Еще одним важным достижением химии XIII в. следует считать получение сильных неорганических кислот. Первые упоминания об опытах с серной и азотной кислотами встречаются в византийской рукописи XIII в.{298} Еще в древности было замечено, что при нагревании квасцов или купороса выделяются «кислые пары». Однако получение серной кислоты было освоено лишь в конце XIII в. В книгах Псевдо-Джабира (см. гл. 4, п. 4.5) описаны опыты по получению серной и азотной кислот, а также царской водки.
Долгое время серная кислота применялась лишь как реактив в лабораториях, лишь со второй половины XVIII в. ее стали использовать и в ремесленной практике — вначале при окраске веществ, а затем также и для отбеливания. В 1744 г. саксонский горный советник Барт из Фрейберга открыл процесс сульфирования индиго[33] и впервые применил его для окраски шерсти. В связи с этим спрос на серную кислоту стал непрерывно увеличиваться, поэтому ученые стали задумываться над разработкой рациональных промышленных способов ее производства.
Бурное развитие текстильных фабрик в эпоху промышленной революции, осуществлявшееся благодаря созданию ткацких и прядильных станков, стало возможным лишь в связи с применением новых химических эффективных методов отбеливания и окраски тканей.
Получение серной кислоты при перегонке купороса; впервые описано и иллюстрировано Иоганном Христианом Бернхардтом
Первая английская фабрика по производству серной кислоты была построена в Ричмонде (около Лондона) д-ром Бардом в 1736 г. На этом предприятии в 50 стеклянных сосудах изготовлялось около 200 л серной кислоты в сутки{299}.
В 1750 г. Хоум из Эдинбурга установил, что серную кислоту можно применять как заменитель кислого молока для подкисления при отбеливании льняных холстов и хлопка, причем это было выгодно: во-первых, серная кислота стоила дешевле, а во-вторых, отбеливание с помощью серной кислоты позволило сократить продолжительность процесса от 2–3 недель до 12 часов.
В отличие от серной кислоты азотную кислоту значительно раньше стали применять в ремесленной практике. Она была ценным продуктом, широко используемым в металлургии благородных металлов. В Венеции — одном из крупнейших культурных и научных центров эпохи Возрождения — азотную кислоту применяли еще в XV в. для выделения золота и серебра. Вскоре другие страны, такие, как Франция, Германия и Англия, последовали этому примеру. Это стало возможным благодаря тому, что величайшие технологи эпохи Возрождения — В. Бирингуччо и Г. Агрикола (см. гл. 5, пп. 5.2, 5.3) — подробно описали способы получения азотной кислоты. Согласно этому описанию, селитру вместе с квасцами или купоросом помещали в глиняные колбы, которые затем рядами устанавливали в печи и нагревали. «Кислые» пары конденсировались в специальных приемниках. Подобный способ производства азотной кислоты часто применяли затем в горном деле, металлургии и при получении других химических продуктов с помощью перегонки. Однако установки для перегонки стоили в то время очень дорого, поэтому вплоть до XVIII в. их использовали для иных целей.
Технология производства азотной кислоты не претерпела существенных изменений вплоть до конца XVIII в. Реторты изготовляли из стекла и металла, часто покрытого эмалью. В специальную печь помещали одновременно от 24 до 40 реторт. Различали азотную кислоту первой, второй и третьей степени крепости. Растворы азотной кислоты широко применяли в различных отраслях ремесленного и промышленного производства: при выделении благородных металлов, при окраске кошенилью, для обработки латуни, в скорняжном деле, при изготовлении головных уборов, гравировке по меди, а также для решения других практических задач.{300}
Получение соляной кислоты из поваренной соли и серной кислоты (из работы И.Р. Глаубера (1648))
До того как в XVI в. была открыт способ получения соляной кислоты действием концентрированной H2SO4 на морскую соль (см. гл. 4, п. 4.5), «царскую водку» получали, растворяя нашатырь в азотной кислоте. C помощью азотной кислоты и царской водки удавалось добиться довольно высокой степени извлечения благородных металлов из руд. Это явление алхимики использовали как «доказательство» осуществления трансмутаций. Сложившаяся в эпоху Возрождения «экспериментальная философия» также придавала особое значение «крепкой водке». Некоторые химические процессы (растворение серебра и золота при последующем разложении нитратов с образованием исходных металлов), которые осуществляли с использованием этого соединения, подтверждали атомистические представления.
О соляной кислоте писали еще Василий Валентин (см. гл. 4, п. 4.5) и А. Либавий (см. гл. 5, п. 5.2). Однако первое подробное описание химических процессов получения соляной кислоты оставил лишь И.Р. Глаубер (см. гл. 5, п. 5.3). Соляную кислоту получали из поваренной соли и купоросного масла (концентрированной H2SO4) при обычных температурах, а также при нагревании смеси поваренной соли с купоросом. Хотя Глаубер писал о возможности разнообразных областей применения соляной кислоты (в частности, как приправы к еде), спрос на нее долгое время был невелик, соляную кислоту использовали только в медицинских целях. Потребность в соляной кислоте значительно выросла лишь после того, как химики разработали методику отбеливания тканей с помощью хлора. Кроме этого, хлороводородную кислоту использовали для получения желатина и клея из костей, а также для производства берлинской лазури.
На протяжении XVIII–XX вв. потребность человечества в сильных неорганических кислотах непрерывно возрастала. Дальнейшее развитие научной и технической химии в этот период было бы невозможным без использования серной, азотной и соляной кислот. Поэтому в течение практически двухсот лет ученые не оставляли попыток усовершенствовать существующие технологии производства этих важных веществ.