Красочное прошлое серы
Глядя на гавань Ванкувера, невозможно пропустить огромные горы серы, ждущие погрузки на суда, отправляющиеся отсюда в порты всего мира. Эта сера, по большей части, превратится в серную кислоту, одно из важнейших промышленных химических соединений.
В Канаде нет природных залежей серы, но зато есть крупные месторождения природного газа и развитая нефтяная промышленность. Природный газ на 95 процентов состоит из метана, но часто он бывает загрязнен сульфидом водорода (сероводородом), который, как всем известно, пахнет тухлыми яйцами (на самом деле, конечно, наоборот). В ходе очистки природного газа сероводород отделяют, а затем обрабатывают кислородом. Продуктом реакции сероводорода с кислородом является сера. Серу можно получать также и из сырой нефти. Нефть – это смесь углеводородов, но и в ней есть примесь сероводорода и около 4000 других соединений серы. Эти соединения можно выделить из нефти, превратить в сероводород, а затем в атомарную серу. Заводы по получению серы из сернистого газа находятся в провинциях Альберта и Британская Колумбия. Серу получают также из битумных песков Альберты и на нефтеперерабатывающих заводах Восточной Канады.
Есть и другая причина для удаления соединений серы из сернистого газа и нефти, помимо получения сырья для производства серной кислоты. При сжигании топлива, содержащего соединения серы, образуется двуокись серы. В результате реакции с атмосферной влагой образуется сернистая и серная кислоты, что и приводит к выпадению кислотных дождей.
Коммерческое производство серной кислоты из серы было начато в 1763 году Джошуа Уордом, английским врачом с сомнительной репутацией. Он в промышленном масштабе воспользовался реакцией, открытой Иоганном Глаубером, немецко-голландским химиком, который показал, что нагревание серы в атмосфере водяного пара в присутствии нитрата калия, известного под названием калийной селитры, позволяет получить серную кислоту. Селитра высвобождает кислород, который окисляет серу в ее триоксид, а тот, в свою очередь, присоединяет воду с образованием серной кислоты.
Уорд был интересной фигурой своего времени. Сам он называл себя «восстановителем здоровья и отцом бедняков», но его коллеги придерживались иного мнения. Они высмеивали «капли Уорда», лекарство, которое по уверениям самого изобретателя, излечивало все мыслимые болезни, и которое он скромно назвал своим именем. Кроме того, Уорд изобрел «Монашеский бальзам», отвар, созданный на основе древесной смолы, который, как утверждал Уорд, облегчал дыхание, смягчал кашель, лечил ларингит, а также потертости и ссадины кожи. Этот бальзам продают в аптеках и сегодня. Можно спорить о достоинствах Уорда как врача, но химиком он оказался отменным. Современное производство серной кислоты до сих пор основано на превращении серы в ее триоксид, который затем заставляют вступать в реакцию с водой.
Серную кислоту используют в основном для производства наших кормильцев – фосфатных удобрений. Различные типы фосфатов (например, флуороапатиты) обрабатывают серной кислотой для получения фосфорной кислоты, которая затем вступает в реакцию с аммонием, в результате которой образуется фосфат аммония, распространенное удобрение. Серную кислоту также применяют в производстве моющих средств, пластмасс, красителей, инсектицидов, электрических батарей, чернил, смазочных материалов, текстиля и взрывчатых веществ. Именно поэтому говорят, что объем производства серной кислоты говорит о промышленном развитии страны.
Первыми веществами, ставшими известными человечеству в своем элементарном состоянии, были золото и сера. Библия говорит об огне и сере, а в папирусе Эберса, датированном 1550 годом до н. э., описывается глазная мазь, содержащая серу. Древние знали серу как «горящий камень» и были, несомненно, зачарованы синеватым пламенем и едким запахом его горения. Греки жгли серу для очищения храмов, и это привело к нескольким полезным открытиям. Грызуны погибали от воздействия паров двуокиси серы! Этот факт привел к мысли о сжигании серы для получения дыма, убивающего заразу. В «Одиссее» Гомера говорится о сжигании серы для предохранений трупов от разложения на жарком солнце.
Древние римляне открыли способность диоксида серы, образующимся в результате сгорания серы, отбеливать шерсть. Согласно некоторым сведениям, это же соединение обладало способностью убивать вредные микробы в винных бочках, хотя в этом можно и усомниться. Мы, однако, точно знаем, что вплоть до пятнадцатого века в бочках, прежде чем наполнить их вином, жгли серные свечи. Греческий философ Теофраст описал, как с помощью растирания киновари в уксусе в медной чаше можно получить чистую ртуть. Вероятно, это сведения о первой в истории искусственно выполненной химической реакции. Вероятно, получение блестящего жидкого металла из красного порошка казалось подлинным чудом! Именно такие реакции воспламенили воображение алхимиков, решивших научиться получать золото из других веществ с помощью химических процессов. Желтоватый блеск серы и металлическое сияние ртути сделало эти два элемента краеугольным камнем безнадежных поисков алхимии.
К тринадцатому веку ведущую роль, однако, стала играть горючесть серы. Было обнаружено, что смесь селитры, порошкообразного древесного угля и серы очень легко воспламеняется. Эта смесь и стала порохом, ибо газы, образующиеся при его сгорании, как оказалось, можно было использовать для метания самых различных снарядов. Порох изменил облик мира! Из эзотерической субстанции, востребованной только алхимиками, сера превратилась в необходимый элемент военного дела, а поскольку войны велись, как правило, с «неверными», то церковь постановила держать порох в секрете от врагов. В 1527 году римский папа Климент VII обнародовал эдикт, грозивший отлучением любому, кто продает серу «сарацинам, туркам и иным врагам христианской веры».
Венесуэльский президент Уго Чавес высказал свой, очень оригинальный, взгляд на серу. В 2006 году, выступая в Организации Объединенных Наций после президента США Джорджа Буша, он заметил: «Вчера с этой трибуны выступал дьявол, и я до сих пор отчетливо слышу запах серы, исходящий от этой трибуны!» Действительно, соединения серы могут обладать отвратительным запахом – вспомним хотя бы тухлые яйца, кишечные газы или секрет желез скунса. Однако сера как чистый химический элемент – это твердое желтое вещество, лишенное запаха. Вероятно, Чавес занялся политикой, потому что в школе не преуспел в химии.
