РАЗВИТИЕ ТЕХНОЛОГИИ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ В XV–XVII ВВ

РАЗВИТИЕ ТЕХНОЛОГИИ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ В XV–XVII ВВ

Общий подъем экономики и торговли, начавшийся в эпоху Возрождения, отразился и на развитии химических производств. В средние века необходимые для ремесленных производств и других целей химикалии получали в Европе в небольших количествах кустарным способом в лабораториях-мастерских. Многие важные для производств вещества ввозились из стран Востока и из Египта. В XV в. в Европе возникли небольшие специализированные производства кислот, щелочей, солей, различных фармацевтических препаратов и некоторых органических веществ.

Начало производства минеральных кислот (серной и азотной) в Европе относится приблизительно к 1300 г. Однако концентрированные кислоты стали изготовляться значительно позднее. Так, купоросное масло (олеум) упоминается лишь в сочинениях второй половины XVI в. Промышленное производство купоросного масла как побочного продукта купоросных заводов развилось в XVIII столетии.

Получение концентрированной соляной кислоты впервые описано лишь в XVII в. Глаубером (32).

Азотная кислота (aqua fortis) благодаря широкому применению в алхимических лабораториях для растворения металлов и для изготовления «царской водки» (aqua regis) уже в конце средневековья была товарным продуктом. В XV в. в Венеции существовало промышленное производство азотной кислоты.

Из щелочей в ремесленных производствах (мыловаренное, стекольное и суконное) употреблялись сода и поташ, но вплоть до XVII в. эти вещества не умели отличать друг от друга. Соду получали из естественных источников: из рассолов содовых озер (например, в Египте) и из золы морских водорослей. Поташ в больших количествах добывали из золы деревьев, особенно в восточной Европе (Россия, Польша, Литва, Германия). Развитие производства поташа в XVII в. привело к истреблению лесов в некоторых районах Европы. Из минеральных солей в широком масштабе получали поваренную соль в соляных копях, а также из морской воды и воды соляных источников.

В XV в. в Европе большое значение приобрело производство селитры. Порох начали изготовлять в различных странах Европы еще в конце XIII в., когда было изобретено огнестрельное оружие. Селитра для изготовления пороха долгое время ввозилась из Венеции, куда она, по-видимому, импортировалась из стран Востока. Производство селитры из соляных налетов каменных стен конюшен и других построек описано уже в XV в. Более подробно добыча селитры из отбросов (селитряные ямы, или селитряницы), а также селитроварение описаны у Бирингуччо и Агриколы.

Помимо этого, в Европе кустарным способом изготовляли квасцы, купоросы, нашатырь, минеральные краски и некоторые другие химикаты. С развитием иатрохимических методов лечения стали производить и другие вещества, в том числе висмутовые, ртутные, сурьмяные и мышьяковые соединения, буру, винный камень, а также хлориды, сульфаты и нитраты металлов и щелочи. Однако в основном эти вещества получали в ограниченном количестве препаративным способом в аптеках и кустарных мастерских (33). Возникновение мануфактурных производств и расширение торговли вызвали большие потребности в разнообразных химикалиях. Постепенно возникло и приняло широкий размах производство кислот, щелочей и многих солей и других веществ, не известных ранее. В процессе развития химической технологии и, в частности, в изучении сырья и продуктов химического взаимодействия приняли участие многие химики, в том числе алхимики и иатрохимики, а также технологи-металлурги. В XVII в. появились выдающиеся химики-технологи, деятельность которых оставила заметные следы в истории развития химических производств и химии вообще. Одним из видных представителей химико-технического направления рассматриваемого периода был француз Бернар Палисси (родился около 1510 г., умер в 1589 г). В молодости он под руководством отца — мастера стекольного дела — изучал стекольное производство и искусство изготовления окрашенных стекол, но не получил систематического образования. Затем он некоторое время работал на промысле по добыче соли из морской воды на берегу Бискайского залива. С 1539 г. Палисси занялся производством фаянсовой посуды и потратил много лет на разработку рецептур окрашенных глазурей и эмалей, подобных итальянским глазурям, которые с давних пор были известны в Европе. Упорно работая в этой области в течение 15 лет, он добился, наконец, успеха и вскоре широко прославился своими фаянсовыми изделиями, покрытыми прекрасными глазурями и украшенными горельефными изображениями листьев растений, ящериц, змей, раков, черепах и т. п. С 1575 г. Палисси начал выступать в Париже с публичными лекциями по химии и технической химии минеральных веществ.

В 1589 г. в глубокой старости он как гугенот был заключен в Бастилию, где вскоре умер (34).

Палисси можно считать одним из первых представителей экспериментально-технического направления в химии. Обобщения, которые делались им на основе наблюдения и опыта, касались и чисто химических вопросов. Палисси был противником алхимии и высмеивал схоластику и бесплодные усилия адептов. Главная работа Палисси относится к области керамики. В 1580 г. он опубликовал сочинение под заглавием «О гончарном искусстве, о его пользе, об эмалях и огне» (35), в котором описал свои долголетние поиски рецептур художественных глазурных покрытий фаянсовых изделий. Следует также отметить его предложение применять известковый мергель для удобрения почв в качестве примеси к навозу.

Секреты рецептур разноцветных глазурей Палисси унес с собой в могилу. Он писал, правда, что в их состав (36) входили окислы олова, свинца, железа, сурьмы, меди, а также песок, сода, поташ, но умалчивал об их соотношениях. Изделия Палисси во Франции в настоящее время являются лишь достоянием музеев.

К XVII в. относится деятельность крупнейшего немецкого химика Иоганна Рудольфа Глаубера (1604–1668). Жизнь этого замечательного химика-технолога (и алхимика) протекала крайне беспокойно. Он много путешествовал и жил в различных городах Германии и Голландии. В молодости Глаубер занимался изготовлением зеркал, был алхимиком и работал в аптеках. В дальнейшем он устроил собственную лабораторию и работал в ней с несколькими помощниками, одновременно занимаясь врачебной практикой. Он успешно лечил некоторых больных, в частности, изготовлявшейся им самим пятисернистой сурьмой. В 1655 г. Глаубер поселился в Амстердаме и оборудовал здесь большую лабораторию из четырех комнат. При лаборатории имелось опытное поле, где производились опыты с минеральными удобрениями. Глаубер (37) оставил несколько химических сочинений. Главное из них — «Новые философские печи» (1648–1650) — посвящено описанию различных химических операций и нагревательной аппаратуры. В 1649 г. Глаубер разработал способ получения уксуса из вина и винного камня. В это же время он изобрел несколько «тайных» препаратов для лечения различных болезней. Большое значение для развития химии и химической технологии получили разработанные Глаубером способы приготовления чистых и крепких минеральных кислот.

Во времена Глаубера соляную кислоту получали перегонкой смеси каменной соли с купоросом, а азотную — перегонкой смеси селитры с купоросом. Изучив процессы перегонки, Глаубер пришел к выводу, что при нагревании этих смесей образуется серная кислота («купоросное масло»), которая затем действует на соль или селитру. Заменив железный купорос купоросным маслом, он действительно получил крепкие и чистые кислоты — соляную и азотную. Дымящая соляная кислота долгое время называлась по имени Глаубера (acidum sails fumans Glauberi).

Далее Глаубер обратил внимание на соль, которая получалась в виде остатка в реторте после отгонки кислот. Очистив эту соль и изучив ее (прокалив с углем, при этом выделилась сера), а также поставив опыты над физиологическим действием этой соли, Глаубер назвал ее «чудесной солью», или «удивительной солью» (sal mirabile). В дальнейшем химики стали называть эту соль (Na₂SО₄·10H₂О) «глауберовой солью».

Глаубер подробно изучил вопрос об образовании и составе многих солей. Действуя кислотами на щелочи, на металлы и металлические «извести», он получил хлориды, сульфаты и нитраты и пришел к выводу, что соли состоят из двух начал — кислотного и щелочного. Глауберу была известна нейтрализация; он даже оценивал относительную «силу» различных кислот по их способности вытеснять другие кислоты из солей; он установил явление так называемого двойного избирательного сродства на примере реакции между сулемой и сернистой сурьмой: при нагревании их смеси перегоняется сурьмяное масло (треххлористая сурьма), а в реторте остается киноварь (сернистая ртуть). Большое практическое значение получила открытая Глаубером реакция взаимодействия поташа с азотной кислотой с образованием чистой калийной селитры.

Работы Глаубера по химии вышли на немецком языке в виде сборника под латинским заглавием «Химические сочинения». В этом же сборнике можно найти помимо упоминавшегося трактата о философских печах обширные статьи, посвященные «спагирической фармакопее» (т. е. анализу и синтезу фармацевтических препаратов), а также минеральной химии, красильному делу и другим разнообразным вопросам технической химии и иатрохимии. Сочинения Глаубера оказали большое влияние на развитие технологии химических производств и на развитие химии вообще. Появление в XVI и XVII вв. ряда выдающихся химиков-технологов, металлургов и иатрохимиков, решавших важные химико-технические и химические проблемы, нельзя не связать с глубокими социально-экономическими изменениями, которые происходили в этот период в Европе.

Переход от ремесленного производства к мануфактуре, быстрое развитие промышленности и, в частности, химических производств — металлургических, селитроваренных, пороховых, стекольных, поташных, красильных и других заводов — ознаменовало собой зарождение капиталистической мануфактуры, что означало возникновение в недрах феодального строя капиталистических производственных отношений. Уже в XVII в. в Европе началась эпоха капитализма.