От зажигательных смесей до пороха

С 360 г до н.э. в военных действиях применяли зажигательные смеси. В их состав входили мелко раздробленный уголь, пакля, смола и нефть. Возможно, что уже в морской битве при Кицикосе в 678 г. н. э. византийцы применяли зажигатель­ные смеси, в состав которых входила селитра. По мнению Густава Фестера, зажигательные смеси могли содержать нега­шеную известь, которые воспламенялись на поверхности воды. Фестер считал, что смесь, содержащая негашеную известь, называлась «греческим огнем».

В «Огненной книге» Марка Грека, написанной в 1250 г. в Константинополе, указывалось, что в состав «греческого огня» входили смола, сера, нефть, масла и поваренная соль. Ру­кописные копии этого труда содержат рецепты изготовления пороха из 6 частей селитры, 2 частей угля, 1 части серы. Однако эти копии появились позже 1250 г.

В середине XIII в. появились труды арабских ученых (например, Ибн аби Узайбиа и Ибн Бейтара), где описывались свойства нового соединения — селитры и ее охлаждающее действие. В конце XIII в. увидела свет прекрасная книга Хасана ар-Раммайя с описаниями многих способов грубой и тонкой очистки при­родной селитры при действии на нее зольного щелока с последующей перекристаллизацией образовавшегося продук­та. В книге содержатся также рецепты зажигательных смесей и пиротехнических составов для так называемых «китайских стрел» или «китайских огненных копий». Эти названия в определенном смысле справедливы, так как порох был открыт в Китае и рецепты его изготовления попали через Индию и арабские государства в Европу.

В книге по военному искусству арабского ученого Шемседдина Мохаммеда, который жил в конце XIII- начале XIV вв., описаны способы использования пороха для стрельбы. Вначале в дуло орудия засыпался «пороховой заряд», а поверх не­го — слой «орехов» (вероятно, свинцовых шариков). При воспламенении пороха образующиеся газы с силой выбра­сывали «орехи» из ствола пушки. Использование такого орудия создало предпосылки очень быстрого развития артиллерии в Европе.

Изобретение пороха и применение его в военных целях способствовали совершенствованию вооружения (привело к появлению пушек и ружей). Это стимулировало возникнове­ние новых химических ремесел: приготовление селитры и пороха. Распространение этих ремесел оказало большое влия­ние на совершенствование естественнонаучных знаний, философских систем и даже развитие цивилизации.

Альберт Великий и Роджер Бэкон, вероятно, уже знали о порохе. В 1258 г. жители Кельна впервые в Европе использовали зажигательные составы. В Фрайбурге, где долгое время жил монах Бертольд Шварц — европейский изобретатель по­роха, в 1300 г. была отлита первая пушка. В то время «выстрел из ружья» был еще сенсацией. Но в XIV в ружья и пушки начали изготовлять в различных европейских странах. Первые пороховые заводы возникли в Аугсбурге в 1340 г., в Лигнице в 1344 г., в Шпандау в 1348 г.

Селитра сначала импортировалась в европейские страны. Венеция, через которую селитра попадала в Европу, имела большие прибыли от этой торговли. Однако уже в XV в. из-за растущего спроса на селитру и ее важного значения для укрепления обороны многие европейские государства организовали производство селитры из местного сырья. Постав­щики селитры получали привилегии от властей. Об этом свидетельствуют, например, распоряжения архиепископа Магдебургского Гюнтера (1419 г.), решения городского совета Франкфурта (1583 г.) и указы Бранденбургского курфюрста Иоганна Георга (1583 г.).

Фестер писал, что в Тюрингии в XVI в. было уже девять селитроварен; недалеко от Праги было открыто месторожде­ние селитры, а магистрат Галле в 1544 г. дал на откуп ремеслен­никам выработку селитры из городских отходов.

Военное значение огнестрельного оружия росло вместе с его распространением по всему миру. Для растущего производства оружия требовалось все больше механиков, техников, спе­циалистов по химии и физике. Увеличивалась и потребность в порохе, металле для пушек и ружей, в орудийных лафетах и другом воинском снаряжении и оборудовании. По сравнению с катапультами — машинами для метания камней — и разно­образными стенобитными устройствами огнестрельные ору­дия обладали большей разрушительной и убойной силой, значительной дальностью стрельбы и высокой мобильностью. Оглушительный шум и устрашающее действие огня, сопро­вождавшие применение огнестрельного оружия, сильно ос­лабляли сопротивление противника, особенно если он был вооружен лишь стрелами, луками, самострелами, копьями и мечами.

Применение огнестрельного оружия оказало «такое гро­мадное влияние на совершенствование военной техники, ко­торое можно сравнить лишь с влиянием на развитие че­ловечества использования железа, начавшееся примерно за три тысячелетия до этого». С помощью огнестрельного оружия были покорены моря и континенты, разрушены ци­вилизации, уничтожены или порабощены целые народы. Нау­чившись пользоваться огнестрельным оружием, человек под­чинил себе могучие силы природы. Однако в своем морально-этическом развитии он еще не поднялся до того уровня, когда смог бы управлять этими силами разумно и гуманно. В те времена ничего не значило предостережение о пагубных последствиях использования научных знаний в целях разрушений и войн (к сожалению, это актуально и в настоящее время). Знания нередко были неуправляемой силой.

Дж. Бернал считал, что изобретение пороха оказало еще большее влияние на развитие науки, чем на совершенствование военной техники. «Порох и пушки взорвали не только экономические и политические отношения мира средневековья,— писал Бернал,— они также стали важнейшими фак­торами, которые разрушили средневековое мировоззрение». По мнению Дж. Мэйоу, «селитра произвела такой же шум в философии, как и на полях сражений».

Селитра оказалась также веществом, очень важным для химических ремесел. Изготовление селитры требовало коренного совершенствования методов разделения и очистки солей; особо важную роль в этом играли процессы растворения и кристаллизации. Появление огня при горении пороха и без доступа воздуха натолкнуло средневековых ученых на новые представления о процессах горения. Складывалось мнение, что селитра содержит «воздух», необходимый для горе­ния. Изучение «селитряного воздуха» сыграло впоследствии громадную роль в разработке важных положений химической науки.

Совершенствование артиллерийской техники, необходи­мость прицельного огня орудий и изучение движения снарядов привели к возникновению баллистики как науки. Литейное «искусство» в XIII—XIV вв. уже было достаточно развито (широкое распространение в это время получила отливка церковных колоколов). Новый стимул для улучшения техно­логии литья металлов появился после изобретения пушек. Требовалось создание специальных сплавов для орудийных стволов и качественных методов обработки металлов (свер­ления, полировки и т. п.).Это способствовало развитию хими­ческих знаний и технического мастерства литейщиков. Для сверления металлов применялись конная тяга или водяные колеса (чтобы приводить сверла в движение).

Растущий спрос на селитру до конца XVIII в. удовлетворялся главным образом импортом (прежде всего из Ин­дии) и в меньшей степени благодаря собственным источникам. С XVII в. интенсивные и систематические поиски селитры в Европе привели к организации искусственных «месторожде­ний» селитры. Создавались «селитряные сады», или «планта­ции». Делалось это так. Продукты жизнедеятельности (навоз, кал, кровь) и останки животных смешивались с известковыми почвами, землей кладбищ, захоронений, отходов скотобоен, с донными отложениями прудов, болотной жижей. Туда же добавляли известь, мусор, золу, отходы мыловарения. Затем эта смесь засыпалась в ямы либо закладывалась послой­но в кучи и заливалась мочой или навозной жижей. За счет процессов разложения в течение 1—2 лет в этих ямах или кучах образовывалась селитра. Выход составлял примерно 1 к 6, т.е. из 6 кг «селитряной земли» получался 1 кг селитры.

Само собой разумеется, что правители государств были крайне заинтересованы в производстве селитры. В Швеции, например, крестьяне даже налоги должны были частично выплачивать селитрой. В Швейцарии селитру производили пастбищные хозяйства и даже монастыри ордена иоаннитов.

Однако наиболее развито производство селитры было во Франции и Саксонии.

Французское правительство в XVIII в. вознаграждало всех, кто занимался производством селитры. В 1777 г. во Франции было издано специальное руководство по получению селитры. Знаменитому химику Антуану Лорану Лавуазье было поручено осуществлять надзор за производством се­литры — факт, который указывает на то, что к этому времени установились достаточно прочные связи между наукой и производством.

История производства селитры показывает, что уже с 1300 г. химические знания были достаточны для изготовле­ния в больших количествах пороха и азотной кислоты — веществ, очень важных для развития цивилизации. В даль­нейшем значительно усовершенствовались способы и резко вырос объем производства селитры. Однако коренные техно­логические изменения этих и других важных промышленных процессов были осуществлены лишь в XIX в.

Обогащенные селитрой земли выщелачивали (нередко с добавлением золы, поташа или сульфата калия). Затем раствор упаривали в железных или медных котлах. Туда же добав­ляли щелочь, уксус или винный камень для предотвращения образования накипи. Когда раствор достигал определенной концентрации, его переливали в медные или деревянные чаны, где селитра выкристаллизовывалась. Ее перекристаллизовывали до определенной степени чистоты (иногда несколько раз), обесцвечивали с помощью угля и квасцов и очищали от примесей поваренной соли промыванием холодной воды. По­роховые заводы предъявляли высокие требования к чистоте селитры.

Дата добавления: 2015-07-11