روش هاي ساخت صنعتي فرآورده هاي شيميايي
زاج: زاج سفيد(سولفات دوگانه آلومينيم و پتاسيم) از دير باز در رنگرزي به كار رفته است. تا پايان قرون وسطي، زاج يك قلم تجاري بسيار مهم بين كشورهاي شرقي و اروپا بود. زماني كه تركها كشورهايي را كه زاج به حالت طبيعي در آنها يافت مي شد، تسخير كردند، اروپا دچار مضيقه زاج شد. در اين زمان بود كه استخراج رگه هاي آلونيت (سنگ زاج) در مناطق آتشفشاني ايتاليا شروع شد. آلونيت محتوي درصد زيادي آلومين آب دار است كه با يك تكليس سنجيده به آلومين بي آب و نامحلول تبديل مي شود، بدون اين كه سولفات دوگانه آن تجزيه شود. باقيمانده تكليس را خمير مي كنند و خمير را محلول مي سازند و محلول را به ظرف ديگر انتقال مي دهند. اين محلول غليظ متبلور مي شود. اين صنعت كه نخست در هلند و سپس به فنلاند برده شد، در سده هفدهم مانند توليد اسيد نيتريك تحول يافت؛ بدين ترتيب كه تأسيسات آن كاملتر و اداره آن منطقي تر شد.
در همين اوان، در هلند و بعد انگلستان آموختند كه شيستها را تبديل به زاج كنند. شيستها را روي آتش تند هيزم تكليس مي كردند، پيريت آهن آنها تبديل به سولفات فرو مي شد. حرارت را ادامه مي دادند تا تجزيه اين ماده موجب تبديل سيليكات آلومينيم به سولفات آن شود. سولفات آلومينيم را با شست و شو از بقيه جدا مي كردند و به اين مايع شست شو، خاكستر جلبك يا خاكستر همان هيزمي كه براي گرم كردن شيست به كار رفته بود
مي افزودند. محصولي كه به دست مي آمد يا زاج پتاسيم يا آمونيم بود يا مخلوط هردو.
روشن است كه تئوري اين واكنشها كاملاً نامعلوم بود، فقط خصلت قليايي مشترك در محلولهاي پتاسيم و آمونياك تكنسين ها را رهنمون شده بود. بازده اين روشها كمتر از1 درصد اما مواد خام آن ارزان و فراوان بود.
نمكهاي معدني: با روشهاي مشابهي نمكهاي معدني گوناگوني را به دست مي آوردند يا تصفيه مي كردند كه اصولاً در رنگرزي كاربرد داشت. از شمار اين نمكها كافي است كه از زاج سبز (FeSo4، 7H2O) و كات كبود (CuSo4، 5H2O) نام ببريم كه اولي به كات مريخ و دومي به كات زهره موسوم شده بود. پيش از اين به كاربرد سولفات آهن در عمليات مختلف اشاره شد. مثلاً در تكليس پيريت براي تهيه گوگرد، بخشي از پيريت اكسيد شده به سولفات تبديل مي شود. پيريت طبيعي در رگه هاي معدني مجاور هوا به طور طبيعي اكسيد مي شود. شست و شو، تغليظ و تبلور مجموعه عمليات شيمي صنعتي آن زمان را تشكيل مي داد. در سده هجدهم شيمي صنعتي همچون ديگر صنايع داراي تجهيزات نويني شد كه افزايش توليد و كاهش هزينه و مرغوبيت بيشتر كالا را امكان پذير مي ساخت.
سولفات مس را به همان ترتيب بالا خالص مي كردند. شماري از تركيبات معدني مفيد براي رنگرزي از آغاز سده هفدهم - قبل از همه در هلند - ساخته شد. براي نمونه مي توان از بوراكس (بوره) نام برد كه تا آن موقع تنها در ايتاليا توليد مي شد و كلرور قلع كه از حل كردن فلز در اسيد به دست مي آمد؛ اين نمك پس از اينكه كورنليوس دربل (مخترع هلندي) متوجه خاصيت اين تركيب به عنوان دندانه، براي رنگهاي ارغواني قرمز دانه شد، بازار پيدا كرد. توليد تركيبات جيوه از قبيل شنگرف، سوبليمه و نيز تركيبات سرب از قبيل سرنج (Pb3O4) ، اخراي سرب (ماسيكوت PbO)، سفيداب شيخ (سروز 2PbCo3Pb(OH)2)، مردار سنگ (ليتارژ Pbo)، شكر سرب (استات سرب)، كه در رنگرزي، ساختن ديگ بخار، زرگري و تعدادي ديگر از حرفه ها كاربرد دارند، رايج شد. روش توليد سفيداب شيخ با اثر دادن بخارهاي تخمير كود تازه برروي سرب - روش هلندي- كه تا شروع سده بيستم ادامه داشت در اين دوره كشف شد.
از ميان نمكهاي مس، زنگار (استات دو ظرفيتي مس) در ناحيه مونپليه توليد مي شد. براي اين كار بخارهاي ناشي از تخمير تفاله انگور را بر روي مس اثر مي دادند، اما هلنديها روشي يافتند كه زنگار را مستقيماً از اسيداستيكي كه از سركه تقطير شده بود به دست مي آوردند؛ تبلور روي تركه هاي كوچكي كه به طور صليبي شكافته شده بودند انجام مي گرفت.
سود و پتاس: فرآورده هاي قليايي در شكل كربناتها خريد و فروش
مي شد. اين كربناتها معمولاً از سوزاندن گياهان غني (از نظر نمكهاي آلي) در هواي آزاد به دست مي آيند. تركيب شيميايي اين فرآورده ها تا حدود پايان سده هفدهم شناخته شده نبود. شيميدانها در اين دوران بود كه سود را از پتاس تميز دادند. اما كارخانه داران ازخيلي پيش تفاوت خواص بين تركيبات مختلف سديمي را كه از محصولات گوناگون به دست مي آمد مي شناختند و از آنها براي مقاصد معيني استفاده مي كردند. طبيعت دقيق سود و پتاس بازي تا سالهاي نخستين سده نوزدهم شناخته نشده بود و اين كار از راه الكتروشيمي ديوي (شيميدان انگليسي) انجام گرفت. توليدكنندگان اين دوقليا در اين دوران هيچ طرفي از اين كشف نبستند.
گويا استخراج سود گياهي از دوران آغاز قرون وسطي عملي شد. اين كار در سده هاي پانزدهم و شانزدهم، زماني كه حرفه هاي شيشه گري، صابون پزي و رنگرزي گسترش يافتند، بيش از پيش اهميت يافت. نطرون مشهور پليني، نوعي سزكوي كربنات دوسود (NaHCo3، Na2Co3، 2H2O) بود كه ظاهراً در زمان باستان براي تهيه مواد خام لازم براي شيشه سازي كفايت مي كرد. ليكن لازم بود كه منابع نزديكتري از سود يافت شود. بيرينگوتچي در سده شانزدهم گفت در شيشه گري از خاكستر علفي به نام »كالي« استفاده مي كنند كه اين علف در فرانسه كنار رون و ملك اسقفي ماگلون وجود دارد.« انواع گوناگون اشنان براي اين منظور در نواحي اطراف مديترانه كاشته
مي شد.
در اسپانيا كشت قلياي صابون پزي(قلياب قمي) طي سده هفدهم اهميت وافر داشت و سودي كه از خاكستر آن به دست مي آمد تا سده نوزدهم از شهرت زيادي برخوردار بود كه آن را سود آليكانته (لقنت) مي ناميدند.
خاكستر جلبكها نيز منبع وسيعي براي سود بود. سوزاندن جلبك تا اوايل سده بيستم ادامه داشته است، اما حدود اواسط سده نوزدهم، خاكستر آن را ديگر يك محصول صنعتي به حساب نمي آوردند.
بزودي فهميده شد كه از تكليس درد شراب، قليايي با كيفيت درجه اول به دست مي آيد. رنگرزان و شيشه گران روي اين به اصطلاح خاكستر شني خيلي مطالعه كردند. در جريان تكليس اين ماده، تارترات پتاسيم تجزيه
مي شود و كربناتي مخلوط با پتاس سوزآور مي دهد. خواص خاكستر شني نزديك به خواص »سود« هايي بود كه از غرب اروپا، آلمان، لهستان (بويژه وانتسيك)، و روسيه وارد مي شد.
بالاخره ما در آب مردابهاي نمكدار يا عمليات شيميايي روي نمك سنگي نيز منبعي سرشار از نمكهاي قليايي را مشاهده مي كنيم. قلياها و نمكهاي تبخير شونده، مانند كلرور آمونيم(نشادر) نيز در سده هفدهم شناخته شدند ولي در سده هجدهم توليد صنعتي آنها شروع شد. نشادر تا آن وقت از مصر وارد مي شد. توليد صنعتي نشادر نخست در انگلستان آغاز و در سال1760 وارد فرانسه شد. طرز توليد آن عبارت بود از تقطير پارچه هاي كهنه پشمي يا مواد حيواني در قرعهاي فلزي داراي شكل خاص. محصول تقطير يك روغن مايع و محلول آبكي آمونياك بود. اين مخلوط را در آب شور، كه قبلاً آن را غليظ ساخته بودند در مجاورت آهك - براي اينكه اسيد كلريدريك (اسيد دريا) تثبيت شود مي ريختند.
خرده فلزكاري: سرب، قلع، جيوه و فلزات گرانبها، همچون سده هاي پيش موادي صنعتي بودند كه تكنيكهاي آن عملاً تحولي نيافته بودند. پس از مرگ آگريكولا تا زمان ديدرو، نوآوريهاي فني در اين زمينه كم بوده است. مثلاً تهيه جيوه برپايه تصعيد شنگرف تنها با بازسازي تابلويي از De Re Metallica در دايره المعارف ديدرو تشريح شده است.
يافته هاي بنياديني كه پيش از سده شانزدهم انجام گرفت و در كتابهاي تكنولوژيك اين دوران شرح داده شد، لااقل تا شروع سده نوزدهم در دست بهره برداري بود.
تنها نوآوري مهم كه مي توان روي آن مكث كرد، وارد شدن فلز روي از چين به اروپا در سده هفدهم است. تهيه اين فلز در اروپا تا سده هجدهم شروع نشد و تا سده بعد اهميت نيافت.
فلز قلع كه از زمانهاي بسيار قديم شناخته شده بود از سده هفدهم در آلمان براي توليد حلبي به كار رفت. كشورهاي ديگر نيز بزودي وارد اين توليد شدند. در محل كارخانه شمش چدن را تبديل به مفتول كرده و از آن ورق آهن مي ساختند؛ آنگاه مفتول را با چكشكاري، دستي يا مكانيكي مسطح مي ساختند (نورد ورق تا سالهاي پاياني سده هجدهم انجام
نمي گرفت). ورق آهن را سپس در ديگي محتوي جوشانده گرم چاودار تخمير شده، مي شستند. آنگاه كار قلع پوشاني با فرو بردن ورق آهن در حمامي از قلع مذاب كه كمي مس قرمز به آن افزوده شده بود، صورت مي گرفت. در لحظه آخر كمي پيه به كار مي افزودند. اين كار گويا براي كم كردن اكسيد قلعي بود كه در اثر گرما در سطح حمام و ورق آهن ايجاد شده بود و همچنين اندود قلع را يكنواخت تر مي ساخت.
كلان فلزكاري: فلزكاري سنگين شامل تهيه مس و مفرغ از يكسو و چدن، آهن، فولاد از سوي ديگر بود. روشهايي كه در هر مورد به كار مي رفت تا اواخر سده هفدهم پيشرفتي بسيار كند داشته است. ليكن با آغاز اين سده، تحولاتي پديد آمد. اين تحولات نخست با كوششهايي براي به كار بردن زغال سنگ به جاي زغال چوب، پيدايش كوره هاي بلند و ابداع روش هاي صنعتي براي فولاد همراه بود. اين تحولات به طور منظم ادامه يافت و در اواسط سده نوزدهم آهنگ تندي گرفت.
زاج: زاج سفيد(سولفات دوگانه آلومينيم و پتاسيم) از دير باز در رنگرزي به كار رفته است. تا پايان قرون وسطي، زاج يك قلم تجاري بسيار مهم بين كشورهاي شرقي و اروپا بود. زماني كه تركها كشورهايي را كه زاج به حالت طبيعي در آنها يافت مي شد، تسخير كردند، اروپا دچار مضيقه زاج شد. در اين زمان بود كه استخراج رگه هاي آلونيت (سنگ زاج) در مناطق آتشفشاني ايتاليا شروع شد. آلونيت محتوي درصد زيادي آلومين آب دار است كه با يك تكليس سنجيده به آلومين بي آب و نامحلول تبديل مي شود، بدون اين كه سولفات دوگانه آن تجزيه شود. باقيمانده تكليس را خمير مي كنند و خمير را محلول مي سازند و محلول را به ظرف ديگر انتقال مي دهند. اين محلول غليظ متبلور مي شود. اين صنعت كه نخست در هلند و سپس به فنلاند برده شد، در سده هفدهم مانند توليد اسيد نيتريك تحول يافت؛ بدين ترتيب كه تأسيسات آن كاملتر و اداره آن منطقي تر شد.
در همين اوان، در هلند و بعد انگلستان آموختند كه شيستها را تبديل به زاج كنند. شيستها را روي آتش تند هيزم تكليس مي كردند، پيريت آهن آنها تبديل به سولفات فرو مي شد. حرارت را ادامه مي دادند تا تجزيه اين ماده موجب تبديل سيليكات آلومينيم به سولفات آن شود. سولفات آلومينيم را با شست و شو از بقيه جدا مي كردند و به اين مايع شست شو، خاكستر جلبك يا خاكستر همان هيزمي كه براي گرم كردن شيست به كار رفته بود
مي افزودند. محصولي كه به دست مي آمد يا زاج پتاسيم يا آمونيم بود يا مخلوط هردو.
روشن است كه تئوري اين واكنشها كاملاً نامعلوم بود، فقط خصلت قليايي مشترك در محلولهاي پتاسيم و آمونياك تكنسين ها را رهنمون شده بود. بازده اين روشها كمتر از1 درصد اما مواد خام آن ارزان و فراوان بود.
نمكهاي معدني: با روشهاي مشابهي نمكهاي معدني گوناگوني را به دست مي آوردند يا تصفيه مي كردند كه اصولاً در رنگرزي كاربرد داشت. از شمار اين نمكها كافي است كه از زاج سبز (FeSo4، 7H2O) و كات كبود (CuSo4، 5H2O) نام ببريم كه اولي به كات مريخ و دومي به كات زهره موسوم شده بود. پيش از اين به كاربرد سولفات آهن در عمليات مختلف اشاره شد. مثلاً در تكليس پيريت براي تهيه گوگرد، بخشي از پيريت اكسيد شده به سولفات تبديل مي شود. پيريت طبيعي در رگه هاي معدني مجاور هوا به طور طبيعي اكسيد مي شود. شست و شو، تغليظ و تبلور مجموعه عمليات شيمي صنعتي آن زمان را تشكيل مي داد. در سده هجدهم شيمي صنعتي همچون ديگر صنايع داراي تجهيزات نويني شد كه افزايش توليد و كاهش هزينه و مرغوبيت بيشتر كالا را امكان پذير مي ساخت.
سولفات مس را به همان ترتيب بالا خالص مي كردند. شماري از تركيبات معدني مفيد براي رنگرزي از آغاز سده هفدهم - قبل از همه در هلند - ساخته شد. براي نمونه مي توان از بوراكس (بوره) نام برد كه تا آن موقع تنها در ايتاليا توليد مي شد و كلرور قلع كه از حل كردن فلز در اسيد به دست مي آمد؛ اين نمك پس از اينكه كورنليوس دربل (مخترع هلندي) متوجه خاصيت اين تركيب به عنوان دندانه، براي رنگهاي ارغواني قرمز دانه شد، بازار پيدا كرد. توليد تركيبات جيوه از قبيل شنگرف، سوبليمه و نيز تركيبات سرب از قبيل سرنج (Pb3O4) ، اخراي سرب (ماسيكوت PbO)، سفيداب شيخ (سروز 2PbCo3Pb(OH)2)، مردار سنگ (ليتارژ Pbo)، شكر سرب (استات سرب)، كه در رنگرزي، ساختن ديگ بخار، زرگري و تعدادي ديگر از حرفه ها كاربرد دارند، رايج شد. روش توليد سفيداب شيخ با اثر دادن بخارهاي تخمير كود تازه برروي سرب - روش هلندي- كه تا شروع سده بيستم ادامه داشت در اين دوره كشف شد.
از ميان نمكهاي مس، زنگار (استات دو ظرفيتي مس) در ناحيه مونپليه توليد مي شد. براي اين كار بخارهاي ناشي از تخمير تفاله انگور را بر روي مس اثر مي دادند، اما هلنديها روشي يافتند كه زنگار را مستقيماً از اسيداستيكي كه از سركه تقطير شده بود به دست مي آوردند؛ تبلور روي تركه هاي كوچكي كه به طور صليبي شكافته شده بودند انجام مي گرفت.
سود و پتاس: فرآورده هاي قليايي در شكل كربناتها خريد و فروش
مي شد. اين كربناتها معمولاً از سوزاندن گياهان غني (از نظر نمكهاي آلي) در هواي آزاد به دست مي آيند. تركيب شيميايي اين فرآورده ها تا حدود پايان سده هفدهم شناخته شده نبود. شيميدانها در اين دوران بود كه سود را از پتاس تميز دادند. اما كارخانه داران ازخيلي پيش تفاوت خواص بين تركيبات مختلف سديمي را كه از محصولات گوناگون به دست مي آمد مي شناختند و از آنها براي مقاصد معيني استفاده مي كردند. طبيعت دقيق سود و پتاس بازي تا سالهاي نخستين سده نوزدهم شناخته نشده بود و اين كار از راه الكتروشيمي ديوي (شيميدان انگليسي) انجام گرفت. توليدكنندگان اين دوقليا در اين دوران هيچ طرفي از اين كشف نبستند.
گويا استخراج سود گياهي از دوران آغاز قرون وسطي عملي شد. اين كار در سده هاي پانزدهم و شانزدهم، زماني كه حرفه هاي شيشه گري، صابون پزي و رنگرزي گسترش يافتند، بيش از پيش اهميت يافت. نطرون مشهور پليني، نوعي سزكوي كربنات دوسود (NaHCo3، Na2Co3، 2H2O) بود كه ظاهراً در زمان باستان براي تهيه مواد خام لازم براي شيشه سازي كفايت مي كرد. ليكن لازم بود كه منابع نزديكتري از سود يافت شود. بيرينگوتچي در سده شانزدهم گفت در شيشه گري از خاكستر علفي به نام »كالي« استفاده مي كنند كه اين علف در فرانسه كنار رون و ملك اسقفي ماگلون وجود دارد.« انواع گوناگون اشنان براي اين منظور در نواحي اطراف مديترانه كاشته
مي شد.
در اسپانيا كشت قلياي صابون پزي(قلياب قمي) طي سده هفدهم اهميت وافر داشت و سودي كه از خاكستر آن به دست مي آمد تا سده نوزدهم از شهرت زيادي برخوردار بود كه آن را سود آليكانته (لقنت) مي ناميدند.
خاكستر جلبكها نيز منبع وسيعي براي سود بود. سوزاندن جلبك تا اوايل سده بيستم ادامه داشته است، اما حدود اواسط سده نوزدهم، خاكستر آن را ديگر يك محصول صنعتي به حساب نمي آوردند.
بزودي فهميده شد كه از تكليس درد شراب، قليايي با كيفيت درجه اول به دست مي آيد. رنگرزان و شيشه گران روي اين به اصطلاح خاكستر شني خيلي مطالعه كردند. در جريان تكليس اين ماده، تارترات پتاسيم تجزيه
مي شود و كربناتي مخلوط با پتاس سوزآور مي دهد. خواص خاكستر شني نزديك به خواص »سود« هايي بود كه از غرب اروپا، آلمان، لهستان (بويژه وانتسيك)، و روسيه وارد مي شد.
بالاخره ما در آب مردابهاي نمكدار يا عمليات شيميايي روي نمك سنگي نيز منبعي سرشار از نمكهاي قليايي را مشاهده مي كنيم. قلياها و نمكهاي تبخير شونده، مانند كلرور آمونيم(نشادر) نيز در سده هفدهم شناخته شدند ولي در سده هجدهم توليد صنعتي آنها شروع شد. نشادر تا آن وقت از مصر وارد مي شد. توليد صنعتي نشادر نخست در انگلستان آغاز و در سال1760 وارد فرانسه شد. طرز توليد آن عبارت بود از تقطير پارچه هاي كهنه پشمي يا مواد حيواني در قرعهاي فلزي داراي شكل خاص. محصول تقطير يك روغن مايع و محلول آبكي آمونياك بود. اين مخلوط را در آب شور، كه قبلاً آن را غليظ ساخته بودند در مجاورت آهك - براي اينكه اسيد كلريدريك (اسيد دريا) تثبيت شود مي ريختند.
خرده فلزكاري: سرب، قلع، جيوه و فلزات گرانبها، همچون سده هاي پيش موادي صنعتي بودند كه تكنيكهاي آن عملاً تحولي نيافته بودند. پس از مرگ آگريكولا تا زمان ديدرو، نوآوريهاي فني در اين زمينه كم بوده است. مثلاً تهيه جيوه برپايه تصعيد شنگرف تنها با بازسازي تابلويي از De Re Metallica در دايره المعارف ديدرو تشريح شده است.
يافته هاي بنياديني كه پيش از سده شانزدهم انجام گرفت و در كتابهاي تكنولوژيك اين دوران شرح داده شد، لااقل تا شروع سده نوزدهم در دست بهره برداري بود.
تنها نوآوري مهم كه مي توان روي آن مكث كرد، وارد شدن فلز روي از چين به اروپا در سده هفدهم است. تهيه اين فلز در اروپا تا سده هجدهم شروع نشد و تا سده بعد اهميت نيافت.
فلز قلع كه از زمانهاي بسيار قديم شناخته شده بود از سده هفدهم در آلمان براي توليد حلبي به كار رفت. كشورهاي ديگر نيز بزودي وارد اين توليد شدند. در محل كارخانه شمش چدن را تبديل به مفتول كرده و از آن ورق آهن مي ساختند؛ آنگاه مفتول را با چكشكاري، دستي يا مكانيكي مسطح مي ساختند (نورد ورق تا سالهاي پاياني سده هجدهم انجام
نمي گرفت). ورق آهن را سپس در ديگي محتوي جوشانده گرم چاودار تخمير شده، مي شستند. آنگاه كار قلع پوشاني با فرو بردن ورق آهن در حمامي از قلع مذاب كه كمي مس قرمز به آن افزوده شده بود، صورت مي گرفت. در لحظه آخر كمي پيه به كار مي افزودند. اين كار گويا براي كم كردن اكسيد قلعي بود كه در اثر گرما در سطح حمام و ورق آهن ايجاد شده بود و همچنين اندود قلع را يكنواخت تر مي ساخت.
كلان فلزكاري: فلزكاري سنگين شامل تهيه مس و مفرغ از يكسو و چدن، آهن، فولاد از سوي ديگر بود. روشهايي كه در هر مورد به كار مي رفت تا اواخر سده هفدهم پيشرفتي بسيار كند داشته است. ليكن با آغاز اين سده، تحولاتي پديد آمد. اين تحولات نخست با كوششهايي براي به كار بردن زغال سنگ به جاي زغال چوب، پيدايش كوره هاي بلند و ابداع روش هاي صنعتي براي فولاد همراه بود. اين تحولات به طور منظم ادامه يافت و در اواسط سده نوزدهم آهنگ تندي گرفت.
