早期的化学家是怎么发现苏打和草木灰不是同一种物质的？

早期的化学家并非一蹴而就地分辨出“苏打”与“草木灰”的差异，这是一个随着观察、实验和理解的深入而逐渐清晰的过程。这期间，许多人的智慧和努力共同促成了这场“身份辨认”。

初期的混淆与观察

首先，我们要明白，在古代，“苏打”这个词本身并没有一个清晰、现代化学意义上的固定指向。它更多的是一种描述性的称呼，指代那些能够“皂化”油脂、具有清洁和碱性特征的物质。而“草木灰”则是更直接的来源描述，指代植物燃烧后留下的灰烬。

人们很早就知道，将草木灰与水混合，然后过滤，会得到一种具有碱性的液体，这种液体可以用来清洗衣物、制作肥皂，甚至在烹饪中起到蓬松剂的作用。这种来自植物灰烬的碱性物质，在当时的语境下，就被称作“碱”或者与草木灰紧密联系在一起。

而“苏打”，或者更确切地说，人们在某些特定时期或特定地点发现的、同样具有碱性的物质，却并非总是来自植物燃烧。例如，人们可能在干燥的湖床、盐碱地，甚至是一些矿物沉积中找到类似的物质。这些物质与草木灰在某些功能上（比如清洗、肥皂制作）表现出相似性，这自然会引发人们的思考：它们究竟是同一种东西吗？

细微的差异开始浮现

关键在于，尽管它们都有碱性，但细心的观察者会注意到它们之间的一些微妙之处。

来源的差异： 这是最直观的线索。“草木灰”的来源显而易见，是烧制植物。而那些在湖床或矿物中发现的“苏打”，其来源显然不同。如果它们是同一种物质，为什么来源会如此多样？
外观和质地的差异： 虽然都可能是白色或灰白色的粉末，但仔细对比，草木灰通常含有碳粒、未完全燃烧的植物残渣等杂质，显得不够纯净。而某些“苏打”物质，可能更为细腻、色泽更均匀，看起来更像是一种“矿石”或“盐”。
溶解性和反应性的差异： 当将草木灰提取物和某些“苏打”物质分别溶解在水中时，虽然都能得到碱性溶液，但它们与其他物质的反应可能并不完全一致。例如，它们与酸反应时的剧烈程度、产生的气体（早期人们可能注意到的是“冒泡”现象），以及在后续制作肥皂时的表现，都可能存在细微的差别。

早期化学家的探索与分类

随着化学科学的萌芽，一些更具系统性思维的早期化学家开始尝试对这些物质进行更深入的研究。他们的工具可能很简陋，但他们的思想已经开始走向分类和区分。

1. “草木碱”（Vegetable Alkali）与“矿物碱”（Mineral Alkali）的区分： 这是早期区分的一个重要概念。来自植物的碱性物质被归类为“草木碱”，而来自非植物来源（如矿床、湖泊）的则被视为“矿物碱”。这种区分虽然笼统，但已经指出了来源的根本差异。人们通过观察得知，草木碱的性质与某些矿物碱（也就是我们现在所说的苏打）相似，但又有所不同。

2. “苏打”的纯化尝试： 历史学家和化学史研究者会发现，很多早期化学家都在尝试纯化这些碱性物质。他们会反复溶解、结晶、沉淀，试图去除杂质，获得更纯净的样品。在这个过程中，他们可能会发现，来自不同来源的碱性物质，经过纯化后，其纯净度和化学性质的差异会更加明显。

3. 定性实验的积累： 尽管没有现代的仪器，但早期化学家会通过大量的定性实验来积累证据。比如：
对酸的反应： 它们都能与酸反应，但反应的剧烈程度、产生的气泡（二氧化碳）的量，可能并不完全相同。
与油脂的反应（皂化）： 它们都能与油脂反应生成肥皂，但肥皂的质量、凝固性等方面可能存在差异。
溶解度： 在不同的溶剂（主要是水）中，它们的溶解度也可能表现出细微的差别。
与其他盐类的反应： 当它们与其他已知物质混合时，可能会产生不同的沉淀物或反应产物，这为区分提供了线索。

关键人物的贡献（举例说明）

虽然很难 pinpoint 某一个“第一个”发现者，但一些化学史上的重要人物的贡献尤其值得一提：

约瑟夫·普利斯特里（Joseph Priestley）： 他在研究“固定空气”（二氧化碳）和“空气的相”（不同类型的气体）时，与各种碱性物质进行了大量的实验。他发现，不同来源的碱性物质（包括草木灰提取物和某些矿物碱）在吸收固定空气时表现出不同的能力，并且其溶解度、与酸的反应等也存在差异。他对碱性物质的深入研究，为后来的区分奠定了基础。
安托万洛朗·拉瓦锡（AntoineLaurent de Lavoisier）： 拉瓦锡通过对燃烧和物质转化的系统研究，开始建立定量化学的概念。他尝试测定物质的组成，并对当时已知的各种“碱”进行了更细致的分类和描述。虽然他可能还没有完全剥离“苏打”的现代定义，但他通过实验对物质性质的精确测量，有助于区分那些性质不完全相同的物质。

最终的清晰化：化学的进步

随着时间的推移，化学家们对各种碱性物质的研究越来越深入，特别是对“苏打”（当时可能泛指天然存在的碳酸钠或碳酸氢钠，如泡碱、硝石盐等）和草木灰（主要成分是碳酸钾）的提纯和性质研究。

碳酸钾（Potash）与碳酸钠（Soda Ash）的明确区分： 到了18世纪末19世纪初，随着化学分析手段的进步，人们终于能够明确地分离出草木灰的主要有效成分是碳酸钾，而某些天然存在的“苏打”的主要成分则是碳酸钠。这两种物质在分子组成、熔点、溶解度、甚至在一些化学反应中的表现都有显著不同。例如，碳酸钾更容易吸湿（潮解），而碳酸钠则相对稳定。

化学式和摩尔质量的引入： 当现代化学的基石——化学式和摩尔质量出现时，区分就变得无比清晰。碳酸钾（K₂CO₃）和碳酸钠（Na₂CO₃）的化学式直接揭示了它们在构成元素上的差异（钾 vs 钠），这使得任何对其成分的混淆都变得不可能。

总而言之，早期化学家发现苏打和草木灰不是同一种物质，是一个漫长而渐进的过程，它始于对自然现象的细致观察，经过了大量的定性实验和分类尝试，最终在化学科学方法论的进步和对物质本质认识的深化过程中，得以清晰地确立。这个过程没有一个单一的“ eureka”时刻，而是无数前人智慧的积累与传承。

网友意见

1702年，德意志化学家和名医施塔尔（G.E.Georg Ernst Stahl，1659-1734）注意到天然碱（苏打是后来的说法，英语washing soda，这里的天然碱指的是水合碳酸钠）和草木灰（potash，来自中古荷兰语potaschen，意思是pot ash，描述的是制备方法^[1]）的晶体形态是有差异的，这是现存历史资料中第一次区分苏打和草木灰。

1736年，法国植物学者兼农艺化学家蒙梭（Duhamel du Monceau，1700-1782）通过实验证明草木灰和苏打不同，一个是“蔬菜碱”vegetable alkali，一个是“矿物碱”mineral alkali^[2]。应该能看出来是通过种菜吧，这个实验对后来李比希提出农业化学和植物需要氮磷钾肥很有帮助。他之后证明了现在被称为氯化钾和氯化钠的两种盐的溶解度、晶体形态和味道是不同的。

1758年，德意志化学家马格拉夫（A.S.Andreas Sigismund Marggraf，1709-1782）发现火焰的颜色可以区分钠和钾的化合物^[3]。

（0408更新）

• 草木灰只是钾含量高，也有植物钠含量高，制得的草木灰以碳酸钠为主的。
• 中药里的“石碱”（从蒿、蓼等草灰中提取之碱汁，和以面粉，经加工而成的固体）一般认为主要含碳酸钾、碳酸钠。
• 在日本人的记载中日本区分钾碱和钠碱要到19世纪，兰学家翻译欧洲化学著作，并引入索尔维制碱法见识了高纯度的碳酸钠之后，才分得清。
• 一些资料会说南朝陶弘景通过颜色反应区分了过去长期混淆的两种硝——芒硝（硫酸钠）和硝石（硝酸钾）^[4]。其实后世根本没把陶的说法当回事，一直存在混淆两种硝的情况^[5]，硝是什么各家有各家的说法，这事在火器出现之后情况好了不少。
• 希望我国古人能分清他们都没提纯分离出来的碳酸钠和碳酸钾不现实。

（0409更新）

我做视频读了一遍，加了图，发现有些小错误，文字果然还是要多读。

参考

1. ^ http://en.wikipedia.org/wiki/Potash
2. ^ https://chemistry.unt.edu/sites/default/files/users/owj0001/davy%20and%20alkalis.pdf
3. ^ https://baike.baidu.com/item/马格拉夫/373204?fr=aladdin
4. ^ 赵匡华, 赵宇彤. 中国古代试辨硝石与芒硝的历史[J]. 自然科学史研究, 1994, 013(004):336-349.
5. ^ 陈友山, 陈玲. 硝石,朴硝(芒硝)的本草考证[J]. 时珍国药研究, 1997(2):101-103.

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