Из истории соды

Б. Г. Андреев

В 1790 г. был разработан первый удачный способ искусственного получения соды, позволивший поставить производство этого важного химического продукта в больших промышленных масштабах. Производство стекла и мыла, красок и бумаги, фаянса и эмалей, сахара и крахмала, лекарств и искусственных минеральных вод, обработка каменноугольной смолы, очистка минеральных масел, военная промышленность и т. д. являются потребителями огромных количеств соды.

Мировое производство соды составляет около 5 млн. т в год. Природные источники углекислого натрия не могли бы обеспечить и небольшой доли этой грандиозной потребности. Отсюда ясно, что огромное значение для развития целого ряда отраслей промышленности имела разработка способов искусственного получения соды.

Применение соды

Для производственных целей содой пользовались ещё в глубокой древности. Основным источником соды служили природные содовые озёра и гипса, воду которых выпаривали в неглубоких бассейнах.

Возникшие несколько позже в Испании и Галлии (нынешняя (Франция) стекольные заводы также пользовались привозной египетской содой.

Вплоть до конца XVIII столетия природная сода служила почти единственным источником соды для промышленных целей. Небольшое количество соды добывалось также из золы некоторых водорослей.

Другим источником соды был поташ (углекислый калий), который добывали из золы растений. Производство стекла, мыла и некоторых других продуктов, получившее во второй половине XVIII в. значительное развитие, требовало всё больших и больших количеств щёлочи. Природная сода стоила недёшево, далеко не всегда была доброкачественной, а поташа не хватало. Потребности производства властно выдвинули перед учёными задачу найти способ искусственного получения соды.

В 1775 г. Французская академия наук назначила премию в 12 000 ливров за изобретение способа искусственного получения соды из поваренной соли (соду, а не поташ выбрали потому, что больших природных источников калия, входящего в состав поташа, тогда ещё не знали).

Многие изобретатели пытались получить премию, но безуспешно. Задачу удалось удовлетворительно разрешить лишь 15 лет спустя французскому врачу Николаю Леблану. Он знал, что действием серной кислоты на поваренную соль можно получить сернокислый натрий, так называемый сульфат. Сплавив сульфат с углем и мелом, Леблан и приготовил впервые в мире искусственную соду. При сплавлении с углем сульфат превращается в сернистый натр, а этот последний даёт с мелом соду и сернистый кальций. Следовательно, для получения чистой соды сплав нужно было потом лишь обработать водой (сернистый кальций при этом не раство-. ряется) и выпарить раствор.

Таким образом, для промышленного осуществления способа Леблана необходимо построить завод серной кислоты, сульфатную и содоплавильную печи, аппараты для выщелачивания содового сплава водой. Для всего этого нужны были большие деньги, а Леблан был человек небогатый. Начались поиски средств.

Проект промышленной реализации своего способа Леблан предложил герцогу Филиппу Орлеанскому. Почуявший хорошую наживу, герцог подписал с Лебланом B 1790 г. особое соглашение и дал на постановку производства 200 000 ливров. В следующем году в пригороде Парижа Сен-Дени началось строительство завода, который затем стал вырабатывать 100 — 120 кг соды ежедневно.

Однако для богатых герцогов настали плохие времена — всё грознее и грознее гремели тогда бури французской революции. Филипп Орлеанский в 1793 г. закончил свою жизнь на эшафоте. Революционное правительство конфисковало всё имущество герцога, в том числе и содовый завод. В то же время, ввиду затруднений с ввозом щелочей в страну (в связи с войной), Комитет общественного благосостояния потребовал обнародования всех способов производства соды..

Позднее завод был снова возвращён Леблану. Но изобретатель, впавший к тому времени в крайнюю бедность, не смог уже выдержать условий капиталистической конкуренции и в 1806 г. в отчаянии покончил самоубийством.

Плодами работ талантливого изобретателя воспользовались английские капиталисты, и Англия первой половины XIX в. была главным производителем леблановской соды. Способ Леблана прекратил хищническое истребление лесов на золу для поташа, на основе этого способа выросла и большая химическая промышленность, так как понадобилось значительное увеличение производства серной кислоты, нужно было найти применение побочному продукту содового производства — хлористому водороду, что дало толчок развитию производства белильной (хлорной) извести, хлора и т. д.

Во второй половине прошлого столетия в связи с ростом больших городов быстрыми темпами развилось газовое производство. На газовых заводах прокаливают без доступа воздуха каменный уголь с целью получения из него светильного газа и других продуктов. Среди этих продуктов образуется и газ аммиак, водный раствор которого известен всем под именем нашатырного спирта. В то время аммиак не имел ещё такого широкого применения, как теперь, а потому возникла задача — найти для него выгодное применение. Это удалось.

В 60-х годах прошлого столетия был разработан способ получения соды из поваренной соли при помощи аммиака и углекислого газа.

При аммиачном способе производства соды крепкий раствор поваренной соли насыщают аммиаком и затем пропускают в него углекислый газ. При взаимодействии этих веществ образуются двууглекислый натрий и хлористый аммоний, причём первый выпадает в осадок. После отделения от раствора и прокаливания из двууглекислого натрия получается сода; выделяющийся при этом углекислый газ улавливается и возвращается снова в производство. Раствор хлористого аммония обрабатывается гашеной известью, и образующийся вследствие этого аммиак тоже возвращается в производство.

Схема производства соды по аммиачному способу

Первый завод, работавший по аммиачному способу, был пущен в 1863 г. близ г. Брюсселя в Бельгии. Он вырабатывал несколько сот килограммов соды в сутки. В настоящее время по этому способу работает большинство содовых заводов мира, причём крупнейшие из них вырабатывают ежедневно сотни и даже тысячи тонн соды. Какие же обстоятельства обеспечили такую блестящую победу аммиачному способу?

Для производства соды по способу Леблана нужны были:
1) серный колчедан (для получения серной кислоты),
2) селитра или азотная кислота (необходима при камерном способе производства серной кислоты),
3) поваренная соль — обязательно в твёрдом виде,
4) известняк
5) уголь как сырьё, необходимое для реакции.

В качестве побочных продуктов оставались хлористый водород и сернистый кальций, не находившие в то время достаточного применения. При аммиачном же способе требуются только два вида основного сырья — соляной рассол и известняк да в незначительных количествах аммиак; в качестве побочного продукта остаётся лишь хлористый кальций. Всё это делает второй способ экономически значительно более выгодным. Кроме того, и сама сода получается при этом способе более чистой, чем при леблановском.

Содовые заводы строят обычно около природных соляных источников или залежей каменной соли, из которой тут же на месте мокро получить рассол.

В царской России первый содовый завод был построен в 1864 г. в Томской губернии; этот завод работал на сульфате, получавшемся из естественной глауберовой соли, и просуществовал 34 года.

Позже начали возникать заводы в Московской и Казанской губерниях и в других местах, но большинство их скоро закрылось. Наиболее удачными в смысле выбора места и opганизации оказались Березниковский завод, расположенный на реке Кама, на соляных источниках (основан в 1883 г.), Славянский завод (Украина), на соляных источниках (основан в 1890 г.) и Донецкий завод, на берегу Северного Донца вблизи залежей известнка, мела и каменного угля. Эти три завода просуществовали до революции, перешли в руки победившего пролетариата и после основательной социалистической реконструкции и усовершенствования успешно работают и в настоящее время. [В 1940-м году – прим.ред.] В годы советской власти производство соды в СССР значительно расширилось.

Возрождается в СССР в изменённом виде и классический способ производства соды по Леблану. Как было сказано выше, при леблановском способе сначала действием серной кислоты на поваренную соль получают сернокислый натрий (сульфат). Но СССР обладает неисчерпаемыми запасами природного сернокислого натрия, который миллиардами тонн выпадает ежегодно зимой в Карабогазском заливе Каспийского моря в виде мирабилита или глауберовой соли (т. е. сернокислого натрия, содержащего кристаллизационную воду). Таким образом, первая стадия леблановского процесса здесь отпадает — сернокислый натрий имеется в готовом виде, что значительно удешевляет процесс и делает его экономически выгодным. В советских научно-исследовательских учреждениях разработаны существенные видоизменения леблановского процесса, делающие осуществление его на базе карабогазского сульфата значительно более выгодным, чем в старой его форме.

Скажем в заключение о разных сортах технической соды, которые необходимо различать на практике. Та сода, о которой мы говорили до сих пор, называется кальцинированной (прокалённой) содой; она представляет собой углекислый натрий Na₂CO₃. Кроме этой соды, в продаже встречается ещё так называемая кристаллическая сода; её готовят из обыкновенной соды растворением в горячей воде, из полученного раствора при охлаждении и испарении образуются большие кристаллы. Кристаллическая сода отличается от кальцинированной тем, что она содержит в своем составе воду.

Обычная питьевая сода представляет собой двууглекислый натрий NaHCO₃. Каустической содой в технике называют едкий натр (гидрат окиси натрия — NaOH). [Современное название – гидроксид натрия – прим. ред.]

Готовятся ещё и некоторые другие сорта соды, например «специальная сода», для производства краски ультрамарина; она представляет собой кальцинированную соду, смешанную с небольшим количеством едкого натра.

Рост мировой продукции соды

В настоящее время во всём мире производится около 5 млн. т. соды, мировая же добыча природной соды составляет всего 150 000 — 200 000 т. Отсюда видно, какой недостаток в соде испытывало бы человечество, если бы оно пользовалось только готовыми природными продуктами.

«Химия и оборона», 1940, № 2.

Далее: История освоения космоса

Главная   |  История науки  |  Из истории соды