Страница 41 из 83
Подобные кристаллы были впоследствии получены им действием серной кислоты на «кухонную», то есть поваренную, соль.
В память о своем излечении Глаубер назвал полученную им соль «чудесной солью», или мирабилитом. Однако чаще всего эту соль называют глауберовой. Химическая формула глауберовой соли — Na2SO4·10H2O.
Безводный сульфат натрия идет на изготовление стекла. Он служит источником для получения соды, серы, сульфата аммония, сернистого натрия, сернокислого калия и других веществ. Он находит применение и в бумажной промышленности.
Среди многочисленных солей морской воды видную роль играет сульфат магния, или MgSO4. Именно он и придает ей специфический горько-соленый вкус, за что его называют также «горькой солью». В медицине горькая соль употребляется в качестве слабительного.
Все три состояния природной серы — самородная сера, сульфиды и сульфаты — не являются чем-то обособленным друг от друга. Они связаны между собой целой цепью взаимных превращений. Проследим, какие изменения претерпевала природная сера в связи с различными геологическими и климатическими условиями.
В начале существования Земли сера непосредственно соединялась с металлами и образовывала сульфиды. С появлением свободного кислорода сульфиды окислялись в сульфаты. Серу вулканических газов постигала та же участь, что сульфиды, — она окислялась в серную кислоту, а затем переходила в сульфаты. Такова основная тенденция серы в неживой природе — превращаться в соединения высшей валентности — сульфаты. Они служат как бы мостиком, соединяющим серу неживой природы с серой, которая подвергается изменению уже в биосфере.
Известно, что все животные и растительные организмы содержат серу. Растения получают ее из растворимых сульфатов почвы, а животные — из растений.
После смерти животные и растительные организмы разлагаются; при этом выделяется сероводород. Он окисляется особыми серобактериями, для которых служит питательным веществом. Окисленный сероводород превращается в воду и свободную серу, которая, в свою очередь, окисляется в серную кислоту, вступающую в соединение с другими веществами. В результате этого образуются сернокислые соли, которые снова используют растения и животные. Так замыкается длинная цепь превращений серы в природе.
В Южной Америке, в Кордильерах, есть небольшой вулкан Пураче. От самого кратера берет начало река Рио-Винагре. В водах ее ученые обнаружили природную серную кислоту. Река ежедневно выносит в море до 20 тонн серной кислоты. Казалось бы, такое количество кислоты, созданное в лаборатории природы, — немалая цифра. На деле же это и в прямом и в переносном смысле капля в море. Чтобы в полной мере удовлетворить потребности человека в серной кислоте, необходимы сотни тысяч и миллионы тонн…
Природная серная кислота — это довольно обычное и нередкое явление.
В Средней Азии, в песках, покрывающих серные бугры, были открыты скопления серной кислоты.
Когда участники Каракумской экспедиции, вернувшись из пустыни, стали разбирать образцы серной руды, они поразились следующему обстоятельству: бумага, в которую была завернута руда, превратилась в жалкие лохмотья; даже деревянные ящики и те оказались поврежденными.
Академик Ферсман приписал разрушающее действие серной кислоте, которая иногда сопровождает месторождения колчеданов и самородной серы. Это была природная серная кислота. По мнению Ферсмана, в природе существуют довольно значительные скопления этого жидкого минерала. Особенно велики запасы природной серной кислоты в каракумских песках, что объясняется особыми климатическими и геохимическими условиями. Было подсчитано, что скопления свободной серной кислоты в одном из крупнейших серных бугров Каракумов, бугре Дарваз, исчисляется сотнями моногидрата — чистой безводной серной кислоты.
Трудно переоценить значение серной кислоты в жизни человека. Производство ее служит критерием химической мощи каждой развитой страны. Ни один химический продукт не имеет столь разнообразного применения, как серная кислота. С ее помощью получают многие другие кислоты: фосфорную, соляную, плавиковую, уксусную, а также разнообразные технические соли.
Почти половина всей вырабатываемой серной кислоты идет на изготовление сельскохозяйственных удобрений, главным образом суперфосфата.
Без нее невозможно производить взрывчатые вещества.
В нефтяной промышленности ею пользуются для очистки керосина, смазочных масел и других нефтепродуктов; в машиностроении она употребляется для травления металлов; в металлургии — для получения меди, цинка, кобальта, никеля и других цветных металлов.
Текстильщики с помощью сернокислых солей алюминия и бария производят предварительную обработку ткани перед крашением.
Серной кислотой пользуются для изготовления пластических масс и искусственного волокна. Она необходима для многих процессов промышленного органического синтеза.
Серная кислота, вернее — предметы, изготовленные с ее помощью, окружает нас и в повседневной жизни. Спички, целлулоид, краски, мыло и даже бумага и чернила, которыми мы пишем, сделаны не без участия серной кислоты и ее производных.
Серная кислота явилась одним из основных стимуляторов технического прогресса.
Если даже не говорить о тех отраслях промышленности, которые были вызваны к жизни серной кислотой, то многие существовавшие раньше производства продолжали бы носить кустарный, примитивный характер. Люди так же архаично, как и в средние века, изготовляли бы бумагу, чернила, получали бы многие цветные металлы, красили ткани…
Могли ли предполагать средневековые алхимики, которые 10 веков тому назад впервые приготовили серную кислоту прокаливанием «зеленого камня» — железного купороса, что открытое ими вещество станет таким полезным для человечества?
10 веков тому назад… В лаборатории какого мечтателя-алхимика родилась серная кислота? Быть может, честь ее открытия принадлежит известному персидскому ученому Абубекеру-аль-Разу, как считают многие историки химии. Прокаливанием железного купороса ее получали на протяжении многих столетий. И лишь в XV веке возник новый метод: сжигание смеси серы и селитры. Этот способ просуществовал почти 300 лет. Он выдержал испытание временем, но имел и свои недостатки: так можно было получать очень незначительные количества кислоты.
Жизнь шла вперед, она ставила перед людьми новые задачи. Серная кислота должна была выйти за пределы небольших лабораторий и аптек. Все упиралось в один, казалось бы, неразрешимый вопрос: в каких сосудах должна производиться серная кислота? Алхимики и аптекари пользовались стеклянной посудой, которая, конечно, была непригодной для широкого производства. Все известные до тех пор металлы тоже не годились для этого, так как подвергались разрушению.
По проекту Робака в 1741 году в Шотландии был построен первый завод камерного получения серной кислоты.
В 1806 году французские химики Клеман и Дезорм сделали важное для сернокислотного производства открытие: они доказали, что в камерном производстве серной кислоты окисление сернистого газа происходит за счет передачи ему кислорода окислами азота.
Так селитра была заменена азотной кислотой. Это открытие заложило принципиальные основы получения серной кислоты способом, который носит название камерного.
Для получения серной кислоты нужен сернистый газ. Он образуется при обжиге сульфидов, затем следует окисление его в серный ангидрид, соединение серного ангидрида с водой, и… серная кислота готова. Казалось бы, как это просто!
На самом деле получение серной кислоты — сложный технологический процесс, в котором связаны между собой многие химические превращения. На протяжении всей истории сернокислотного производства химики напряженно искали и находили различные усовершенствования, которые делали получение серной кислоты более простым и экономичным.