，继续在当地制造氰化物，并在他的产品中增加了硫酸。他的化学知识很浅，但在制造氰化物过程中所获得的资本，已足以使他在1823年利用吕布兰制碱法来生产纯碱。这一年往往被认为是英国制碱工业奠基的年代。1828年，在格拉斯哥受过培训的化学家甘布尔（J.C.Gamble，1776—1848）加入进来。

1825年，格拉斯哥也开始采用吕布兰制碱法进行生产，先驱人物是坦南特（Charles Tennant，1768—1838），这位漂白粉的开发者是一名有若干产品的化学制造商。作为生产地点的圣罗洛克斯化工厂，也很快成为欧洲最大的一家化工厂。

由于构成当地主要市场的煮皂商们比较守旧，在经过一段较为缓慢的启动时期后，马斯普拉特和甘布尔的事业才开始兴旺发达起来。但就在他们开始合伙的头一年里（1828年），便面临着他们遭遇到的诸多法律问题中的第一个问题。吕布兰制碱法在操作过程中会产生大量的有害副产品氯化氢，作为第一个引入这种方法的生产商，他们只是尽力通过高烟囱将其简单地排放出去。这样一来，他们的生产活动就造成了大量的植物被毁和财产损失，马斯普拉特因此于1828年被指控造成了公害。尽管当时的法律制裁措施事实上并未查封这家利物浦工厂，但这无疑对制碱工业后来的发展方向有着相当大的影响。当时马斯普拉特已经在圣海伦斯开办了第二家制碱工厂，在那里，制瓶玻璃、冕牌玻璃和平板玻璃等制造业也建立起来。以后若干年内，就是在圣海伦斯以及威德尼斯、沃灵顿和朗科恩等其他一些邻近地区，英国的重型化学工业及其相关的制造业有了巨大发展。幸亏1836年发明的一种可以吸收令人厌恶的氯化氢的方法，才使得这些地区幸运地不至于遭受无法忍受的工业污染。这种方法是利用一架陈旧的风车，里面塞满潮湿的灌木枝来吸收氯化氢。此后，一位伍斯特郡的制碱商戈西奇（William Gossage，1799—1877）还专门修建了一些高塔来吸收废气（英国专利第7267号，1836年）。另一个因素是制造商们已经意识到，他们是在将很有价值的材料当成废品排放掉了。利用氯化氢能够生产氯气（一种漂白剂），这方面的发展将在后文论述。

限于篇幅，在此无法对19世纪中期制碱工业的演变情况作详尽介绍。经济的发展要求对生产方法加以改良，并重视对废弃物的利用，社会的压力又要求对化学工业生产有更加严格的控制，两者的结合最终产生了能够替代吕布兰经典制碱法的新方法。但是我们迄今所描述的发展情况，还是设定了直到接近19世纪末期的重型化学工业的演变模式。迈阿尔（Stephen Miall）在其《英国化学工业史》（History of the British Chemical Industry）一书5—6页中曾对此模式作了简明论述：

化学制造商的工厂正变得越来越大、越来越复杂。他们开始利用普通食盐、硫酸与其他一些原材料来制造纯碱。过了一段时期以后，他们又着手通过燃烧硫磺或黄铁矿来自己生产硫酸。如果是采用黄铁矿——这可能是一种铜与铁混合的硫化物，就可以相当容易地利用灼烧过的黄铁矿石生产硫酸铜和硫酸亚铁。制取硫酸钠的生产过程可以产生大量盐酸，而且由于制造硫酸还需要硝酸，因而，碱生产商会很容易地发展成为制造盐酸、硝酸和硫酸，以及钠、铜和铁等各种盐的综合生产商。对于碱生产商来说，利用其回收的氯气来制造漂白粉是一种很常见的发展，由此，他们就变成了氯化钙和漂白粉的制造商。随着需求的增长，他们还可以大量制造其他所需的钠盐和钙盐。从而，所有这些“重型”化学产品的生产，都以这种方式成为一个互相关联的生产过程，其中一个部门依赖其他部门的产品，而且几乎每一次防止浪费的努力，都会使生产商涉足于某种新产品的生产。

了解了重型化学工业的这种图景，就有必要对于一种作为整个结构核心的物质（即硫酸）的历史，进行一番考察。

关于硫酸或浓硫酸的知识，是金丹术时期的遗产之一。在假托瓦伦丁（Basil Valentine）、帕拉切尔苏斯（Paracelsus）以及阿格里科拉（Agricola）等名字撰写的著作中，对此都有各种不同的描述。到1570年，在多恩（Gerard Dorn）的著作中，对于用绿矾（硫酸亚铁，FeSO4·7H2O）进行蒸馏制备硫酸的方法已经有了相当精确的论述。在这种方法中（从1755年开始在北豪森采用），硫酸亚铁通过加热分解，所产生的硫的氧化物被结晶水吸收，硫酸的产量仅为所用绿矾重量的10%的量级。由于这种方法不能满足日益增长的需求，人们便把注意力转向了其他的生产方法，特别是对硫磺进行氧化。这种方法由德雷贝尔（Cornelius Drebbel，1572—1634）提出，可能是在1720年左右引入英格兰的。据说在这种方法中，硫酸是用“排钟”（per campanam）生产的，操作时要将硫磺和硝石（硝酸钾，KNO3）一起放入一套各不相同的钟形容器内灼烧。这种容器在勒菲弗（Lefèvre）和莱默里（Lémery）的著作中附有插图，从中可以看出它们是由玻璃或陶器组成的。

在英格兰，直到沃德（Joshua Ward，1685—1761）和怀特（John White）先是在特威克纳姆（1736年）后又在里士满（1740年）开始“用排钟制造浓硫酸”的生产以后，才有了对于硫酸的连续生产的记载。沃德和怀特的大胆创新，代表着硫酸生产的规模从实验室向工厂过渡。尽管他们使用的仍是玻璃器皿——容积为40—50加仑——但是其制造成本却只有以往的1/20，从而使工业生产中首次有可能获得价格合理的硫酸。可惜的是，关于这种早期制备的硫酸的各种使用情况，没有任何详细记载保留下来。布朗（Andrew Brown）在其《格拉斯哥史》（History of Glasgow）一书中记述说，在1750年以前，苏格兰漂白工都是从英格兰或荷兰获得他们所需的硫酸。我们还知道硫酸可用于制药业（用于制造芒硝），另外还有较为确切的迹象表明，它还可用于镀锡铁皮制造业、铸铜业、纽扣制造业、涂漆业、镀金业以及贵重金属精炼业。他们使用硫酸或者是对金属进行蚀洗和清洁处理，或者是作为“金属洗提液”（含有硝酸钾的硫酸）从铜中提取银。1746年建立的英国第二家硫酸工厂，就是迎合了伯明翰金属加工业的市场需求，这一点几乎是毋庸置疑的。这里的先驱人物是伯明翰钢铁之家巷（Steelhouse Lane）的一家贵金属精炼厂厂主罗巴克（John Roebuck）和加伯特（Samuel Garbett，1717—1805）。

然而，罗巴克和加伯特的企业只是在不断扩大的硫酸工厂清单中的其中一家。罗巴克曾接受过他那个时代可能最好的科学教育，在爱丁堡和莱顿学习医学。后来他决定放弃医学从事技术，利用格劳贝尔观察到的铅金属不会受硫酸侵蚀的原理，建立了他自己的采用铅容器的浓硫酸生产厂。这种用铅代替玻璃的措施，是化学技术史上的重大进步之一，不仅使生产商摆脱了对脆弱易碎的实验室规模的生产器材（图131）的依赖，并且还使一种很有价值的工业日用品的价格进一步下降。

伯明翰硫酸制造厂为其产品在伯明翰的商圈中找到了一个现成的市场。然而，硫酸在内地仅有极窄的销路，直到人们发现可用它来替代酸乳液——当时在漂白业中唯一可大量使用的酸性液体。恰好苏格兰渔业、制造业和技术发展理事会（创建于1727年）数十年来一直在对漂白业的发展提供资助，一个为远达伦敦的纺织工人服务的漂白行业已建立起来。罗巴克和加伯特接着在爱丁堡以东数英里的福斯湾上的普雷斯顿潘斯又建立了一家硫酸工厂，再一次将自己产品的制造——往往很难处理——引入到一个拥有有利可图的市场的地区。除了有专利方面的问题困扰沃德之外——苏格兰当时有自己的专利法——他们可能还认为向北方转移就可以避免遭受诉讼方面的麻烦。但是，这似乎并不是很有说服力的理由，因为尽管爱丁堡大学药物学教授霍姆（Francis Home，1719—1813）首先发表了对亚麻进行酸处理时采用硫酸的叙述，但通常认为罗巴克对此早已知晓，而且曾向漂白工提出过用硫酸代替的建议。

在18世纪中期，专利权的不可侵犯性还不大可靠，于是罗巴克和加伯特就力图依靠保密的办法，以维护企业的利益。作为历史这很令人遗憾，因为如今已无从查考他们当时所采取的操作方法。不过，据了解他们是从来航进口硫磺，从东印度公司购买硝石，而且在他们开始生产的当年，就已经以每磅3.5便士的价格向荷兰出口硫酸。

在10年内，硫酸工厂就已经遍及全国各地，其中包括布里奇诺斯的罗兹（Rhodes）的工厂（1756年），稍后有伍斯特郡道尔斯的斯凯（Skey）的工厂，还有可推算为1750年的位于布拉德福德的罗森（Benjamin Rowson）的工厂。在爱丁堡和加文地区还设有另外几家工厂，但是1784年时英国最大的硫酸厂仍然要数普里斯顿潘斯硫酸厂。另有几家早期的硫酸工厂分设在荷兰和鲁昂。在德国，第一家采用铅室的工厂是由冯·魏茨（von Waitz）在靠近黑森地区大阿尔默罗德的灵库尔创建的。

随着工业革命的进展，人们发现这种廉价的酸具有越来越多的用途，其中许多是与纺织业相联系的。漂白工人发现硫酸是原来使用的酸乳液的一种绝妙的代用品，而且自从发现氯气以后，它就成了制备化学漂白剂的一种基本原料。印花布工人也用硫酸作为一种酸化剂，还用以生产柠檬酸。染料工人将其用于生产媒染剂，供靛青溶液助染之用，此外还有其他多种用途。至于这种资源对于工业革命时期的经济发展起着何等重要的作用，也许可以用如下事实来加以衡量——到1820年，也就是当硫酸开始被大规模地用于生产合成纯碱之前，在英国就有大约40家硫酸工厂，其中约有24家设于英格兰，约有20家设在苏格兰。

尽管列举了工业活动方面的这些证据，却很少有关于工艺过程的描述流传下来。以下给出的是关于19世纪初的操作方法的一些概念。这段文字描述了由曼彻斯特拉德克利夫地区的比利（Bealy）使用的6室设备。

它们的面积有10平方英尺，高12英尺，有类似村舍的屋顶，每一间都设有一个通常是用桃花心木制成的门，而且在小室的顶部开有阀门，以供在燃烧间隔通气之用。其地面结构可供蓄积深达8—9英寸的水。将1磅由7—8份硫磺和1份硝石构成的混合料装在两个托盘上，点火燃烧，并关上小门，维持1小时以上，直至燃烧完成。从点火开始总共需要3小时才能使反应物冷凝，然后就可将小门和阀门打开，令小室内的“有害气体散尽”。此项操作每4小时重复进行1次，昼夜不停，大约持续6周，随后将酸液放出，在铅制容器内进行浓缩处理［引自克罗（Clow）的《化学革命》（The Chemical Revolution）第145页］。

显而易见，这种设施只不过是使用铅制容器替代了玻璃器皿或陶器，并在规模上将排钟法加以放大而已。然而，过了没多久，其他一些改变又已准备就绪。1803年，坦南特（Charles Tennant）在圣罗洛克斯建立了第一座铅室。它的结构上有一个独立的熔炉，供燃烧硫磺与硝石之用，而且在10年之内，小室中已改用蒸汽喷头来替代在地面上积水，从而使铅室只作为反应空间使用（图132）。这种方法由霍尔克（Jean Louis Holker，1770—1844）继续保留下去，一直没有多大改变，直至多年以后才逐步引进了催化法或接触法（第Ⅴ卷，第11章）。

在合成纯碱工业的兴起使得对硫酸的需求量大增之前不久，英国的硫酸产量为每年3000吨。这种硫酸的生产成本约为每磅2.5便士，在1830年以后，钾盐开始被智利硝石（NaN O3）取代之时，这一数字还在进一步下降。当1840年左右元素态硫的供应出现困难之际，就开始改用黄铁矿作为替代。

以上所述阐明了硫酸对于欧洲经济的多方面影响。限于篇幅，对于其间接的影响这里就不再予以展开详述了。比如通过用硫酸来生产纯碱，以替代过去被肥皂和玻璃制造业以及纺织工业所使用的草碱，可以使农业和炸药制造业有更多的钾盐供应。在此也不便过多论述1845年以后，硫酸在磷酸盐肥料生产方面的使用情况（第Ⅴ卷，第11章），从那时起这就成为硫酸的主要使用领域。不过，尽管略去了这些内容，廉价的硫酸对于英国大量出口到其殖民地以交换原材料的漂白和印花棉纺织品的成本，以及在国内消费的玻璃和肥皂的成本，显然都具有重大的影响。由此可见，生产硫酸的铅室法，足以与推动了18世纪末19世纪初的工业革命、化学革命以及社会革命的其他重大发明（特别是机械发明）并驾齐驱。

在19世纪，机械技术通过利用由瓦特改进的蒸汽机（1769年）提供的可靠动力，以及在工厂内装备了默多克（W.Murdock）发明的煤气灯（1805年）来提供照明，采用了一系列可进行大规模生产的精巧设备，从而在根本上改变了纺织工业的生产方式。但是，如果最后修整润饰阶段的几道操作程序——漂白、染色以及印花等工序——不能相应地加紧步伐，那么要加快纺织品的生产也还是收效甚微。纺织印花工序通过引入贝尔（Bell）于1785年发明的滚筒印花技术得以提高了效率，而且幸运的是，为了英国工业革命的发展，英国的化学家们在漂白和染色化学等方面也都取得了重大进步。

在漂白工艺方面的改进措施，有几份参考文献已经作过一些论述。这原本是一项民间手工艺，在化学知识尚未对其操作过程产生明显影响之前，人们就已经在将其组织到工业生产方面做了大量工作。在此不值得去探讨全欧洲采用的种种不同的操作方法，不过在苏格兰的技术发展理事会（边码244）鼓励下，公开发表的一些资料导致了漂白技术领域两大变革中的第一项变革的出现。这些提议都收在霍姆的《漂白技术实验》（Experiments on Bleaching，爱丁堡，1754年）中，作者在书中提倡用稀硫酸替代传统的酸乳液或酪乳。尽管这种改变在20世纪看来是微不足道的，但是采用这种价廉的无机酸，能够使漂白工进行酸化处理的时间减少到原先的约1/25。不过，即使是提高以后的漂白工序的速度，还是不足以应付纺织工厂的产出，因为它们很快就以每年上百万码的产量在增长。

幸亏不久就出现了一种全新的漂白剂。1774年，瑞典化学家舍勒（C.W.Scheele，1742—1786）发现了氯气，继而在1785年法国化学家贝托莱（C.L.Berthollet，1748—1822）又发现它是一种强力漂白剂。这一消息传给了瓦特和科普兰（Patrick Copland，1748—1822）。结果，漂白行业的第二次变革就由于将氯气引入到工业生产中而开始了，首先是1787年在阿伯丁，然后是一年左右在格拉斯哥和曼彻斯特。尽管对于这种新颖的化学试剂在操作上存在着固有的困难，但氯气的使用还是很快就从这几个中心迅速向其他各纺织品生产地区传开了。

氯是一种气态元素，当其被引入工业生产之际，气体化学（边码215）还未曾从实验室里脱胎而出。普里斯特利的《各种气体的实验与观察》（Experiments and Observations on Different Kinds of Airs）一书要到1774—1777年才问世。鉴于在处理气态氯时偶尔可能遇到的麻烦问题，贾沃[3]的生产商提出了第一项具有重大价值的技术革新。他们提出的想法是，用碱吸收氯气，生成可溶性的次氯酸盐（贾沃水，eau de Javel，图133）。在法国，这种方法并未获得商业上的成功，其发明者后移民到了利物浦，由于那里没有专利保护，再加上将其产品运输到漂白场地存在困难，也导致了同样的结果。1789年，伦弗鲁郡达恩利的一位漂白技师坦南特（Charles Tennant，1769—1838）申请了一项用氯气与熟石灰［Ca（OH）2］浆生产液态漂白剂的专利（第2209号），他通过让拥有许可证的生产商在他们自己的漂白场地使用他的专利，从而避免了运输上的难题。然而，他享有这项专利保护的时间只有4年光景，因为1802年的记录清楚地表明，这种方法已经在广泛使用了。

与此同时，坦南特的公司已经为生产一种纯干性的漂白粉，注册了第二项专利（第2313号，1799年，图134），从而解决了运输上的问题。为了实施此项专利，坦南特公司于1799年在圣罗洛克斯建起了他们的化工厂。在工厂建成后的第一年，就生产了50吨漂白粉，售价为每吨140英镑。到1830年，年产量达到了1000吨，销售价格也下降至80英镑。

与在硫酸生产中引入铅室以及用普通食盐生产纯碱一样，漂白粉的开发过程同样也是英国化学经济演变的一个里程碑。李比希（Liebig）对其重要意义的评价如下：

如果没有这种新颖的漂白方法，英国的棉制品制造业就几乎不可能达到19世纪那样庞大的规模，而且在价格方面也不可能与法国和德国进行竞争……如果未曾引入氯气漂白法，那么筹措资金购买采用旧的漂白方法所需的土地，也是一个很大的问题。尤其是当时已经了解到，到1840年，格拉斯哥附近仅一家工厂全年每天就可漂白处理1400件棉制品［李比希，《家常书信集》（Familiar Letters），第28页］。(https://www.daowen.com)

尽管在本书论及的那段时期，没有一项革新比得上漂白方法的改进对印染工艺的影响，但当时的科学家对于印染行业从一门手艺转变为一项产业，还是起到了推动作用。在17世纪60年代，玻意耳和胡克（Hooke）向皇家学会演示了印染工艺方面的实验，佩蒂爵士（Sir William Petty）则将当时在英格兰使用的各种染料列出了清单。它们包括茜红、洋红、金黄、胭脂红、姜黄、木樨黑、靛蓝、靛青和苏木紫（第Ⅴ卷，第12章），这些都是在欧洲一直沿用了许多世代的主要染料，尽管其中有许多无论是对于光照、洗涤还是碱的作用，都很不耐久，即使是在同时使用媒染剂对其性能有所改进以后依然如此（第Ⅲ卷，第25章）。其中的部分问题在于，对于绝大多数天然呈色物质的化学复杂性，普通纤维化学组成的多样性，以及染色工艺还没有一套完善的理论指导。班克罗夫特（E.Bancroft，1744—1821）于1794年将各种染料区分为直接染料和间接染料两类。直到法国染料行业的两位导师马凯（P.J.Macquer，1718—1784）和贝托莱开始对此发生兴趣，才在超越纯机械论观念方面取得了进展。马凯引进了普鲁士蓝［1704年由一位柏林颜料生产商迪斯巴赫（Diesbach）发现］作为一种染料。热衷于采用这种染料而不顾其存在的缺点，就反映出纺织工业的染料部门存在的问题。

在上述这段时期，这一领域里比较成功的革新有如下几个方面：（a）由戈登（Cuthbert Gordon）博士发现并由乔治·麦金托什（George Macintosh，1739—1807）发展的一种苔红素（cudbear）[4]的完善；（b）18世纪所有西方国家都面临的大问题的解决——也是由麦金托什完成的——生产一种牢固的红色棉制品染料，这种染料相当于在东方用茜草（Rubia inctorum）生产的“土耳其红”。在达尔马诺克染料厂，麦金托什大规模生产出最上等的土耳其红。1796年，在格拉斯哥附近地区，有5000台织机在为土耳其红染匠们制造布利格德头巾（pullicates）[5]，这种产品后来就成为闻名整个欧洲的以蒙蒂斯（Henry Monteith）的名字命名的色底白圆点手帕布（monteith）。蒙蒂斯是从麦金托什手中得到这家达尔马诺克工厂的。

除了引进新染料以外，机械和化学方面的发明也为纺织业增添了多样性。一类只要求简单图案的织物是通过防染处理生产的，在此过程中，先把一种由一位名叫格劳斯（Grouse）的人发明的防染合剂印在织物上，通常再在蓝色染缸内染色，这样就能制成蓝色背景上有白色图案的织物。另一种从19世纪初开始采用的方法是化学拔染法。采用这种方法时，先将布料均匀染色，然后将其夹入铅制的图案模板之间，再注入漂白溶液，漂去露出部分的颜色，从而产生花纹图样。班丹纳印花大手帕就是采用这种方法生产的。大约在1820年，当铬化合物开始应用之际，这些材料就被用来增添色泽效应的范围，并在当时获得了人们的赞赏，尽管以现代的标准衡量这肯定还不够令人满意。总之，以上所述的化学领域的种种发展，在工业革命的历史中都是非常重要的。引用研究棉制品工业的历史学家贝恩斯（Edward Baines）的话来说：“化学学科在促进和完善操作方法方面所起的作用，至少与机械科学在促进和完善制造业的各种操作方面所起的作用一样。”这两门学科带来的发展范围之广、速度之快，在工业史上都是无与伦比的。

染色工艺的另一个关键是媒染处理，这可以改善甚至往往能够加强染料对织物的附着力。不同的媒染剂可使同一种染料产生不同的色泽或色淀，从而可以利用范围有限的染料增加色泽的多变性。提供这类辅助性制剂，是早期化学工业的一个重要组成部分。通常包括明矾［通式为MⅠMⅢ（SO4）2·12H2O的盐］或绿矾［即硫酸亚铁（FeSO4·7H2O）］，后来又增加了醋酸铅、醋酸铁和醋酸铝。

明矾自古以来就一直是东地中海地区的商人们交易的一种商品。实际上，明矾的制造曾被称为最早的化学工业。在伊丽莎白时代的英格兰，距米德尔斯伯勒东南方约10英里的吉斯伯勒就设有明矾工厂。生产要依赖矾土页岩矿石，将其露天堆成大堆进行煅烧（图135）。煅灰被用水浸提，然后在溶液内加碱进行蒸发处理（图136）。由于在当地的煤矿废料中存在明矾页岩，这使得查尔斯·麦金托什（Charles Macintosh，前述的乔治·麦金托什之子）于1797年在伦弗鲁郡的赫尔莱特开设了一家明矾工厂，不久就成为英国最大的一家。1808年，麦金托什诺克斯公司又在斯特灵郡的坎普西建立了第二家工厂，利用在煤矿勘探时发现的富含硫化铁的明矾页岩，同时生产明矾和绿矾。1812年，其明矾的年产量可达1000吨，至1835年就已达到2000吨，当年的明矾价格为每吨12英镑。然而，这一简便而又有利可图的制造明矾的方法，无可匹敌的地位并未维持多长时间。1845年，一位曾先后在邓迪、伦敦和坎伯兰办厂的化学产品制造商斯彭斯（Peter Spence，1806—1883）申请了一项专利（第10970号），通过在硫酸中加热浸提烘烤过的硫化铁矿与焚烧过的页岩残渣生产明矾和绿矾。接着，他在1850年又获得了第二项专利（第13335号），并在曼彻斯特附近的彭德尔顿成立了彼得·斯彭斯公司，很快就成为世界上最大的明矾制造企业。

绿矾的历史与明矾相似。早在伊丽莎白时代，绿矾就在谢佩岛上的昆伯勒生产，自17世纪中叶起则在德特福德开始生产，从18世纪中叶又在泰恩河畔纽卡斯尔地区开始生产。绿矾从纽卡斯尔被大量出口到法国的染坊。麦金托什诺克斯公司在赫尔莱特和坎普西两地都生产绿矾。

18世纪不断发展的化学知识，导致了新媒染剂的引入，也就改变了过去已在使用的媒染剂的生产方法。醋酸铅过去是在荷兰用从英国进口的铅生产的，从1790年开始在英国制造。木醋酸也取代了酸啤酒，用以生产醋酸铁，为花布印染工提供“红液”（red liquor），后来又用醋酸铝替代了铅盐。

至此，我们已经考察了新兴的重型化学工业的核心——工业革命时期的应用化学。然而，如果这个时候就结束这一主题，则会使整个内容很不平衡。还有其他一些相关的进展，即使从严格意义上讲并不属于化学工业的一部分，却仍然与之密切相关。其中主要的进展是将煤炭作为化学原材料。在这方面，最早的具有实用价值的发展属于多才多艺而且思维活跃的邓唐纳德（边码238），他在1781年获得了一项专利（第1291号，被当时的人喻为比瓦特的蒸汽机具有更加重大的意义），利用焦油炉对煤炭进行干馏处理来生产焦油。早在1738年，克莱顿（Clayton）就曾进行过早期尝试。邓唐纳德的英国焦油公司对于国民经济的重大意义在于，它为当时利用供应量日渐紧缩的用木材制造的木馏油提供了一种代用品。邓唐纳德成功地在当时通常已经设有炼铁厂的许多地方建起了焦油炉。不过，由于未能察觉到焦油在蒸馏时产生的一种可燃性蒸汽能够用于照明，他与煤气灯发明者的荣誉失之交臂。在这方面他也并不孤单，因为还有几位实验者曾观察并记录到当对煤炭实行干馏时产生的可燃性蒸汽。

最早将这一观察结果付诸实用的时间是1785年，当时闵凯勒尔（J.P.Minkelers，1748—1824）正在卢万大学试制煤气灯（第9章）。在康沃尔负责管理博尔顿和瓦特的权益的经理默多克（1754—1839），于1792年在雷德鲁斯他自己的家中独立采用了燃气照明（图版12）。该公司的一些资深合伙人意识到，可以在安装了蒸汽机的工厂里采用燃气照明。蒸汽机可以不知疲倦地在夜间长时间地运转，但车间里必须要有照明。到1805年，在曼彻斯特的一家工厂里就安装了1000盏照明灯。关于设置公共设施的构想，我们都受惠于温莎（Frederic Albert Winsor，边码264），他是关于“从各种燃料中提取可燃性气体”的4项专利（编号分别为：2764号，1804年；3016号，1807年；3113号，1808年；3200号，1809年）的持有人，并于1812年领取了成立一家煤气灯和焦炭公司的执照。一家煤气厂几乎马上就在伦敦成立，而且随即在大多数大型城市中纷纷兴办了煤气公司（第9章）。

燃气照明的发展十分迅速，据说因为街道上有了更好的照明条件而使犯罪活动也受到抑制，这也是19世纪上半叶的一些小的社会变革之一。这只是我们主题之外的一种额外收获，但是早期的煤气工业确实对两项相距甚远的不同技术分支产生了深远的影响。

首先是一家煤气厂的经理尼尔森（J.B.Neilson，1792—1865）在炼铁工业中引入了革命性的“热鼓风”熔炉，这在本卷边码109中另有论述。另一项发展的初期阶段发生在格拉斯哥，这还为英语添加了一个新词——mackintosh（防水胶布），这是因为一次偶然的误拼。为了进行如边码249中提到的苔红素的制备，麦金托什公司需要使用大量的氨。在煤气工业发展之前，他们是用人尿来制取氨的。后来在1819年，查尔斯·麦金托什同意从格拉斯哥煤气厂购买其全部的副产品焦油和氨气。他已经有办法处理氨气以及用焦油制造的沥青，即为他偶然发现的可用作橡胶溶剂［1736年由孔达米纳（Ch.M.de la Condamine）引入欧洲］的这种低沸点的石脑油寻找一条销路，用获得的这种溶液制造防水胶布（英国专利第4804号，1822年，见第Ⅴ卷，第31章）。通过在格拉斯哥经历了一段实验期以后，曼彻斯特的查尔斯·麦金托什公司对这种方法进行了发展。

在工业革命过程中化学应用的广泛程度，如今已被勾勒出了一个轮廓，但是仍然还有若干次要的发展有待记录。例如，在本卷讨论的这段时期，肥皂工业大大得益于化学工业中的相关发展以及化学知识的进步。到这一时期将要结束之际，硫酸的利用又使过磷酸盐类化学肥料的供应成为可能，同时也促进了火柴工业的发展。

在18世纪80年代，贝托莱和舍勒继承了塔亨尼乌斯（Tachenius）早期的事业，发表了关于油脂类化学的论文，舍勒的研究阐明了甘油或丙三醇［C3H5（OH）3］是皂化反应的一种副产品。1797年，达尔塞（d'Arcet）、勒列夫尔（Lelièvre）和佩尔蒂埃（Pelletier）撰写了一篇有关肥皂制造的报告，而在19世纪20年代，谢弗勒尔（M.E.Chevreul，1786—1889）的经典研究论文也公开发表。这些研究首次给出了对在肥皂工业中使用的各种原材料的性质和反应的清晰认识，也使得进行定量的研究成为可能。于是，随着有足够数量的碱采用吕布兰制碱法被生产出来，使得肥皂制造业（图137）也有了极大扩张，而且在其扩张过程中，与化学工业的联系——实际上是依赖——也日渐密切。在其发展过程中，关键性的原料就是硫酸。

肥料工业发展之初，情形也是如此。早在18世纪80年代，就有人指出了磷酸盐在种植经济方面的重要性。1805年调查了海鸟粪的情况[6]，而在19世纪的前30年，英国进口了价值达数千英镑的动物骨骼。起初，为了便于植物吸收，先要将这类肥料压轧或碾磨成粗粒，但是大约在1840年，李比希提出用硫酸进行处理可提高其可溶性。劳斯（John Bennet Lawes，1814—1900）在1840年和1841年曾对此进行了尝试，结果令人十分满意，于是在1842年申请了一项生产“过磷酸盐”的专利。1843年，他开始在德特福德的一家工厂生产过磷酸盐，从此这种生产就传遍了全世界。此后，过磷酸盐的生产就一直成为硫酸的一个主要用途。

由硫酸直接或间接起着推动作用的另一类工业是火柴工业。1775年，舍勒先用硫酸处理骨灰，然后再经过木炭的还原作用来制备磷，这导致了1781年左右“磷质细蜡烛”（phosphoric taper）和1786年磷质燃料块（briquet phosphorique）的发明。尽管这些“瞬间点火”的东西既不安全，也并不令人满意，但还是持续使用了40年以上，直至1805年钱塞尔（Chancel）的“化学火柴”（其原理是用硫酸使氯酸钾与食糖的混合物灼热而着火）问世。以后的各种擦燃火柴（普罗米修斯火柴、安全火柴和康格里夫火柴），火柴头是用氯酸钾与硫化锑制成——第一种是由蒂斯河畔斯托克顿的沃克（John Walker，卒于1859年）发明的，都与硫酸的使用有关，或者是直接使用，或者是在必需的原材料制造过程的某个阶段使用。有一段时期，生产商们曾用过黄磷，但当施勒特（Schrötter）于1847年发现了红磷以后，伯特格尔（Böttger）重新引入了无磷火柴头。

与硫酸的使用有关而且根据以后的情况来看绝非无关紧要的另一项附带的发展，是18世纪80年代兴起了一种浮空器操纵法（气球驾驶术）。查理（J.A.C.Charles）和罗伯特（Robert）兄弟在利用热气球经过短期的实验以后，于1783年8月在巴黎的战神广场放飞了第一只氢气球（无人乘坐）。同年12月1日，查理与罗伯特兄弟中的一位从巴黎的杜伊勒利花园，乘坐系在类似的一个气球上的吊篮中升空。这件事与硫酸的联系是，用这种酸可以产生能使大气囊膨胀起来的氢气，这是人类征服天空的第一种实用方法（第Ⅴ卷，第17章）。

前面我们已经提到过氯气漂白技术的引进在纺织工业中引发的革命，造纸方面的改进也与此类似。在造纸技术中，氯气的引进使得造纸工匠有可能利用印染过的废旧亚麻布，经过化学漂白就可用以生产洁白的书写用纸张，而在此之前则要专门使用未曾印染过的亚麻布作为原料。利用次氯酸盐溶液来漂白用于生产纸张的破旧亚麻布的一项专利，是于1792年批准授予克莱门特·泰勒（Clement Taylor）和乔治·泰勒（George Taylor）的，但是在4年以后，该项专利就受到了质疑，当时人们发现沙普塔尔（J.A.Chaptal，1756—1832）和布莱克早就演示过其使用方法，而在泰勒的专利被批准前一年，它就已在中洛锡安的普尔顿制造厂使用了。1792年，坎贝尔（Hector Campbell）获得了一项用气态氯漂白破布的英国专利。

1812年，人们发现了卤族中的第二种元素——碘。巴黎附近的一位硝石制造商库尔图瓦（B.Courtois，1777—1838）在探究他所使用的一些铜制容器发生腐蚀现象的原因时，发现这是用来分解硝石岩层产品的海藻碱液中存在的一种未知物质造成的。他认定这是当时未知的一种元素，并根据其产生的紫色蒸汽将其命名为碘（iodine，源自希腊文īodēs，意为“紫色的”）。在当时，尽管碘的化学性质还不足以使之成为一种可与氯相当的在工业上具有重要意义的商品，但它的生产（第Ⅴ卷，第14章）却并非无足轻重，最好的理由是当海藻作为纯碱供应源的重要性下降以后，碘却使其一直保持着作为一种有市场价值的商品。

回顾这里所述的内容，可以很清楚地了解到，化学工业在工业革命期间的许多发展，实际上是受纺织工业的蓬勃壮大制约的。然而，重要的是认识到，它也远远不是完全受其支配。例如，玻璃工业就吸纳了数以千吨计的纯碱。玻璃工业和陶瓷工业都提出了对于铅的氧化物的需求，前者是为生产燧石玻璃，后者则是为了制造釉料。由泰纳尔（Thénard，1777—1857）经过很大改良的铅红和铅白，可供制造油漆之用，一种铅的氧化物与锑可制成拿浦黄，一种亚砷酸氢铜被作为舍勒绿出售，一种类似的化合物则是施韦因富特绿，铅与铬化物化合就是铬黄。1770年在泰恩河畔纽卡斯尔，人们制造出了普鲁士蓝（边码249），从1810年左右，位于坎普西的麦金托什工厂也开始生产。1814—1828年间，戈内林（Gonelin）、吉美（Guimet）和泰萨特（Tessaert）研制出了一种合成的佛青（古代曾用作颜料的一种天然矿物青金石）。

总之，化学的应用为蛰居在恶性膨胀的工业城镇中的人们枯燥单调的生活带来了一些色彩。化学的影响并不仅仅局限于某个狭窄的小圈子里。1819年，布兰德（W.T.Brande，1788—1866）就曾坦言，现已很难选出哪一种有用的工艺技术，能够不密切依赖于化学原理而单独发展的。在19世纪随后的数十年里，当化学革命的全面冲击变得更加明朗之际，这一论断还会在更大程度上变成现实！

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