Сірники - історія винаходу
Сірники протягом багатьох десятиліть були одним з найважливіших елементів людського життя, та й сьогодні грають не останню роль в нашому повсякденному побуті. Зазвичай, чиркаючи сірником об коробку, ми навіть не замислюємося над тим, які хімічні реакції відбуваються в цю секунду і скільки винахідливості і сил поклали люди, щоб мати такий зручний засіб добування вогню.
Звичайні сірники, безсумнівно, належать до найдивовижніших винаходів людського розуму. Щоб переконатися в цьому, досить згадати, скільки зусиль вимагало розведення вогню в колишні часи.
Правда, від стомлюючого способу добування вогню тертям наші предки відмовилися ще в давнину. У середні століття з'явилося для цієї мети зручніше пристосування - кресало, а й з ним розпалювання вогню вимагало чималої вправності і зусиль. При ударі стали об кремінь висікалася іскра, яка потрапляла на труть, просочений селітрою. Труть починав тліти. Приклавши до нього аркуш паперу, стружку або будь-яку іншу розпалювання, роздмухували вогонь. Роздування іскри було найнеприємнішим моментом в цьому занятті. Але чи можна було обійтися без нього? Хтось придумав вмочити суху лучину в розплавлену сірку. В результаті на одному кінчику скіпи утворювалася сірчана головка. Коли головку притискали до тліючого труту, вона спалахувала. Від неї спалахувала вся лучинка. Так з'явилися перші сірники.
Треба сказати, що протягом всієї своєї попередньої історії люди намагалися отримати вогонь за допомогою механічних впливів - тертя або удару. При такому підході сірчана сірник могла грати тільки допоміжну роль, оскільки безпосередньо добути вогонь з її допомогою не можна було, адже вона не спалахувала ні від удару, ні від тертя. Але ось в кінці XVIII століття відомий хімік Бертолле довів, що полум'я може бути результатом хімічної реакції. Зокрема, якщо капнути сірчаною кислотою на хлорноватістокіслий калій (бертолетової сіль), виникне полум'я. Це відкриття дозволило підійти до проблеми добування вогню зовсім з іншого боку. У різних країнах почалися багаторічні дослідження зі створення сірників з кінцем, намазаним тим чи іншим хімічною речовиною, здатним загорятися при певних умовах.
У 1812 році Шапсель винайшов перші самозапалювалися сірники, ще досить недосконалі, проте з їх допомогою можна було добути полум'я набагато швидше, ніж за допомогою кресала. Сірники Шапселя представляли собою дерев'яні палички з головкою з суміші сірки, бертолетової солі і кіноварі (остання служила для забарвлення запалювальної маси в красивий червоний колір). У сонячну погоду така сірник запалювався за допомогою двоопуклої лінзи, а в інших випадках - при зіткненні з крапелькою концентрованої сірчаної кислоти. Ці сірники були дуже дорогі і, крім того, небезпечні, так як сірчана кислота розбризкувалася при запаленні головки і могла викликати опіки. Зрозуміло, що вони не набули широкого поширення. Практичнішими повинні були стати сірники з головками, що спалахують при легкому терті. Однак сірка була непридатна для цієї мети.
Шукали інше легкозаймиста речовина і тут звернули увагу на білий фосфор, відкритий в 1669 році німецьким алхіміком Брандо. Бранд отримав фосфор, намагаючись створити філософський камінь, при випаровуванні суміші піску та сечі. Фосфор набагато більш горючий, ніж сірка, але і з ним не все відразу вийшло. Спочатку сірники запалювалися з працею, так як фосфор вигоряв занадто швидко і не встигав запалити лучину. Тоді його стали наносити поверх головки старої сірчаної сірники, припускаючи, що сірка швидше загориться від фосфору, ніж деревина. Але ці сірники теж спалахували погано. Справа пішла на лад тільки після того, як стали підмішувати до фосфору речовини, здатні при нагріванні виділяти необхідний для займання кисень.
Наступний варіант хімічних сірників, запалювали при зіткненні головки з суміші цукру і перхлората калію з сірчаною кислотою, з'явився у Відні. У 1813 році тут була зареєстрована перша в Австро-Угорщині сірникова мануфактура «Mahliard'а Wik'а »з виробництва хімічних сірників. Варіантом такої сірники користувався Чарлз Дарвін, розкушувавши скло колбочки з кислотою і ризикуючи обпектися.
На час початку виробництва сірчаних сірників (1826 рік) англійським хіміком і аптекарем Джоном Уокером хімічні сірники були вже досить широко поширені в Європі. Головки в сірниках Джона Уокера складалися з суміші сульфіду сурми, бертолетової солі і гуміарабіку (камеді - в'язкої рідини, що виділяється акацією). При терті такий сірники про наждачний папір (тертку) або іншу досить шорстку поверхню її головка легко запалювалася. Сірники Уокера були довжиною в цілий ярд. Вони пакували в олов'яні пенали по 100 штук. Основним недоліком сірників Уокера і Соріано була нестабільність запалювання держака сірники - час горіння головки було дуже мало. До того ж ці сірники мали жахливий запах і іноді запалювалися з вибухом. Можливо, саме тому великих грошей на своєму винаході Уокер не запрацював.
Зараз вже важко сказати, хто перший придумав вдалий рецепт запалювальної маси для фосфорних сірників. За однією версією в 1830 році його розробив 19-річний французький хімік Шарль Соріано. Його сірники складалися з суміші бертолетової солі, білого фосфору і клею. Ці сірники були дуже вогненебезпечні, оскільки спалахували навіть від взаємного тертя в коробці і при терті про будь-яку тверду поверхню, наприклад, підошву чобота. У той час навіть ходив англійська анекдот, в якому ціла сірник говорить інший, напівобгорілі: «Бачиш, чим закінчується твоя погана звичка чухати потилицю!».
За іншою версією - це був австрієць Іріні. У 1833 році він запропонував підприємцю Ремеру наступний спосіб виготовлення сірників: «Потрібно взяти якогось гарячого клею, найкраще гуміарабіку, кинути в нього шматок фосфору і сильно збовтати склянку з клеєм. У гарячому клеї при сильному збовтуванні фосфор розіб'ється на дрібні частинки. Вони так тісно злипаються з клеєм, що утворюється густа рідина білуватого кольору. Далі до цієї суміші потрібно додати дрібно розтертий порошок перекису свинцю. Все це розмішується до тих пір, поки не вийде одноманітна бура маса. Попередньо треба приготувати сірники, тобто лучінкі, кінці яких покриті сірою. Зверху сірку потрібно покрити шаром фосфорної маси. Для цього сірники умочують в приготовлену суміш. Тепер залишається їх висушити. Таким чином, виходять сірники. Вони спалахують дуже легко. Їх варто тільки чиркнути об стінку ».
Це опис дало можливість Ремеру відкрити сірникову фабрику. Він, втім, розумів, що носити сірники в кишені і чиркати ними об стінку незручно і придумав упаковувати їх у коробки, на одну зі сторін яких клеїли шорстку папірець (готували її просто - умочували в клей і сипали на неї пісок або товчене скло). При чирканья про такий папірець (або про будь-яку шорстку поверхню) сірник запалала. Налагодивши для початку пробний випуск сірників, Ремер потім розширив виробництво в сорок разів - такий великий був попит на його товар, і заробив на випуск сірників величезні гроші. Його приклад наслідували інші фабриканти, і незабаром у всіх країнах фосфорні сірники стали ходовим і дешевим товаром.
Поступово було розроблено ніс-колько різних складів запалювальної маси. Вже з опису Іріні видно, що в головку фосфорної сірники входило кілька компонентів, кожен з яких виконував свої функції. Перш за все, тут був фосфор, який грав роль воспламенителя. До нього підмішували речовини, що виділяють кисень. Крім досить небезпечною бертолетової солі в цій ролі могли вживати перекис марганцю або сурик, а в більш дорогих сірниках - перекис свинцю, яка взагалі була найбільш відповідним матеріалом.
Під шаром фосфору містилися менш горючі речовини, що передають полум'я від воспламенителя дерев'яної каганці. Це могли бути сірка, стеарин або парафін. Для того щоб реакція не йшла занадто швидко і дерево встигло нагрітися до температури горіння, додавали нейтральні речовини, наприклад, пемзу або порошкоподібна скло. Нарешті в масу підмішували клей, для того щоб з'єднати між собою всі інші компоненти. При терті головки об шорстку поверхню в місці зіткнення виникала теплота, достатня для запалювання найближчих частинок фосфору, від яких запалали і інші. При цьому маса настільки нагрівалася, що тіло, що містить кисень, розкладалось. Виділявся кисень сприяв займанню легкозагорающегося речовини, яке знаходилося під головкою (сірки, парафіну і т. П.). Від нього вогонь передавався дереву.
В Україні перші фосфорні сірники були привезені в 1836 році, коштували вони дорого - рубль сріблом за сотню.
Великим недоліком фосфорних сірників була отруйність фосфору. На сірникових фабриках робітники швидко (іноді за кілька місяців) труїлися парами фосфору і робилися нездатні до праці. Шкідливість цього виробництва перевершувала навіть дзеркальне і капелюшне. Крім того, розчин запалювальної маси у воді давав сильну отруту, якою користувалися самогубці (а нерідко і вбивці).
У 1847 році Шретер відкрив неотруйний аморфний червоний фосфор. З цього часу з'явилося бажання замінити їм небезпечний білий фосфор. Раніше інших це завдання вдалося вирішити знаменитому німецькому хіміку Бетхер. Він приготував суміш з сірки і бертолетової солі, змішавши їх з клеєм, і завдав її на лучину, покриті парафіном. Але, на жаль, ці сірники виявилося неможливо запалити об шорстку поверхню. Тоді Бетхер придумав змастити папірець особливим складом, що містить деяку кількість червоного фосфору. При терті сірника об таку поверхню частинки червоного фосфору запалали за рахунок торкаються до них частинок бертолетової солі головки і запалювали останню. Нові сірники горіли рівним жовтим полум'ям. Вони не давали ні диму, ні того неприємного запаху, який супроводжував фосфорним сірників. Однак винахід Бетхер спочатку не зацікавило фабрикантів. І тільки в 1851 році «безпечні сірники» за рецептом Бехтера стали випускати брати Лундстрема зі Швеції. Тому безфосфорних сірники довго називали «шведськими». У 1855 році ці сірники були удостоєні медалі на Всесвітній виставці в Парижі. Як тільки «безпечні» сірники набули поширення, у багатьох країнах було заборонено виробництво і продаж сірників з отруйного білого фосфору.
Обмежене виробництво сірників з білим фосфором зберігалося тільки в Англії, Канаді та США, в основному для армійських цілей, а також (до 1925 року) - в деяких країнах Азії. У 1906 році була прийнята міжнародна Бернська конвенція, яка забороняє використання білого фосфору при виробництві сірників. До 1910 року виробництво фосфорних сірників в Європі і Америці було повністю припинено.
В кінці XIX століття сірникову бізнес перетворився в шведський «національний вид спорту». У 1876 році в цій країні було побудовано 38 заводів з виробництва сірників, а в цілому працював 121 завод. Однак до початку XX століття майже всі вони або розорилися, або злилися в великі концерни.
В даний час сірники, що виготовляються в більшості європейських країн, не містять сполук сірки і хлору - замість них використовуються парафіни і безхлорні окислювачі.