A K

1
A KÉMIA TÖRTÉNETE 4.

• A szervetlen vegyipar kialakulása és fejlodése
  I. Vas-és acélgyártás, kénsavgyártás és
  szódagyártás

2
Vegyipar kezdetei

• Anglia 1307 az elso muanyag viaszosvászon
  (lenolaj kencével átitatott, s ezért vízhatlan)
  szövet
• Societas Aluminum, 1462 társaság a
  timsótermelésre (pápai monopólium)
• Firenzei domonkosrendi szerzetesek, 1508
  parfümgyár
• XVI. sz. nordhauseni kénsavgyártás
• Orleans ecetsavgyártás bükkfaforgácson való
  átcsorgatással
• Az igazi vegyipar pedig a textiliparhoz
  kapcsolódva alakult ki új alapanyagok és új
  módszerek!
• A kémiai technológia születése Sigismund
  Margraff (1709-1782)
• Foszforgyártás vizeletólom-oxikloridszénhomok?
  a foszfor víz alatt fölfogva (elégetvevíz?foszfor
  sav? foszforsavsó, mint a vizeletben!)
• 1746 cinkércfaszén?cink (levegotol elzárva
  fogta fel!)
• 1747 szacharóz (répacukornádcukor)
• Tanítványa Francz Karl Archard répacukorgyártás
  (1801 Szilézia elso cukorgyár)

3
Glauber az elso ipari kémikus

• Rudolph Glauber (1604-1668 v. 1670) német
  autodidakta kémikus, aki a harmincéves háború
  elol Németalföldre utazott.
• Amszterdamban laboratóriumokat rendezett be (a
  második már 4 helységbol állt, aminek csodájára
  jártak!). Foként itt dolgozta ki a XVII. sz.
  közepén a tiszta vegyszerek eloállításához
  szükséges módszereket, melyeket az 1648-1651
  között 5 részben kiadott Furni Novi Philosophici
  c. könyvében írt le. (Egyik segédje ugyanis
  elárulta és Glauber eljárásait saját neve alatt
  hozta nyilvánosságra, ezért kellett az üzleti
  titkokat fölfednie!)
• Foglalkozik a sók cserbomlásával és elobb egy
  Bécs környéki gyógyvízbol kivonja, majd
  konyhasóból eloállítja a tiszta
  nátrium-szulfátot, ami jó gyomorbántalmak ellen
  és hashajtóként (glaubersó)

4
Glauber folyt.

• Az arab alkimisták receptje szerint (vas-szulfát
  hevítésével, ill. kén és salétrom reakciójával)
  állít elo kénsavat. Megállapítja, hogy a kénsav,
  mint erosebb sav a salétromsavat és a sósavat
  vegyületeibol kiuzi. Ezeket és a salétromot
  forgalmazza is.
• Rájön, hogy a salétromsav a fémeket a következo
  sorrendben oldja Pb, Sn, Fe, Cu, Hg, Ag, Au
• Rubinüveg (Cassius-bíbor) eloállítása kolloid
  arannyal
• Koszénbol száraz lepárlással benzolt, fenolokat,
  krezolt, toluolt, xilolt (ill. keverékeiket)
  állít elo
• Fa száraz lepárlása kátrány?faecet ? ecetsav ?
  ólom-acetát, cink-acetát
• Szolobol és mézbol kristályos szolocukor (1654!)
• Növényi olajok desztillációjával akroleint
  (propenal) állít elo!

5
A vas- és acélgyártás

• Damaszkuszi (hajtogatott) acél
• http//www.epito.bme.hu/eat/oktatas/feltoltesek/B
  MEEOEMMST3/damaszkuszi_acel_techn_tdkdolgozat.pdf
  
• A XVIII. sz. közepétol ipari forradalom?
  bányászat és kohászat ipari problémákat vet föl
  pl. veszélyes gázok metán, azaz bányalég a
  szénbányászatban - Davy!
• A fa kifogyóban van (nemcsak futésre,
  építoanyagnak stb. használták, de a vas
  eloállításhoz faszén, szappangyártáshoz hamuzsír,
  azaz kálium-karbonát kellett. Pl. csak az 1746-os
  évben Magyarországról
• 36 865 mázsa(!) hamuzsírt exportáltak, amihez
  kb. 20 millió köbméter fa elégetésére volt
  szükség! ? 1690-tol Skóciában tengeri növények
  hamujából kelp vonták ki a szódát. A XVIII.
  sz. végére a fahiány általánossá vált.)
• Logikus megoldásnak tunt a szén használata,
  amibol Skóciában és Angliában sok volt, DE!
  kéntartalom ? pl. a sör rossz ízu, a vas
  rosszminoségu! ?

6
A koksz szerepe

• Koszén kokszosítása Dud Dudley 1603, de titokban
  tartja (a konkurencia lerombolta a gyárát!), s
  utána még egy évszázadig nem tudták eloállítani!
• 1709 Abraham Darby angol vasönto rájött, hogy a
  koksz nagyobb szilárdságú és nem roppan össze az
  érc súlyától, mint a faszén. Viszont csak az
  általuk találthoz hasonlóan jó minoségu szénbol
  lehetett jó kokszot eloállítani. A vas és az acél
  minosége a vasérc és a koszén összetételének
  függvényében változott!
• Kokszgyártás zárt kemencékben ? 1760-tól
  használata általános.
• Futés, világítás (a koszén száraz lepárlásakor
  keletkezo égheto világítógázzal Lebon 1792, ill.
  Murdoch 1793), gázvizsgálatok!

7
Acélgyártás a XVIII. sz.-ban

• Lazarus Ercher 1574-ben és Robert Hook 1665-ben
  megfigyeli, hogy a vasolvadék faszénnel való
  hevítéskor szenet vesz fel.
• 1722 Réaumur tisztázta a szén szerepét az egyes
  vasfajtáknál, de eredményét még nem hasznosítja
  az ipar. Acél 0,5-1,7 széntartalmú vas.
• 1744-ben a skót Benjamin Huntsman óraügynök és
  muszerész a vasat lezárt kis agyagtégelyekben
  hevítette, hogy a szén szennyezodései ne
  kerüljenek bele a vasba salakosító
  ötvözoanyagok (titkos!) ? tégelyacél.
• 1750 Tornbern Bergman acélelemzései.
• 1766-ban Georg és Thomas Cranage (két vasmunkás
  testvér), majd 1783-ban Henry Cort (ügynök) A
  nyersvasból a széntartalom egy részét vas-oxiddal
  és levegon való kevergetéssel távolítják el, majd
  a salakot kalapálással, hengerléssel préselik ki
  a kristályok közül ? kovácsvas.
• A vas és acél kiemelt szerepe miatt egyszeru
  emberek egyszeru ötleteibol lehetett hirtelen
  meggazdagodni.

8
Acélgyártás a XIX. sz.-banA Thomas-Bessemer-féle
acélgyártás

• Új szükségletek gépipar, vasút, vasbeton,
  1889-ben a párizsi Eiffel torony stb. ? rengeteg
  acél kell!!!
• 1851-ben William Kelly Amerikában és 1856-ban
  Henry Bessemer Angliában levego segítségével
  égetik ki a vasból a fölös szenet. Bessemer
  levego átfúvatást alkalmazott és késobb billenos
  konvertert is. A köztük lévo szabadalomjogi
  vitában Kelly tönkremegy, bár Amerikában az
  elsobbségét végül elismerték.
• Bessemer eljárása savanyú (szilikátos) hoálló
  bélést és salakosító anyagot tartalmazott, ami
  nagy foszfortartalmú vasérc esetén rossz,
  törékeny acélt ad.
• 1875-ben Sidnea Gilchrist Thomas bázikus
  bélésanyag és salakosító ? a foszfortartalom a
  salakba kerül, amit megorölve (Liebig agrokémiai
  munkássága nyomán) Thomas-salakként mint
  foszformutrágyát hoztak forgalomba (1878-tól).

9
A Siemens-Martin-féle acélgyártás

• 1856-ban az Angliába települt (és késobb lovaggá
  ütött) német Wilhelm Siemens lángkemencés eljárás
  a futogázokat elomelegítik.
• 1864-ben Pierre Martin Franciaországban a
  felhalmozódott ócskavas vagy vas-oxid
  adagolásával készít acélt. Szerzodést köt
  Siemens-szel a lángkemencés eljárás használatára
  kituno minoségu SM-acél, de Martin tönkrement
  (szegényházban találták meg, amikor szobrot
  akartak neki állítani a módszerén meggazdagodók!)
• 1952 Ausztria tiszta oxigén átfúvásával
  készítenek acélt Linz-ben és Donawitz-ben
  (LD-acél).

10
Az 1800 ºC-on muködo Siemens-Martin kemence
http//en.erih.net/index.php?pageId40anchor179
11
A kénsavgyártás kezdetei

• Alkimisták a kénsavat (azaz vitriololajat) a
  zöld vitriol, azaz kristályos vas-(II)-szulfát
  hevítésével készítették.
• Nordhauseni kénsavgyártás a kéntartalmú vasérc
  levegon sokáig állva bázisos vas-(II)-szulfáttá
  alakul. Ezt hoálló kerámiából készült
  desztillálóba helyezték és hevítették. Ekkor
  kén-dioxid és kénsav szabadult fel, amit
  üvegballonokban fogtak fel. Sokáig ez volt az
  egyetlen módszer a füstölgo kénsav
  eloállítására.
• 1660 körül Nicolas Le Fevre, majd Nicolas Lemery
  üvegharang alatt égetett kén és salétrom
  keverékével jutottak kénsavhoz, s így készült
  Glauber kénsava is.
• Joshua Ward (1685-1761) szintén Glauber eljárását
  követve jelentos mennyiségu kénsavat gyárt, amit
  desztillációval töményít, de az üvegballonok
  méretét nem lehet tovább növelni és veszélyes is
  volt! 1749-ben megkapja rá a szabadalmat.

12
Ólomkamrás kénsavgyártás

• A textilgyártás méretei kinotték a
  savanyútej-fürdo és a napon való fehérítés
  lehetoségeit. 1754 Edinborough-ban híg kénsavat
  használnak savanyútej helyett!!
• John Roebuck (1718-1794) az ólom (a felületén
  keletkezo ólom-szulfát miatt) ellenáll a
  70-80-os kénsavnak is ? ólomkamrás kénsavgyártás
  a kémia legelso nagyipari eljárása ?
• 1746 Birmingham kénsavgyár! Roebuck nem bízva a
  szabadalmi oltalomban, titokban tartotta az
  eljárást, de egy alkalmazottja elárulta a
  konkurenciának. Ekkor benyújtotta szabadalmi
  igényét, de azt már nem kapta meg, mondván, hogy
  széles körben használt eljárásról van szó.

13
Az ólomkamrás kénsavgyártás tökéletesítése

• Az ólomkamrás kénsavgyártást Charles Tennant
  (1766-1843) tökéletesítette, az égési tér és az
  ólomkamrában történo gázelnyelés
  különválasztásával. Így a XVIII. sz. fordulójára
  már könnyen beszerezheto ipari vegyszer volt (ld.
  Leblanc-féle szódagyártás!) ? olcsó, de csak
  60-65-os kénsav.
• Nicolas Clément (1779-1841) és Bernard Désormes
  (1777-1862) ha a ként több levegoben égetik,
  akkor kevesebb salétrom kell ? 1806 a salétrom
  bomlásából származó nitrogén-oxidok oxigénátvivo
  szerepe!
• Berzélius katalizátor fogalma!
• Gay-Lussac-torony (1827) a nitrogén-monoxid
  oldódik kénsavban, s így a gázokat elnyeletve,
  majd a reakciótérben újra felszabadítva
  folyamatosan visszajuttatta.
• 1818 kén-dioxid a kéntartalmú pirit
  pörkölésével. 1838-tól egyre általánosabb, mivel
  a szicíliai kéntelepek monopóliumát a franciák
  megszerezték, s egyre drágábban adták a ként.

14
http//dbhs.wvusd.k12.ca.us/webdocs/Gallery/Galler
y6.html

• Johann Glauber

• Joseph Luis Gay-Lussac

15
A kontakt kénsavgyártás

• A színezékek gyártásához tömény kénsavra, ill.
  óleumra volt szükség!
• Peregrin Phillips 1831 kontakt kénsavgyártás
  platina katalizátorral de mérgezodik!
• Wöhler és Mahla 1852 vas-oxid katalizátor
  (kevésbé érzékeny)
• Rudolf Messel (1848-1920) 1870 körül tisztított
  kén-dioxidot használ. A kén-trioxidot kénsavban
  nyelették el, mert vízzel kolloid rendszert
  (kénsavködöt) képez, így egyenesen óleumot
  kaptak. 1876 ilyen elven muködo üzemet hoz létre
  ? megtörik a nordhauseni kénsavgyár egyeduralma!

16
A kénsav jelentosége

• A termelt tömény kénsav olyan fontos volt, hogy
  egy ország ipari fejlettségének fokát sokáig az
  éves egy fore jutó kénsavtermeléssel mérték.
• Ma már a timföldgyártás fehériszapjából olcsón
  nyert vanádium-pentoxid a katalizátor.
• Az ólomkamrás kénsavgyártás is fennmaradt, s a
  közepes töménységu kénsavban oldott ásványi
  foszfátokból nyerték a szuperfoszfát mutrágyát.
• 1859 Magyar-Svájci Szóda és Vegyigyár Társulat
  Máramaroson ólomkamrás eljárással állít elo
  kénsavat foszformutrágya gyártásához. Az üzem
  elso elnöke Klapka György tábornok volt!

17
Kénsavat szállító vagon a Bristoli Ipari
Múzeumbanhttp//www.flickr.com/photos/head_first_
only/117251674/
18
A szóda szerepe és jelentosége

• A szóda (nátrium-karbonát) iránt mindig nagy volt
  a kereslet, mert a hamuzsírral (kálium-karbonát)
  együtt a szappangyártás és az üveggyártás
  alapanyaga, s újabb igények jelentkeztek a
  felfutóban lévo textilipar részérol is.
• Magyarországon pl. a sziksót foleg a nagyalföldi
  tavakból nyerték, de összetétele erosen helyfüggo
  volt. Kitaibel Pál (1757-1817) kémikus
  (vízanalitika a tellúrt o fedezte fel
  másodszor), botanikus és ásványszakérto pl.
  kimutatta, hogy egy szegedi fozotol kapott minta
  51,11, míg egy kistelekitol kapott 95,46
  nátrium-karbonátot tartalmazott
• A francia keresletet az amerikai hamuzsír
  szállítmányok elégítették ki (ahol még boven volt
  kiirtanivaló fa), de az angol-francia háborúk
  idején ez a forrás elapadt, mert az angol flotta
  uralta az Atlanti-óceánt.

19
A nagyipari szódagyártás kialakulása

• Konyhasó azonban boven volt, s a Francia
  Tudományos Akadémia 1775-ben kihirdette, hogy 12
  000 frankot kap, aki konyhasóból szódát tud
  eloállítani.
• Henry Luis Duhamel du Monceau (1700-1782)
  glaubersó szenes redukciója
• Joseph Francois Malherbe de la Metherie
  (1733-1827) 1777-ben rájött, hogy kosóból elobb
  glaubersót kell csinálni.

20
A Leblanc-féle szódagyártás

• Nicholas Leblanc (1742-1806) francia orvos és
  gyógyszerész elso nagyipari szódagyártási
  eljárását Jean DArcet (1725-1801) kémia
  professzor laboratóriumában dolgozta ki annak
  Dizé nevu munkatársával. A munkát anyagilag az
  orleans-i herceg támogatta, akinek Leblanc
  háziorvosa volt.
• 1791 szabadalom a szóda eloállítására (a nagy
  ötlet csak a mészko használata volt, s egy
  lépésben megoldva a redukciót és a cserebomlást!)
• 1. lépés kosóból kénsavval glaubersó (a sósavat
  oldat formájában enyvfozoknek adták el, késobb
  klórt állítottak elo belole, ami szintén fontos
  alapanyag lett textilfehérítés!)

21
A Leblanc-féle szódagyártás folyt.

• 2. lépés A glaubersót faszénnel és mészkovel
  hevítve szóda keletkezik, melléktermék
  kalcium-szulfid, amit a boriparnak adtak el
  szén-dioxid
• 3. lépés A nátrium-karbonátot kioldották, majd
  az oldatból kikristályosították a szódát.
• A forradalom miatt Leblanc nem kapta meg a
  pályadíjat (a szabadalom közkincs lett, a gyárat
  államosították, a herceget lefejezték, Leblanc
  pedig elszegényedve fobe lotte magát)
• Eloször az angolok létesítenek szódaüzemet
• Archibald Cochrane (1749-1831)
• William Losh (1780-1796)
• James Muspratt (1793-1886)

22
A Leblanc-féle szódagyártás hasznosítása

• A szódából egyszeru módon nátrium-hidroxidot
  tudtak eloállítani (al-Rázi kausztikus alkália,
  azaz lúg)
• A nátronlúg forradalmasította a szappan és
  mosószergyártást a szappan ára ekkor csökkent
  le annyira, hogy mindenki számára elérhetové
  vált!
• Magyarországon az elso Leblanc-féle eljárással
  muködo szódagyárat Riesz János alapította
  Máramaroson 1826-ban.
• DE! A környezetszennyezés komoly problémává
  válik!
• Nehezen oldották meg a sósav elnyeletését.
• A CaS-ból felszabaduló kén-hidrogén büdös (és
  mérgezo)!

23
A Solvay-féle szódagyártás

• Ernest Solvay (1838-1922) kevésbé
  környezetszennyezo és gazdaságosabb szódagyártási
  módszert szabadalmaztatott 1861-ben.
• Ammóniagázt és szén-dioxidot vezettek tömény
  konyhasó-oldatba. Ekkor csapadékként
  nátrium-hidrogénkarbonát vált le, amibol
  izzítással lehetett szódát kapni

24
A Solvay-féle szódagyártás folyt.

• De nemcsak a szén-dioxid fele nyerheto vissza,
  hanem az ammónia is a következo reakcióval
• Solvay sorban alapította a gyárakat (Belgium,
  Franciaország, Anglia stb.). Magyarországon
  Marosújvárra telepítette, mert ott volt sóbánya
  is.
• Megérdemelten lett nagyon gazdag, s o hozta létre
  a világ elso multinacionális konszernjét, ami
  Alfred Nobelnek is mintául szolgált.
• Az o anyagi támogatásával jöttek létre a XX. sz.
  elején a híres Solvay-konferenciák, ahol a
  világ vezeto fizikusai forradalmian új
  felfedezéseiket megvitathatták.

25
A Leblanc-féle szódagyártás profitcsökkenése
1900. körül http//journals.cambridge.org/download
.php?file2FERE2FERE4_032FS1361491600000083a.pd
fcodef7fd9e46e38942200e528452fc6608c7
26
Ernest Solvay http//http//en.wikipedia.org/wiki/
Ernest_Solvay
27
Forrás http//images.google.hu/images?qSolvayco
nferencephotooeutf-8clientfirefox-arlsorg.m
ozillahuofficialum1ieUTF-8eiMXDUSqKND5Csmw
OUytWCAwsaXoiimage_result_groupcttitleresnu
m1ved0CBAQsAQwAA Az elso Solvay konferencián
(1911) készült híres fénykép
28
Forrás http//en.wikipedia.org/wiki/FileSolvay_c
onference_1927.jpg

• When people think "historic photograph of
  physicists", this is the photo that comes to
  mind. This is from the famous 5th Solvay
  Conference in Belgium, which brought together the
  greatest scientists of the world, including
  Einstein, Curie, Schroedinger, Bohr, Heisenberg,
  Planck, Dirac, Pauli, Lorentz, Born, etc.
• This is the conference where Einstein stated,
  "God does not play dice," to which Bohr replied,
  "Einstein, stop telling God what to do." These
  people were the architects of modern science.
  Seventeen of the twenty-nine attendees are Nobel
  Prize winners. The rest received consolation
  prizes.

29
(No Transcript)