feanoturi (feanoturi) wrote,
feanoturi
feanoturi

Categories:

Химик занялся добычей селитры – перелопатил навоза он многие литры

Когда мы слышим про биотехнологию, нам в голову приходят образы сверкающих реакторов из нержавеющей стали, специалистов в белоснежных халатах, пипетки, шприцы и управляемые компьютерами процессы, протекающие в безукоризненно чистых лабораториях. Вряд ли мы думаем о лопатах, ржавых котлах с человеческий рост, моче и навозе. Тем не менее – именно этими инструментами работали со своими «реагентами» селитрянщики – возможно первые химики вообще и химики-биотехнологи, в частности, оплата труда которых шла за счет соответствующей королевской или республиканской казны – то есть из государственного бюджета.


Селитрянщик за работой – гравюра XVII века

Возможно, современных химиков это сравнение может и покоробить, однако именно с селитрянщиков начиналась спонсируемая государством химическая промышленность. Презираемые нанимателями и дворянством, но, тем не менее, хорошо организованные банды селитрянщиков были ужасом ферм XVI-XVII века – с дозволения короны они перерывали хлева, конюшни, а иногда и отхожие места, собирая замечательное вещество, которое и дало название их профессии – селитру или нитрат калия KNO3.

(В русском языке слово «селитра», по всей вероятности, происходит от латинского sal nitrum – азотная соль; английскую этимологию этого же слова – «saltpeter» отследить проще – оно происходит от греческих слов sal – соль и petre – камень).


Первые зажигательные снаряды – дымный порох смешан с серой и свиным салом в горшках, запечатанных свиным салом. Средневековая гравюра.

Почему появилась такая профессия, и чем был обусловлен интерес государств лихих 1600-х годов к выгребным ямам и компостным кучам? В те времена селитра была самым редко встречающимся компонентом черного дымного пороха, двумя другими, боле распространенными были древесный уголь и сера. Если в те времена леса покрывали большую часть Европы, и в сырье для производства древесного угля недостатка не было, серу добывали во многих, в том числе и европейских государствах, а вот селитра была завозным товаром, который импортировался в государства Северной или Западной Европы из Южной Европы и Азии. Одним из основных экспортеров нитрата калия была Индия, отсюда его несколько более позднее название – «индийская селитра»



Появление и повышение значения огнестрельного оружия приводило к зависимости боеспособности армий от привозного сырья, что не могло не беспокоить королей и парламенты таких стран, как, например, Франция, Англия и Швеция, и поэтому стратегия импортозамещения селитры своими местными источниками вскоре стала одним из приоритетных направлений военно-экономической политики государств Европы.


Биотехнологическое производство компонента пороха. Рисунок: © Science Minus Details

Большим сюрпризом для военной аристократии того времени оказалось то, что ценный стратегический ресурс в буквальном смысле попирается ногами их крестьян. Во время зимы лошади, коровы и прочий скот мочился в стойлах, почва пропитывалась мочевиной, которая медленно разрушалась водой до аммиака и углекислого газа. После процесса гидролиза и образования аммиака в дело вступали биотехнологии – нитрифицирующие бактерии, единственным источником энергии для которых и являлись молекулы аммиака, окисляли аммиак, превращая его в азотную кислоту и воду.

Вскоре после того, как было обнаружено (скорее всего – случайно), что если прокипятить верхний слой почвы стойла с большим количеством воды, отфильтровать воду от твердых остатков жизнедеятельности животных, а затем добавить к раствору поташ (карбонат калия, К2CO3), из кипящего котла можно выделить белые кристаллы селитры, королевские дома Европы и Парламенты организовали целую сеть концессий селитрянщиков, действовавшую по всей Европе (Тут можно посмотреть ордонанс  короля Англии, регламентирующий деятельность селитрянщиков). Поскольку единственными аналитическими инструментами селитрянщиков были их интуиция и вкусовые сосочки их языков, без сомнения, для работы селитрянщикам требовались недюжинные умения и опыт.


Густав Васа, он сделал землю скотных дворов собственностью Короны Швеции. А чего добился ты?

Хотя разорение амбаров и добыча стратегических ресурсов для селитрянщиков было весьма прибыльным делом, крестьяне, чьи постройки подвергались регулярным налетам, не получали никакой компенсации. Чтобы отвадить странствующих химиков от своих построек, сообразительные фермеры начали мостить полы в стойлах своих животных. Твердое напольное покрытие портило лопаты селитрянщиков. Эта практика распространилась широко, но селитра стоила столь дорого, что в странах, испытывающий наибольший дефицит селитры – Англии и Швеции практика постройки стойл для скота с твердым напольным покрытием была объявлена вне закона. Король Швеции Густав I Васа так вообще объявил, что земля в шведских конюшнях и коровниках является собственностью Короны.

Процесс добычи селитры из продуктов жизнедеятельности животных совершенствовался пару веков, однако в конечном итоге такой способ добычи селитры сошел на нет благодаря обильному и дешевому импорту из Нового Света другого нитрата – нитрата натрия (чилийской селитры). Затем в начале ХХ века был разработан синтетический процесс связывания атмосферного азота – азот реагирует с водородом с образованием аммиака, который затем в зависимости от конечной цели окисляется либо до азотной кислоты, либо до нитратов. Процесс связывания азота в аммиак, процесс Габера, хотя и решил многие проблемы, в том числе и с химическими удобрениями, до сих пор является одним из наиболее энергозатратных процессов химической промышленности (на получение аммиака ежегодно тратится около 1% всей энергии, которую вырабатывает человеческая цивилизация). Окисление же аммиака до азотной кислоты известно, как процесс Оствальда.

Тем же товарищам, которые боятся химического-синтетического и предпочитают «органическое» можно посоветовать пойти путем селитрянщиков и добывать калийную селитру из самых что ни есть «натуральных» источников (способ описан выше – берем навоз, кипятим, добавляем поташ). Боюсь только, что современные фермеры не столь затюканы, как крестьяне XVI-XVII века, и за попытку безвозмездно порыться в своих компостных кучах могут и оштрафовать нео-селитрянщиков в лучшем случае лопатой по хребту, а в худшем – отоварить из имеющихся в наличии стволов.



Роль селитры в дымном порохе проста и понятна – это окислитель, который бурно реагирует с горючими материалами типа серы, древесного угля (на поздних этапах эволюции дымного пороха – с ватой), в настоящее время индийская селитра, нитрат калия для огнестрельного оружия практически не используется, основное направление ее применения – сельское хозяйство. Нитрат калия представляет собой удобрение, содержащее сразу два питательных вещества, необходимых для растений – азот и калий.



Калийную селитру также используют в пищевой промышленности. Нитрат калия известен как пищевая добавка E252, использующаяся для консервации мяса, например в сырокопченых колбасах, при этом практика использования селитры для продления срока годности мясопродуктов весьма древне – она уходит корнями в средневековье. Правда, в настоящее время консерванты на основе нитрата калия замещаются такими консервантами, как нитрат и нитрит натрия.



В армиях Британии и США существует устойчивая легенда о том, что нитрат калия является антиафродизиаком, и его добавляют в пищу военнослужащих для подавления их сексуальной активности, однако никаких научных основ для этой легенды нет. Пошла она, скорее всего, с тех времен, когда перед дальними походами парусников во Флоте Его (ну или Её) Величества солонину консервировали опять же с помощью селитры. Если же почитать романы и повести о суровых буднях моряков парусного флота (скажем, цикл про путь Горацио Хорнблауэра от мичмана до адмирала) становится ясно, что та работа, которую выполняли матросы парусного флота, была самым гарантированным антиафродизиаком.

Такое наше сегодняшнее замечательное вещество – индийская селитра или просто селитра. Добавлю только еще, что историей своей добычи и промышленного получения селитра опровергает известную максиму, известную как третий закон экспериментальной химии: «Если к бочке повидла добавить ложку говна, то получится бочка говна». Правда, справедливости ради, этот закон более часто применяется к органической химии и органическим синтезам, а калийная селитра, несмотря на возможность получения с помощью биотехнологий, все же вещество неорганическое.

Ну и напоминаю, что по этому адресу идет голосование читателей конкурса научных блогов -2013 от SRTF, на который номинирован этот цикл про жизнь замечательных веществ, а посему, если вы, читатели хотите выразить признательность (или громкое фу)  жизнеописателю этих замечательных веществ, вы можете сходить туда и проголосовать.


This entry was originally posted at http://feanoturi.dreamwidth.org/805499.html.
Tags: жизнь замечательных веществ
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 6 comments