11. června 2010

Historie objevů chemických prvků je plná osobních dramat, různých překvapení, tajemných záhad a úžasných legend.
Někdy na badatele číhal tragický konec, jako se to stalo například objeviteli fluoru. Častěji se však úspěch ukázal jako věrný společník těch, kteří věděli, jak se zblízka dívat na přírodní jevy.
Starobylé svazky nám zachovaly jednotlivé epizody ze života vysloužilého vojáka a hamburského obchodníka. Jmenoval se Hennig Brand (asi 1630-?). Jeho obchodní záležitosti nešly oslnivě, a proto se snažil dostat z chudoby. Strašně ho utiskovala. A Brand se rozhodl zkusit štěstí v alchymii. Navíc v XVII století. na rozdíl od našeho 20. století. bylo považováno za docela možné najít „kámen mudrců“, který dokáže proměnit obecné kovy ve zlato.

Značka Hennig a fosfor

Brand už provedl mnoho experimentů s různými látkami, ale nic rozumného se mu nepodařilo. Jednoho dne se rozhodl provést chemický experiment s močí. Odpařil ji téměř do sucha a zbylou světle žlutou sraženinu smíchal s uhlím a pískem a zahříval ji v retortě bez vzduchu. Výsledkem bylo, že Brand obdržel novou látku, která měla úžasnou vlastnost zářit ve tmě.
Takže v roce 1669 byl objeven fosfor, který hraje mimořádně důležitou roli ve volné přírodě: v flóra, u zvířat a lidí.
Šťastný vědec neváhal využít neobvyklých vlastností nové látky a začal ušlechtilým lidem za poměrně vysokou odměnu demonstrovat světelný fosfor. Vše, co přišlo do styku s fosforem, získalo schopnost zářit. Stačilo pomazat prsty, vlasy nebo předměty fosforem a ty se rozzářily tajemným modrobílým světlem. Nábožensky a mysticky smýšlející boháči té doby žasli nad různými Brandovými manipulacemi s touto „božskou“ hmotou. Šikovně využil obrovského zájmu vědců i široké veřejnosti o fosfor a začal jej prodávat za cenu, která dokonce převyšovala cenu zlata. X. Značka vyráběla fosfor v velké množství a způsob jeho získání držel v nejpřísnější tajnosti. Nikdo z ostatních alchymistů nemohl proniknout do jeho laboratoře, a proto mnozí z nich začali horečně zařizovat různé experimenty, snažící se odhalit tajemství výroby fosforu.
Slavný německý chemik I. Kunkel (1630-1703) poradil svému příteli-kolegovi I. Kraftovi, aby přesvědčil H. Branda k prodeji tajemství získávání fosforu. I. Kraftovi se podařilo objevitele přesvědčit k tomuto obchodu za 100 tolarů, „avšak novým majitelem tajemství získání „věčného plamene“ se vyklubal žoldák a aniž by svému příteli I. Kunkelovi řekl jediné slovo o získání receptury, začal vydělávat obrovské sumy peněz na demonstracích fosforu veřejnosti.

I. Kunkel

Příležitost si nenechal ujít ani vynikající německý matematik a filozof G. Leibniz a získal tajemství výroby fosforu od H. Branda.

G. Leibniz

Recept na výrobu „studeného ohně“ brzy poznali I. Kunkel a K. Kirchmeyer a v roce 1680 objevil tajemství získávání fosforu v Anglii slavný chemik R. Boyle. Po smrti R. Boylea jeho žák, Němec A. Gankwitz, zdokonalil způsob získávání fosforu, zřídil jeho výrobu a dokonce se pokusil vyrobit první zápalky. Dodával fosfor vědeckým institucím v Evropě a jednotlivcům, kteří si ho chtěli koupit. Pro rozšíření obchodních vztahů navštívil A. Gankwitz Holandsko, Francii, Itálii a Německo, kde uzavřel nové smlouvy na prodej fosforu. V Londýně založil farmaceutickou společnost, která se stala široce známou. Je kuriózní, že se A. Hankwitz i přes dlouhou práci s fosforem a velmi nebezpečné pokusy s ním dožil osmdesáti let. Přežil své tři syny a všechny, kteří se podíleli na dílech souvisejících raná historie fosfor.
Cena fosforu od jeho objevení I. Kunkelem a R. Boylem začala rychle klesat a nakonec dědici objevitelů začali zasvěcovat tajemství získávání fosforu za pouhých 10 tolarů.

Etapy studia fosforu

V historii chemie je fosfor spojen s mnoha velkými objevy. Pouhé století po objevu fosforu se však ze světa obchodu a zisku přesunul do světa vědy. Skutečné vědě lze ale za toto dlouhé období připsat pouze jednu událost, a to spojenou s rokem 1715, kdy I. Gensing objevil v mozkové tkáni fosfor. To později posloužilo jako základ pro prohlášení: "Bez fosforu není žádná myšlenka."
Yu.Gan v roce 1769 našel v kostech fosfor a o dva roky později slavný švédský chemik ukázal, že kosti se skládají převážně z fosforečnanu vápenatého, a navrhl způsob získávání fosforu z popela vzniklého při spalování kostí.
J. Proust a M. Klaproth v roce 1788 prokázali extrémně vysokou prevalenci minerálů obsahujících fosforečnan vápenatý v přírodě.
Vědci zjistili, že záře fosforu se vyskytuje pouze v přítomnosti běžného vzduchu, který obsahuje vlhkost. Toto chování fosforu je způsobeno jeho pomalou oxidací vzdušným kyslíkem. Zároveň se také tvoří ozón, který dodává vzduchu jakousi svěžest, nám dobře známou v dobách jarních bouřek. Záře fosforu probíhá bez znatelného zahřívání a taková reakce se nazývá chemiluminiscence. Dá se pozorovat nejen při pomalé oxidaci fosforu, ale i při některých dalších chemických a biochemických procesech, při kterých dochází např. k záři světlušek, hnilobě, oceánskému planktonu apod.

M. Klaproth

Na počátku 70. let XVIII století. Francouzský chemik Antoine Laurent Lavoisier provádějící různé pokusy o spalování fosforu a dalších látek v uzavřené nádobě přesvědčivě dokázal, že fosfor je jednoduché těleso. A vzduch má podle jeho názoru složité složení a skládá se především ze dvou složek – kyslíku a dusíku.
Na přelomu dvou století, v roce 1799, Angličan A. Dondonald objevil, že sloučeniny fosforu jsou nezbytné pro normální vývoj rostlinných organismů. Další Angličan J. Looz v roce 1839 poprvé dostal superfosfát – fosforové hnojivo, které později sehrálo mimořádně důležitou roli při zvyšování výnosů plodin.
V Rusku v roce 1797 obdržel A.A. Musin-Pushkin alotropní odrůdu fosforu - fialový fosfor. V literatuře je však objev fialového fosforu mylně připisován I. Gittorfovi, který jej metodou A. A. Musina-Puškina získal až v roce 1853.
V roce 1848 objevil rakouský chemik A. Schretter alotropní modifikaci fosforu – červený fosfor. Takový fosfor získal zahřátím bílého fosforu na teplotu asi 250 °C v atmosféře oxidu uhelnatého (IV). Zajímavostí je, že Schroetter jako první upozornil na možnost použití červeného fosforu při výrobě zápalek. V roce 1855 byl na světové výstavě v Paříži předveden červený fosfor, získaný již v továrně.
Slavný americký fyzik P. Bridgen v roce 1917 zahřátím fosforu na 200 °C pod tlakem asi 1,27 GPa získal novou alotropní modifikaci - černý fosfor. Stejně jako červený fosfor se druhý na vzduchu nevznítí.
Proto trvalo mnoho desetiletí, než se studovalo fyzikální a chemické vlastnosti fosfor a objev jeho nových alotropních modifikací. Studium fosforu umožnilo zjistit, jakou roli hraje v životě rostlin a živočichů. Fosfor se nachází doslova ve všech částech zelených rostlin, které jej nejen hromadí pro vlastní potřebu, ale zásobují jím i živočichy. Toto je jedna z fází cyklu fosforu v přírodě.

Fosfor a příroda

Fosfor je stejně důležitý jako dusík. Podílí se na velkém přírodním koloběhu látek, a kdyby nebylo fosforu, rostlinných a zvířecí svět by bylo úplně jiné. Fosfor se však v přírodních podmínkách nevyskytuje tak často, především ve formě minerálů, a tvoří 0,08 % hmotnosti zemské kůry. Z hlediska prevalence je mezi ostatními prvky na třináctém místě. Je zajímavé, že v lidském těle tvoří fosfor přibližně 1,16 %. Z toho 0,75 % jde do kostní tkáně, asi 0,25 % do svalů a asi 0,15 % do nervové tkáně.
Fosfor se zřídka vyskytuje ve velkém množství a obecně by měl být klasifikován jako stopový prvek. V přírodě se nevyskytuje ve volné formě, protože má velmi důležitou vlastnost - snadno se oxiduje, ale je obsažen v mnoha minerálech, kterých je již 190. Nejdůležitější z nich jsou fluorapatit, hydroxylapatit a fosforit. Poněkud vzácnější jsou vivianit, monazit, amblygonit, trifylit, poměrně vzácné jsou xenotit a torbernit.

Pokud jde o minerály fosforu, dělí se na primární a sekundární. Mezi primárními jsou nejčastější apatity, což jsou především horniny vyvřelého původu. Chemické složení apatitu je fosforečnan vápenatý obsahující určité množství fluoridu a chloridu vápenatého. Právě to určuje existenci minerálů fluorapatit a chlorapatit. Kromě toho obsahují od 5 do 36 % P2 05. Obvykle se tyto minerály nacházejí ve většině případů v magmatické zóně, ale často se vyskytují v místech, kde se vyvřelé horniny dostávají do kontaktu se sedimentárními. Ze všech známých ložisek fosfátů se nejvýznamnější nacházejí v Norsku a Brazílii. Velké domácí ložisko apatitu objevil akademik A. E. Fersman v Khibiny v roce 1925. „Apatit je hlavně sloučenina kyseliny fosforečné a vápníku,“ napsal A. E. Fersman. Říkali mu apatit, což v řečtině znamená „podvodník“. Buď jsou to průhledné krystaly, do nejmenšího detailu připomínající beryl nebo dokonce křemen, pak jsou to husté hmoty, k nerozeznání od prostého vápence, pak jsou to radiálně zářivé koule, pak je hornina zrnitá a lesklá, jako hrubozrnný mramor.
Apatity v důsledku působení povětrnostních procesů, vitální činnosti bakterií a ničení různými půdními kyselinami přecházejí do forem, které jsou rostlinami snadno spotřebovávány, a tím se zapojují do biochemického cyklu. Je třeba poznamenat, že fosfor je absorbován pouze z rozpuštěných solí kyseliny fosforečné. Fosfor je však z půdy částečně vyplavován a jeho velké množství, absorbované rostlinami, se nevrací zpět do půdy a je odnášeno spolu s plodinou. To vše vede k postupnému vyčerpání půdy. Se zaváděním fosfátových hnojiv do půdy se zvyšuje výnos.
I přes značnou poptávku po fosfátových hnojivech se nezdá být přílišné obavy z vyčerpání surovin pro jejich výrobu. Tato hnojiva lze získat komplexním zpracováním minerálních surovin, mořských sedimentů dna a různých geologických hornin bohatých na fosfor.
Při rozkladu sloučenin organického původu bohatých na fosfor často vznikají plynné a kapalné látky. Někdy můžete pozorovat uvolňování plynu se zápachem shnilých ryb - fosforovodík, nebo fosfin, PH3. Současně s fosfinem vzniká další produkt - difosfin, P2 H4, který je kapalinou. Páry difosfinu se samovolně vznítí a zapálí plynný fosfin. To vysvětluje vzhled takzvaných "putujících světel" na místech, jako jsou hřbitovy, bažiny.
"Bloudící světla" a další případy záře fosforu a jeho sloučenin vyvolávaly u mnoha lidí, kteří nebyli obeznámeni s podstatou těchto jevů, pověrčivý strach. Zde je to, co akademik S.I. vzpomíná na práci s plynným fosforem. Volfkovich: „Fosfor byl získán v elektrické peci instalované na Moskevské univerzitě na Mokhovaya Street. Vzhledem k tomu, že tyto pokusy byly u nás tehdy provedeny poprvé, neučinil jsem opatření, která jsou nutná při práci s plynným fosforem - jedovatým, samozápalným a svítícím namodralým prvkem. Během mnohahodinové práce u elektrické pece část uvolněného plynného fosforu nasákla mé oblečení a dokonce i boty natolik, že když jsem v noci šel z univerzity tmavými, tehdy neosvětlenými ulicemi Moskvy, mé oblečení vyzařovalo namodralou záři, a zpod mých bot (při jejich tření o chodník) šlehaly jiskry.
Pokaždé, když se za mnou shromáždil dav, mezi nímž se navzdory mým vysvětlením našlo nemálo lidí, kteří ve mně viděli „nově se objevujícího“ zástupce podsvětí. Brzy se mezi obyvateli oblasti Mokhovaya Street a po celé Moskvě začalo šířit ústní sdělení fantasy příběhy o světelném mnichovi...“
Fosfin a difosfin jsou v přírodě poměrně vzácné a častěji se musíme potýkat s takovými sloučeninami fosforu, jako jsou fosfority. Jedná se o sekundární minerály-fosfáty organického původu, které hrají zvláště důležitou roli v zemědělství. Na ostrovech Tichý oceán, v Chile a Peru vznikly na bázi ptačího trusu-guana, který se v suchém klimatu hromadí v silných vrstvách, často přesahujících sto metrů.
Vznik fosforitů lze spojovat i s geologickými katastrofami, např. s dobou ledovou, kdy byl masový úhyn zvířat. Podobné procesy jsou možné i v oceánu při hromadném úhynu mořské fauny. Rychlá změna hydrologických poměrů, která může souviset s různými horskými stavebními procesy, zejména s působením podvodních sopek, vede nepochybně v některých případech k úhynu mořských živočichů. Fosfor z organických zbytků je částečně absorbován rostlinami, ale většinou po rozpuštění v mořské vodě přechází do minerálních forem. Mořská voda obsahuje fosfáty v poměrně velkém množství - 100-200 mg/m3. Při určitých chemických procesech v mořské vodě se mohou fosfáty vysrážet a hromadit na dně. A když se mořské dno v různých geologických obdobích zvedá, ložiska fosforitů jsou na souši. Podobným způsobem mohlo vzniknout velké tuzemské ložisko fosforitu u Kara-Tau v Kazachstánu. Fosfority se také nacházejí v oblasti Moskvy.

Koloběh fosforu v přírodě

Dobrým vysvětlením hlavních fází cyklu fosforu v přírodě mohou být slova slavného vědce, jednoho ze zakladatelů směru domácí vědy o studiu fosfátových hnojiv Ya. V. Samoilov: „Fosfor našich ložisek fosforu je biochemického původu. Z apatitu, minerálu, ve kterém byl původně obsažen téměř veškerý fosfor litosféry, přechází tento prvek do těla rostlin, z rostlin do těla živočichů, což jsou pravé koncentrátory fosforu. Po průchodu řadou živočišných těl konečně fosfor vypadne z biochemického cyklu a opět se vrátí do minerálního. Za určitých fyzikálních a geografických podmínek dochází v moři k hromadnému úhynu živočišných organismů

O zápase
První oheň vyrobil člověk velmi primitivním způsobem - třením dvou kusů dřeva a dřevěný prach a piliny se zahřály natolik, že se samovolně vznítily. Starověcí lidé znali několik způsobů, jak rozdělat oheň třením: nejčastěji se ostrá dřevěná hůl rychle otočila a položila ji na suché prkno. Tuto metodu lze nyní reprodukovat, ale není vůbec jednoduchá a vyžaduje velké úsilí a zručnost. Takhle člověk rozdělává oheň po tisíce let.
To je ůžasné! Pokud se zamyslíte nad tímto jednoduchým faktem, můžete vidět, jak komplikovaný byl každý krok člověka na cestě pokroku.
Pověstný pazourek a ocel přišly nahradit dřevěné hole. Jedná se o velmi jednoduché zařízení: kouskem oceli nebo měděného pyritu byl naražen na pazourek a byl rozřezán svazek jisker, čímž se zapálila hořlavá látka.
Tato metoda, kterou nám představil starověký muž, byla široce používána během let Velké Vlastenecká válka kdy země zaznamenala akutní nedostatek zápasů.
Překvapivě, ale teprve před 200 lety v Rusku a na celém světě byly ocelové pazourek a knot prakticky jedinými „zápasy“ muže, který dokázal postavit nejen egyptské pyramidy, ale také vytvořit parní stroj Jamese Watta, první parník Roberta Fultona, tkalcovské stavy a mnoho dalších skvělých vynálezů, ale ne zápalky. Narodili se později! Cesta k nim byla obtížná a skvělá, jako každá cesta do světa pro člověka neznámého.
Staří Řekové a Římané znali jiný způsob rozdělávání ohně, a to pomocí slunečních paprsků zaostřených čočkou nebo konkávním zrcadlem. Velký starověký řecký vědec Archimedes obratně použil tuto metodu a podle legendy zapálil nepřátelskou flotilu pomocí obrovského zrcadla. Ale tento způsob získávání ohně je málo užitečný kvůli velmi postižení jeho použití, protože slunce je potřeba.
Rozvoj civilizace, vědecký a technický pokrok otevřel nové možnosti v různých oblastech lidské činnosti.
Po roce 1700 bylo vynalezeno značné množství prostředků k výrobě ohně, z nichž nejzajímavější je Döbereinerův zápalný přístroj, vytvořený v Jeně v roce 1823. Vynálezce přístroje využil vlastnosti výbušného plynu k samovolnému vznícení v přítomnosti houbovitého platina, tzn. jemně drcený.
Takové zařízení však bylo pro široké použití samozřejmě málo použitelné.
Čím dál tím víc se blížíme k okamžiku, kdy konečně poprvé zaznělo slovo „match“. Kdo zavedl toto slovo do užívání, zatím nebylo zjištěno, ale práce tímto směrem pokračují a doufáme, že nám v tom naši mladí čtenáři pomohou.
Zde bychom měli hodit malý most k fosforu a jeho objeviteli – hamburskému vojákovi, později obchodníkovi a alchymistovi Hennigovi Brandovi. Nový prvek fosfor se ukázal jako hořlavý při tření. Vědci této vlastnosti využili vytvořením zápasů.
Asistent a žák R. Boyla, talentovaný a podnikavý Němec A. Hankwitz získával čistý fosfor z fosfátů a uhodnul, že vytvoří zápalky se sirným povlakem, zapáleným třením o kousek fosforu. Tento první krok však bylo nutné vylepšit a učinit zápalky pohodlnějšími pro široké použití.
To bylo možné, když slavný francouzský chemik C. Berthollet získal sůl - chlorečnan draselný KClO3, zvaný Berthollet. Jeho krajan Chancel tohoto objevu využil a vynalezl v roce 1805 tzv. francouzské zápalné stroje. Chlorečnan draselný byl spolu se sírou, pryskyřicí, cukrem a arabskou gumou nanesen na dřevěnou hůl a při kontaktu s koncentrovanou kyselinou sírovou došlo ke vznícení. Reakce se někdy vyvíjela velmi rychle a měla výbušnou povahu.
V roce 1806 použil Němec Wagemann z Tübingenu vynález Chansel, ale ke kyselině sírové přidal kousky azbestu, aby zpomalil proces spalování. Brzy se přestěhoval do Berlína a organizoval výrobu takzvaných berlínských zapalovačů. Továrna, kterou založil, byla první velkovýrobou zápalných zařízení, zaměstnávala více než 400 lidí. Podobná zápalná směs byla použita v "Prometheus" (Janových zápalkách), vyrobených v roce 1828 v Anglii.
V roce 1832 se ve Vídni objevily suché zápasy. Vynalezl je L. Trevani, hlavu dřevěného brčka pokryl směsí Bertholletovy soli se sírou a klihem. Pokud je taková zápalka držena nad brusným papírem, pak se její hlava vznítí. Ale ani v tomto případě ne vše dopadlo úspěšně, někdy se hlava vznítila výbuchem, což vedlo k vážným popáleninám.
Cesty k dalšímu vylepšení zápalek byly nadmíru jasné: je potřeba udělat takové složení směsi pro - hlavičku zápalky, aby se klidně rozsvítila. Problém byl brzy vyřešen. V nové složení Součástí byla Bertoletova sůl, bílý fosfor a lepidlo. Zápasy s takovým povlakem se snadno vznítí, když se otřou o jakýkoli tvrdý povrch, sklo, podrážky bot nebo kus dřeva.
Vynálezcem prvních fosforových zápalek byl devatenáctiletý Francouz Charles Soria. V roce 1831 přidal mladý experimentátor do směsi Bertholletovy soli a síry bílý fosfor, aby oslabil její výbušné vlastnosti. Tento nápad se ukázal jako mimořádně úspěšný, protože tříska mazaná výslednou kompozicí se snadno vznítila během tření. Teplota vznícení takových zápalek je relativně nízká - 30 ° C. Mladý S. Soria se pokusil získat patent na svůj vynález, ale bohužel se ukázalo, že je to mnohem obtížnější než vytvořit první fosforové zápalky. Za patent se muselo zaplatit příliš mnoho peněz, ale S. Soria takové peníze neměl. O rok později vytvořil fosforové zápalky opět německý chemik J. Kammerer.
Dlouhá cesta děložního zrání první zápalky tedy skončila a zrodila se najednou v rukou několika vynálezců. Osud však byl rád, že vavříny prvenství v tomto objevu udělil Jacobu Friedrichu Kammererovi (1796-1857) a zachoval rok 1832 pro potomky jako rok zrodu zápalek, největšího objevu 19. století, který hrál důležitou roli v dějinách vývoje lidské kultury.
Mnozí usilovali o získání vavřínů objevitelů sirek, ale historie nám mezi všemi žadateli zachovala jméno J. Kammerer. První fosforové zápalky byly přivezeny do Ruska z Hamburku v roce 1836 a byly prodávány za velmi drahou cenu - jeden stříbrný rubl za sto. Existují domněnky, že náš velký básník A. S. Puškin používal takové fosforové zápalky v posledním roce svého života při práci při svíčkách za dlouhých zimních večerů.
Petrohradská mládež samozřejmě nepolevila v předvádění sirek s fosforem na plesech a v módních salonech a snažila se být v žádném případě horší než západní Evropa. Škoda, že A. S. Pushkin neměl čas věnovat zápalkám jedinou poetickou linii - úžasný a velmi důležitý vynález, dnes tak užitečný a známý, že ani nemyslíme na těžký osud vzhledu zápalek. Zdá se nám, že zápasy byly vždy vedle nás. Ale ve skutečnosti byla první domácí továrna na výrobu zápalek postavena v Petrohradě až v roce 1837.
Uplynulo o něco více než 150 let, co obyvatelé ruského státu obdrželi první domácí zápalky, a když si uvědomili důležitost tohoto vynálezu, rychle zahájili výrobu zápalek.
V roce 1842 bylo v jedné provincii Petrohrad 9 továren na zápalky, které vyráběly 10 milionů zápalek denně. Cena zápalek prudce klesla a nepřesáhla 3-5 kopejek. měď na 100 kusů. Způsob výroby zápalek se ukázal být tak jednoduchý, že v Rusku do poloviny 19. začala nést charakter ruční práce. Takže v letech 1843-1844. bylo zjištěno, že zápasy byly ve značném počtu domácí výroby.
Vyráběli je v nejodlehlejších koutech Ruska podnikaví rolníci, čímž se skrývali před daněmi. Hořlavost fosforu však vedla k velkým požárům. Mnoho vesnic a vesnic vyhořelo doslova do základů.
Viníkem těchto katastrof byl bílý fosfor, který je vysoce hořlavý. Během přepravy se zápalky často vznítily třením. Na cestě se zápalkovými vozy plály obrovské požáry a pobláznění koně s hořícími vozy přinášeli spoustu potíží.
V roce 1848 následoval nejvyšší císařský výnos podepsaný Mikulášem I., který povoloval výrobu zápalných zápalek pouze v hlavních městech a zápalky měly být baleny v plechovkách po 1000 kusech. Dále dekret uváděl: „Věnujte zvláštní pozornost extrémnímu rozšíření používání zápalných zápalek, přesvědčte se, že to během letošních požárů, které v některých městech pohltily více než 12 000 000 rublů. stříbro filištínského majetku, žháři velmi často páchali svůj zločin pomocí sirek.
Bílý fosfor je navíc jednou z nejtoxičtějších látek.
Proto práci v továrnách na zápalky provázela vážná nemoc zvaná fosforová nekróza postihující čelisti, tzn. buněčná smrt, stejně jako těžký zánět a krvácení dásní.
S rozšiřováním výroby rostly případy vážných otrav mezi dělníky. Nehody nabývaly tak katastrofálních podob, že v Rusku byl již v roce 1862 vydán příkaz k omezení prodeje bílého fosforu.
Fosfor se začal prodávat jen se zvláštním povolením místní policie.
Továrny na zápalky musely platit vysoké daně a počet podniků začal klesat. Potřeba zápasů ale neklesala, ale naopak rostla. Objevily se různé řemeslné zápasy, které byly distribuovány nelegálně. To vše vedlo k tomu, že v roce 1869 byl vydán nový dekret, který umožňoval „všude, jak v Říši, tak v Polském království, vyrábět fosforové zápalky na prodej bez zvláštních omezení ...“.
Ve druhé polovině XIX století. problém náhrady bílého fosforu vyvstal velmi akutně. Vlády mnoha zemí došly k závěru, že výroba zápalek obsahujících bílý fosfor přináší více ztrát než příjmů. Ve většině zemí byla výroba takových zápalek zákonem zakázána.
Cesta ven se ale našla, poměrně rychle se ukázalo, že je možné bílý fosfor nahradit červeným, objeveným v roce 1848. Na rozdíl od bílého je tento druh fosforu zcela neškodný. Do složení zápalkové hmoty byl zaveden červený fosfor. Očekávání se ale nenaplnilo. Zápalky hořely velmi špatně. Nenašli trh. Výrobci, kteří výrobu zahájili, zkrachovali.
Do poloviny 19. století bylo vyrobeno mnoho vynikajících vynálezů a výroba obyčejné zápalky nemohla najít uspokojivé řešení.
Problém byl vyřešen v roce 1855 ve Švédsku. Bezpečnostní zápalky ve stejném roce byly představeny na mezinárodní výstavě v Paříži a získaly zlatou medaili. Od této chvíle začaly takzvané švédské zápasy své triumfální tažení světem. Jim hlavní rys spočívala v tom, že se při tření o jakýkoli tvrdý povrch nevznítily. Švédská zápalka se zapálila pouze tehdy, když se otřela o bok lóže, pokrytý speciální hmotou.
Tak se z velkolepého spojení tření a chemické reakce zrodil „bezpečný oheň“ ve švédských zápalkách.
To je snad vše! Pojďme si nyní říci, jak moderní zápas funguje. Hmota zápalkové hlavičky se skládá z 60 % Bertholletovy soli, dále hořlavých látek, síry nebo některých sulfidů kovů, jako je sulfid antimonitý. Aby se hlavice zapálila pomalu a rovnoměrně, bez výbuchu, přidávají se do hmoty tzv. plniva - skleněný prášek, oxid železitý (III) atp. Vázacím materiálem je lepidlo. Bertoletovu sůl lze nahradit látkami v ve velkém počtu obsahující kyslík, jako je dvojchroman draselný.
A z čeho se pleťová pasta skládá? Zde je hlavní složka
červený fosfor. Přidává se do něj oxid manganatý (IV), drcené sklo a lepidlo.
Podívejme se nyní, jaké procesy probíhají, když svítí zápalka.
Při tření hlavy o kůži v místě jejich kontaktu se vlivem kyslíku Bertoletovy soli vznítí červený fosfor. Obrazně řečeno, oheň se původně rodí v kůži. Rozsvítí hlavičku sirky. V něm vzplane síra nebo sulfid antimonitý, opět kvůli kyslíku Bertoletovy soli. A pak se stromeček rozsvítí.
Nyní existuje mnoho receptů na složení hlavy a pomazánky. Jedinými stálými složkami jsou Bertholletova sůl a červený fosfor.

Ale přeci jen nezbytným prvkem zápalky je její dřevěná část, neboli zápalkové brčko. Dlouhou historii má i způsob jeho výroby. U primitivních máčených zápalek se pochodeň řezala ručně nožem. Nyní důmyslné stroje pracují v továrnách na zápalky. Většina vhodný strom pro výrobu zápalkové slámy-osiky. Hřeben osiky se nejprve obrousí a důkladně očistí. Z kulatiny se na speciálních strojích řeže tenký dřevěný plech. Poté se rozděluje na dlouhé tenké tyčinky. Tyto pruty jsou již v jiném stroji přeměněny na zápalky. Dále se brčko dostane do strojů, kde se na jeho konec nanese zápalková hmota. Spolu s tím jsou brčka od sirek obvykle podrobena speciální úpravě, aby se zabránilo například vlhkosti.
Moderní Mishiny vyrábějící zápalky produkují stovky milionů zápalek denně.
Na závěr se podívejme na výrobu zápalek očima ekonoma. Pokud předpokládáme, že každý člověk v průměru stráví alespoň jeden zápas denně, pak je k uspokojení roční potřeby lidstva po sirkách potřeba asi 20 milionů osik, což je téměř půl milionu hektarů prvotřídního osikového lesa.
Není to těžké? A pro země, kde je málo nebo téměř žádné lesy, to prostě není možné. Zkusili jsme použít karton místo dřevěných brček. Ale takové měkké zápasy nebyly úspěšné. Manipulace s nimi je velmi nepohodlná.
Proto se rozšířily všechny druhy zapalovačů - benzínové, plynové, elektrické zapalovače do plynových sporáků atd. A jejich výroba bude nakonec levnější než výroba zápalek.
Znamená to, že se ze zápasu jednou stane jen muzejní kousek? Na tuto otázku je těžké odpovědět. Dá se předpokládat, že výroba zápalek v budoucnu může být omezena.
V současné době je naše země ve výrobě zápalek první na světě. Moderní továrny na zápalky jsou vybaveny vysoce výkonnými stroji, které umožňují vyrobit 500 000 zápalek za hodinu.
S rozšiřováním výroby se zdokonaluje technologie, osvojují se nové druhy zápalek, vyrábí se lovecké, bouřkové, plynové a upomínkové zápalky v sadách, jejichž barevné etikety odrážejí nejvýznamnější události v životě naší země.
Lovecké zápasy se od jednoduchých liší tím, že kromě běžných
hlavy a brčka, mají pod hlavou další povlak. Přídavná zápalná hmota způsobí, že zápalka dlouho hoří velkým horkým plamenem. Hoří asi 10 s, zatímco jednoduchá zápalka jen 2-3 s. Takové zápalky umožňují zapálit oheň za každého počasí.

Neméně kuriózní jsou bouřkové zápasy. Nemají hlavu, ale povlak „těla“ je mnohem silnější než u loveckých zápalek. Jejich zápalná hmota obsahuje hodně bertoletové soli, proto schopnost vznícení, tzn. citlivost takových zápasů je velmi vysoká. Hoří minimálně 10 s za jakýchkoliv meteorologických podmínek i za bouřky na 12 bodech. Takové zápasy potřebují především rybáři a námořníci.
Plynové zápalky se od obyčejných liší tím, že jejich hůl je delší. Nyní se vyrábí zápalky s brčkem 70 mm. S touto zápalkou můžete zapálit několik hořáků najednou. Přidání některých solí do zápalné hmoty umožňuje získat barevný oheň: červený, růžový, modrý, zelený, fialový.
Zápalky jsou baleny v krabičkách různých velikostí, obsahujících padesát, sto, dvě stě i pět set zápalek. V současné době je výroba zápalek plně automatizovaná, což umožňuje prodávat její produkty za poměrně nízké ceny. Dříve se používal výraz „levnější než zápalky“, což znamená „téměř zdarma“.
Utrácet dřevo na výrobu zápalek je samozřejmě čím dál tím více plýtvání. Vždyť se na to vynakládají stovky hektarů dobrého lesa, na jehož záchraně mají nyní zájem prakticky všechny země světa, i ty, které mají ještě docela velké plochy lesního bohatství. Objem moderní výroby a stavebnictví roste tak rychle, že s každou dekádou výrazně narůstá množství spotřebovaného dřeva. Nyní je plný úkol šetřit dřevo a tam, kde je to možné, nahradit ho výrobky z jiných surovin.
Různé předměty široce používané v každodenním životě jsou stále častěji vyráběny z plastů. Na světovém trhu v posledním desetiletí znatelně klesly ceny polyvinylchloridu, polyvinylacetátu, polystyrenu a dalších materiálů.

Výroba zápalek a zápalkových krabiček z plastů

V současné době je široce diskutovaná problematika výroby zápalek a zápalkových krabiček z plastů pro masového spotřebitele. Pokud by se to podařilo, došlo by ke skutečné revoluci ve vývoji zápalkového průmyslu. Na naší ekologicky zjizvené půdě by bylo možné zachránit stovky hektarů lesa, který se spotřebuje mnohem rychleji, než se doplní jeho zásoby.
Ve skutečnosti však není vše tak jednoduché. Mnoho plastových materiálů je obtížné recyklovat a stále více znečišťují oceán a půdu. Velká průmyslová města se jen stěží vyrovnávají se zpracováním odpadu z plastových materiálů, našeho kdysi čistá planeta dusící se pod náporem syntetického odpadu. Přirozeně, že krabičky od sirek z různých polymerních materiálů budou po použití zápalek také bezstarostně vyhozeny, jako je tomu nyní u podobných výrobků z lepenky a dřeva. Pak se nepochybně Moskva a moskevská oblast a mnoho dalších měst naší dlouho trpící planety obléknou do nového šatu z odpadu ze zápalek. To už nebudou bájné šaty krále z nádherné pohádky velkého Andersena, ale inkviziční tóga vyrobená člověkem z polymerových hmot pro matku Zemi.
Kde je tedy východ? Jak se vyhnout katastrofě číhající v intenzivní distribuci plastových výrobků? Existuje samozřejmě cesta ven. Existují a stále častěji se používají umělé materiály, které se vlivem slunečního záření a kyselin rozpouštějí v půdě. Tyto syntetické materiály pro výrobu zápalkových krabiček a zápalek budou nepochybně v blízké budoucnosti využívány. Ačkoli v současné době jsou takové výrobky mnohem dražší než podobné výrobky ze dřeva.
Výroba velmi krásných zápalkových krabiček ze syntetických materiálů vyžaduje značné investice. Na vnějších zápalkových krabičkách vyrobených z plastu se vytlačí vzor a pomocí speciálních strojů se nanáší fosforová hmota.
Samozřejmě, za poslední čtvrtstoletí se cena poněkud snížila kvůli zlepšení výrobní technologie, ale přesto syntetické zápalky stále nemohou konkurovat zápalkám vyrobeným ze dřeva. Syntetické zápalky jsou vyráběny v malých sériích v řadě zemí západní Evropa. Jsou zapotřebí levnější suroviny a další vylepšení vybavení. Je to neřešitelné?
Připomeňme, že ještě před nějakými 100 lety byl hliník dražší než zlato a až díky vytvoření nové elektrochemické metody jeho získávání se stal dostupným a levným.
Získání syntetického materiálu pro zápalku schopného nahradit zápalku, umožňující regulaci teploty a rychlosti hoření, je z technického hlediska při řešení problematiky hromadné výroby syntetických zápalek moderním průmyslem zcela možné.
V současné době v Německu firma Reifenhäuser používá polystyren na výrobu krabiček a zápalek a ve Francii se začaly vyrábět voskové zápalky, čili při tvorbě obyčejné zápalky ještě nepadlo poslední slovo. Mladou generaci čeká s obavami a úspěchy rozsáhlé pole působnosti v této oblasti. Rád bych věřil, že i my odmítneme používat dřevo.

chemický průmysl chemické zprávy

Dozvědět se více o novinkách v oblasti chemie, zajímavé

Fosfor (P) je na naší planetě celkem běžný chemický prvek, ale přesto se v přírodě ve volné formě prakticky nevyskytuje. Fosfor má totiž vysokou chemickou aktivitu a reaguje s téměř všemi chemickými prvky a tvoří sto devadesát minerálů, z nichž nejdůležitější je apatit. Svůj název dostal ze dvou řeckých slov – „světlo“ a „nést“, tedy „světlonosné“. Ale Latinský název tento prvek zní jako fosfor. Existuje však ještě jedna teorie, podle které tento chemický prvek dostal své jméno na počest fosforu, strážce Jitřenky. Co je tedy tento chemický prvek?

Fosfor byl objeven zcela náhodou. V roce 1669 snil hamburský alchymista Henning Brand o získání v té době již legendárního kamene mudrců, který byl hlavním cílem chemických pokusů mnoha alchymistů té doby. Nepodařilo se mu ale získat kámen mudrců, ale dokázal izolovat zcela nepochopitelná zrnka z lidské moči, která velmi jasně hořela a navíc ve tmě svítila. A hledal zlato v moči, které podle jeho názoru tuto biologickou tekutinu prozradilo zlatá barva. Starověký alchymista nazval tento nový prvek nosičem světla. Ale ve skutečnosti to byl první prvek, který alchymisté mohli získat pomocí svých experimentů.

Moderní věda přijímá fosfor docela jednoduchým způsobem. Fosfority apatitu se mísí s koksem a oxidem křemičitým a při vysokých teplotách (plus tisíc šest set stupňů) se páry výsledného fosforu usazují ve speciálním jímači. Celkem chemici rozlišují čtyři druhy fosforu – bílý, červený, černý a kovový. Všichni mají absolutně rozdílné barvy, hustota a další vlastnosti.

Bílý fosfor se snadno krájí nožem a je velmi podobný nejběžnějšímu parafínu. Velmi snadno vstupuje do všech chemických reakcí, a to se začíná dít již při pokojové teplotě. Tento typ fosforu navíc ve tmě svítí bledě zelenou záři. Navíc je tento fosfor neuvěřitelně toxický.

Žlutý fosfor je stejný bílý fosfor, ale nečištěný. Vysoce toxický, hořlavý, může se vznítit při styku se vzduchem, nerozpustný ve vodě. Proto se z bezpečnostních důvodů přepravuje v nádobách pod vrstvou vody.

Červený fosfor se rozpouští pouze v olovu a vizmutu a aktivita tohoto prvku není tak vysoká jako u jeho předchozích „bratrů“. Na vzduchu se samovolně nevznítí, ale při nárazu nebo tření se může velmi snadno vznítit. A hlavně, červený fosfor ve tmě vůbec nesvítí, to znamená, že nemá chemiluminiscenci. Toxicita tohoto fosforu je mnohem nižší než ostatního, a proto se používá při výrobě zápalek.

Černý fosfor je nerozpustný ve vodě a organických kyselinách. Jeho struktura je velmi podobná grafitu. Ano, a zapálit to doma je nemožné. Aby se černý fosfor vznítil, musí se nejprve zahřát v atmosféře čistého kyslíku na čtyři sta stupňů. Při velmi vysokém tlaku přechází černý fosfor do jiné formy – kovového fosforu, který velmi dobře vede elektrický proud.

---