сообщение об истории спичек по химии

Сообщение об истории спичек по химии

Спички — относительно недавнее изобретение человечества, они пришли на смену огниву около двух веков назад, когда уже работали ткацкие станки, ходили поезда и пароходы. Но только в 1844 году было объявлено о создании безопасных спичек.

Алхимик. Уильям Феттес Дуглас (1822—1891)

В 1669 году алхимик Хеннинг Бранд, пытаясь создать философский камень, получил при выпаривании смеси песка и мочи вещество, светящееся в темноте, названное позже фосфором. Следующий шаг в истории изобретения спички был сделан английским физиком и химиком Робертом Бойлем (соавтор закона Бойля-Мариотта) и его ассистентом Готфридом Хауквейцем: они покрыли бумагу фосфором и провели по нему деревянной щепкой, покрытой серой.

Между спичками и огнивом существовало несколько изобретений для получения огня, в частности, зажигательный аппарат Дёберайнера, созданный в 1823 году и основанный на свойстве гремучего газа загораться в присутствии мелких опилок платины.

История изобретений и открытий в химии в конце XVIII — начале XIX вв., приведшая к изобретению различного типа спичек, достаточно запутана. Международного патентного права тогда ещё не существовало, страны Европы часто оспаривали первенство друг друга во многих проектах, и различные изобретения и открытия появлялись практически одновременно в разных странах. Поэтому имеет смысл говорить только о промышленном (мануфактурном) производстве спичек.

Головки в спичках Джона Уокера состояли из смеси сульфида сурьмы, бертолетовой соли и гуммиарабика (камеди — вязкой жидкости, выделяемой акацией). При трении такой спички о наждачную бумагу (тёрку) или другую достаточно шершавую поверхность её головка легко зажигается.

Спички Уокера были длиной в целый ярд. Они упаковывались в оловянные пеналы по 100 штук, однако больших денег на своём изобретении Уокер не заработал. К тому же, эти спички имели ужасный запах. Позже начали поступать в продажу спички меньшей величины.

В 1830 году 19-летний французский химик Шарль Сориа изобрёл фосфорные спички, состоявшие из смеси бертолетовой соли, белого фосфора и клея. Эти спички были весьма огнеопасны, поскольку загорались даже от взаимного трения в коробке и при трении о любую твёрдую поверхность, например, подошву сапога (как тут не вспомнить героя Чарли Чаплина, который зажигал спичку о собственные штаны). В то время ходил английский анекдот, в котором целая спичка говорит другой, полуобгоревшей: «Видишь, чем кончается твоя скверная привычка чесать затылок!» Спички Сориа не имели запаха, однако были вредны для здоровья, поскольку белый фосфор очень ядовит, чем пользовались многие самоубийцы для сведения счётов с жизнью.

Основным недостатком спичек Уокера и Сориа была нестабильность зажигания черенка спички — время горения головки было очень мало. Выход нашёлся в изобретении фосфорно-серных спичек, головка которых изготавливалась в два этапа — сначала черенок обмакивался в смесь серы, воска или стеарина, небольшого количества бертолетовой соли и клея, а затем в смесь белого фосфора, бертолетовой соли и клея. Вспышка фосфора зажигала более медленно горящую смесь серы и воска, от которой зажигался черенок спички.

Эти спички оставались опасными не только в производстве, но и в использовании — погашенные черенки спичек продолжали тлеть, приводя к частым пожарам. Эту проблему удалось решить, пропитав черенок спички фосфорнокислым аммонием (NH₄H₂PO₄). Такие спички стали называться импрегнированными (англ. impregnated — пропитанные) или, позже, безопасными. Для стабильного горения черенка его начали пропитывать воском или стеарином (позднее — парафином).

В 1855 году шведский химик Йохан Лундстрем нанёс красный фосфор на поверхность наждачной бумаги и заменил им же белый фосфор в составе головки спички. Такие спички уже не приносили вреда здоровью, легко зажигались о заранее приготовленную поверхность и практически не самовоспламенялись. Йохан Лундстрем патентует первую «шведскую спичку», дошедшую практически до наших дней. В 1855 году спички Лундстрема были удостоены медали на Всемирной выставке в Париже. Позднее фосфор был полностью выведен из состава головок спичек и оставался только в составе намазки (тёрки).

С развитием производства «шведских» спичек, производство спичек с использованием белого фосфора было запрещено почти во всех странах. До изобретения сесквисульфидных спичек ограниченное производство спичек с белым фосфором сохранялось только в Англии, Канаде и США, в основном для армейских целей, а также (до 1925 года) — в некоторых странах Азии. В 1906 году была принята международная Бернская конвенция, запрещающая использование белого фосфора при производстве спичек. К 1910 году производство фосфорных спичек в Европе и Америке было полностью прекращено.

Сесквисульфидные спички были изобретены в 1898 году французскими химиками Савеном и Каеном. Они производятся, в основном, в англоязычных странах, главным образом, для армейских нужд. Основой довольно сложной композиции головки являются неядовитый сесквисульфид фосфора (P₄S₃) и бертолетова соль.

В конце XIX века спичечный бизнес превратился в шведский «национальный вид спорта». В 1876 году было построено 38 заводов по производству спичек, а в общей сложности работал 121 завод. Однако к началу XX века почти все они либо разорились, либо слились в большие концерны.

В настоящее время спички, изготавливаемые в большинстве европейских стран, не содержат соединений серы и хлора — вместо них используются парафины и бесхлорные окислители.

Коробок российских дореволюционных спичек фабрики «Балканская звезда»

Масса спичечной головки на 60% состоит из бертолетовой соли, а также из горючих веществ — серы или сульфидов металлов. Чтобы воспламенение головки происходил медленно и равномерно, без взрыва, к массе добавляют так называемые наполнители — стеклянный порошок или оксид железа. Связующим материалом является клей. Основной компонент покрытия терки — красный фосфор. К нему добавляют оксид марганца, толчёное стекло и клей. При трении головки о шкурку в точке их соприкосновения красный фосфор загорается благодаря кислороду бертоллетовой соли, то есть огонь первоначально возникает в шкурке и поджигает головку спички. В ней вспыхивает сера или сульфид, опять же за счёт кислорода бертолетовой соли. А уже затем загорается дерево.

Состав головки спички: бертолетова соль — 46,5 %, хромпик — 1,5 %, сера — 4,2 %, сурик — 15,3 %, белила цинковые — 3,8 %, стекло молотое — 17,2 %, клей костяной — 11,5 %.

Состав «тёрки»: красный фосфор — 30,8 %, трёхсернистая сурьма — 41,8 %, сурик — 12,8 %, мел — 2,6 %, белила цинковые — 1,5 %, стекло молотое — 3,8 %, клей костяной — 6,7 %.

Ссылка на первоисточник: История спичек

Понравилась статья? Поделись с друзьями!

Внимание, при использовании материалов данного сайта ссылка на первоисточник обязательна!

Источник

История спичек

«Что за мужик без спичек? Как х@й без яичек»! Спички — относительно недавнее изобретение человечества, они пришли на смену огниву около двух веков назад, когда уже работали ткацкие станки, ходили поезда и пароходы. Но только в 1844 году было объявлено о создании безопасных спичек.

Прежде чем в руках человека человека вспыхнула спичка произошло много событий, каждое из которых внесло свою лепту на долгом и легком пути создания спички.

Хотя использование огня восходит к заре человечества, считается, что первоначально спички были изобретены в Китае в 577 году при династии Ци, которая правила в северной части Китая (550-577). Придворные оказались в военной осаде и остались без огня изобрели их из серы.

Но давайте узнаем историю этой повседневной вещицы подробнее …

Описание этих спичек дает Тао Гу в своей книге «Доказательства чрезвычайного и сверхъестественного» (ок. 950 года):

«Если что-то неожиданное происходит в одночасье, это занимает некоторое время. Проницательный человек упростил малым палочки сосны пропитав серой. Они были готовы к использованию. Осталось только тереть их на неровной поверхности. Получалось пламя, большое, как пшеничный колос. Это чудо называется «раб, одетый светом». Но когда я начал торговать ими, называл их палочки огня». В 1270 спички уже свободно продавались на рынке в городе Ханчжоу.

В Европе спички были изобретены только в 1805 году французским химиком Шанселем, хотя уже в 1680 году ирландский физик Роберт Бойл (открывший закон Бойля), покрыл фосфором небольшой листок и взял уже известную нам деревянную палочку с серной головкой. Он потер ее о бумагу и в результате вспыхнул огонь

Слово «спичка» происходит от старорусского слова спица — заострённая деревянная палочка, или заноза. Первоначально спицами называли деревянные гвозди, которыми крепили подошву к обуви. Первое время в России спички назывались «зажигательные, или самогарные спички».

Палочки для спичек бывают как деревянные (применяются мягкие породы дерева — липа, осина, тополь, американская белая сосна …), так и картонные и восковые (хлопчатобумажный жгут пропитанный парафином).

Коллекционирование спичечных этикеток, коробков, самих спичек и других с ними связанных предметов называют филуменией. А их коллекционеров называют филуменистами.

По методу зажигания спички бывают тёрочные, которые зажигаются при трении о поверхность спичечного коробка и бестёрочные, которые зажигаются о любую поверхность (вспомните как Чарли Чаплин зажигал спичку о свои брюки).

В древности, чтобы развести огонь, наши предки использовали трение дерева об дерево, потом стали использовать кремень и изобрели огниво. Но и с ним разжигание огня требовало времени, известной сноровки и усилий. Ударяя сталью о кремень, высекали попадавшую на пропитанный селитрой трут искру. Он начинал тлеть и уже с него, с помощью сухой растопки, раздували огонь

Следующим изобретением стало пропитаывание сухой лучины расплавленной серой. Когда серную головку прижимали к тлеющему труту, она вспыхивала. А от нее уже поджигали очаг. Так появился прототип современной спички.

В 1669 году был открыт легко воспламеняющийся от трения белый фосфор, который стал использоваться при производстве первых спичечных головок.

В 1680 году ирландский физик Роберт Бойл (1627 — 1691 гг.открывший закон Бойля), покрыл таким фосфором небольшой листок и взял уже известную нам деревянную палочку с серной головкой. Он потер ее о бумагу и в результате вспыхнул огонь. Но к сожалению никакого полезного вывода из этого Роберт Бойл не сделал.

Изобретенные в 1805 году деревянные спички Шапселя имели головку из смеси серы, бертолетовой соли и служившей для окраски головки в красный цвет киновари. Такую спичку зажигали или при помощи увеличительного стекла от Солнца (вспомните как в детстве выжигаали рисунки, или поджигали копирку), или при капании на нее концентрированной серной кислотой. Его спички были опасными в употреблении и очень дорогими.

Немногим позже него, в 1827 году английский химик и аптекарь Джон Уокер (1781-1859) обнаружил, что если покрыть конец деревянной палочки определенными химическими веществами, то чиркая ей по сухой поверхности, головка загорается и поджигает палочку. Химикаты, которые он использовал были следующими: сульфид сурьмы, бертолетова соль, камедь и крахмал. Уокер не запатентовал свои «Congreves», как он назвал изобретенные им первые в мире спички, которые зажигались от трения.

Важную роль в рождении спички сыграло открытие белого фосфора, сделанное отставным солдатом из Гамбурга Хеннингом Брандом в 1669 году. Изучив труды известных алхимиков того времени, он решил получить золото. В результате опытов, случайно получился некий светлый порошок. Это вещество имело удивительное свойство светиться, и Бранд назвал его «фосфор», что в переводе с греческого означает «светоносный».

Что касается Уокера, то, как это часто бывает, аптекарь изобрел спички случайно. В 1826 году он смешивал химикаты с помощью палки. На конце этой палки образовалась засохшая капля. Чтобы убрать ее, он чиркнул палкой по полу. Вспыхнул огонь! Как и все тугодумы, он не удосужился запатентовать свое изобретение, а демонстрировал его всем желающим. Парень по имени Сэмьюэл Джонс присутствовал при такой демонстрации и осознал рыночную стоимость изобретения. Он назвал спички «люциферчики» и стал продавать их тоннами, несмотря на то, что с «люциферчиками» были связаны некоторые проблемы — они плохо пахли и при возгорании рассыпали вокруг тучи искр.

Вскоре он выпустил их на рынок. Первая продажа спичек состоялась 7 апреля 1827 года в городе Хиксо. Уокер заработал немного денег благодаря своему изобретению. Его спички н «Congreves», впрочем часто взрывались и были непредсказуемо опасны в обращении. Он умер в 1859 году в возрасте 78 лет и был похоронен на кладбище приходской церкви Нортон в Стоктоне.

Однако вскоре спички Уолкера «Congreves» увидел Сэмюэл Джонс и решил также начать продавать их, назвав их «Lucifers». Возможно благодаря своему названию спички «Lucifers» стали популярными, особенно среди курильщиков, но у них также был неприятный запах при горении

Была еще одна проблема — у первых спичек головка состояла из одного фосфора, который отлично воспламенялся, но выгорал слишком быстро и деревянная палочка не всегда успевала загораться. Пришлось вернуться к старому рецепту — серной головке и уже на нее стали наносить фосфор, чтобы легче поджечь серу, которая в свою очередт поджигала древесину. Вскоре придумали еще одно усовершенствование спичечной головки — к фосфору стали подмешивать выделяющие при нагревании кислород химикаты.

В 1832 году в Вене появились сухие спички. Их изобрёл Л. Тревани, он покрыл головку деревянной соломки смесью бертоллетовой соли с серой и клеем. Если такой спичкой провести по наждачной бумаге, то головка воспламеняется, но иногда это происходило со взрывом, и это приводило к серьёзным ожогам.

Пути дальнейшего усовершенствования спичек были предельно ясны: надо сделать такой состав смеси для спичечной головки. чтобы она загоралась спокойно. Вскоре проблема была решена. В новый состав входили бертолетова соль, белый фосфор и клей. Спички с таким покрытием легко воспламенялись о любую твёрдую поверхность, о стекло, о подошву обуви, о кусок дерева.
Изобретателем первых фосфорных спичек оказался Девятнадцатилетний француз Шарль Сориа. В 1831 году юный экспериментатор к смеси бертолетовой соли с серой для ослабления его взрывчатых свойств добавил белый фосфор. Эта идея оказалась удачной, поскольку лучинки смазанные полученным составом легко загорались при трении.Температура воспламенения таких спичек сравнительно небольшая — 30 градусов.Учёный хотел запатентовать своё изобретение, но за это надо было заплатить большие деньги, которых он не имел. Спустя год спички были вновь созданы немецким химиком Я.Каммерером.

Эти спички спички легко воспламенялись, поэтому послужили возникновению пожаров, да к тому же белый фосфор очень ядовитые вещество. Рабочие спичечных фабрик страдали серьёзными заболеваниями, вызванные парами фосфора.

Первый удачный рецепт зажигательной массы для изготовления фосфорных спичек по-всей видимости придумал австриец Ирини в 1833 году. Ирини предложил его предпринимателю Ремеру, который открыл спичечную фабрику. Но носить спички россыпью было неудобно и тогда на свет появился спичечный коробок с наклеенной на него шершавой бумагой. Теперь уже не нужно было чиркать фосфорной спичкой о что попало. Проблема лишь оставалась в том, что иногда от трения в коробке загорались спички.

В 1847 году Шретер открыл красный фосфор, который уже не был ядовит. Так постепенно началась замена ядовитого белого фосфора в спичках на красный. Первым горючую смесь на его основе создал немецкий химик Бетхер. Он сделал головку спички на основе клея из смеси серы и бертолетовой соли, а саму спичку пропитал парафином. Спичка горела великолепно, но единственный ее недостатком был в том, что она как раньше не зажигалась от трения о шершавую поверхность. Тогда Бетхер смазал эту поверхность составом содержащим красный фосфор. При трении головки спички, содержащиеся в ней частички красного фосфора воспламенялись, поджигали головку и спичка загоралась ровным желтым пламенем. Эти спички не давали ни дыма, ни неприятного запаха фосфорных спичек.

Изобретение Бетхера вначале не привлекло внимание промышленников. Впервые его спички стали выпускать в 1851 году шведы братья Лундстремы. В 1855 году Йохан Эдвард Лундстрем запатентовал в Швеции свои спички. Поэтому «безопасные спички» и начали называть «шведскими».

Швед нанес красный фосфор на поверхность наждачной бумаги снаружи небольшой коробочки и добавил тот же самый фосфор в состав головки спички. Таким образом, они уже не приносили вреда здоровью и легко зажигались о заранее приготовленную поверхность. Безопасные спички в этом же году были представлены на Международной выставке в Париже и получили золотую медаль. С этого момента спичка начала триумфальное шествие по всему миру. Их главная особенность состояла в том, что они не воспламенялись при трении о любую твёрдую поверхность. Шведская спичка зажигалась только в том случае, если её потереть о боковую поверхность коробки, покрытую специальной массой.

Вскоре после этого шведские спички начали распространяться по миру и вскоре во многих странах было запрещено производство и продажа опасных для здоровья фосфорных спичек. Через несколько десятилетий выпуск фосфорных спичек полностью прекратился.

Пуси поступил работать в Diamond Match Company и проработал в ней до своей смерти в 1916 году. Не смотря на то, что и до 1896 года другие компании изготавливали похожие спичечные коробки, изобретение Пуси получило мировое признание.

Президент США Уильям Тафт публично попросил Diamond Match Company передать свой патент на благо человечества. 28 января 1911 года Конгресс США установил очень высокий налог на спички, изготовленные на основе белого фосфора. На этом в Америке закончилась эпоха фосфорных спичек.

Эта идея была быстро подхвачена и ориентация пошла уже на более крупный бизнес. Им оказалась пивоварня Пабст в Милуоки, заказавшая десять миллионов спичечных коробков.
Следующей стала реклама изделий табачного короля Дюка (Duke). Он закупил для своей рекламы уже тридцать миллионов коробков. Через мгновение Уильям Ригли — король жевательной резинки Wrigley’s Chewing Gum заказал один миллиард спичечных коробков с рекламой своей жевательной резинки.

Идея размещать рекламу на спичечном коробке принадлежала молодому продавцу Diamond Match Company Генри Трауте (Henry C. Traute). Идею Трауте подхватили в США другие выпускавшие спички компании и она приносила огромные доходы в течение первых двадцати лет 20 века. В конце 1920-х годов десятки тысяч рекламодателей использовали спичечные коробки, ставшими самым популярным видом рекламы в Америке.

Но наступила Великая депрессия и денег на рекламу своих товаров у компаний уже не стало. Тогда Diamond Match Company придумала следующий ход и в начале 1932 года она разместила на своих коробках свою собственную рекламу в виде фотографий голливудских кинозвезд. На «самом маленьком рекламном щите в мире,» красовались фотографии американских кинозвезд: Кэтрин Хепберн, Слима Соммервиля, Ричарда Ардена, Энн Хардинг, Зазу Питтс, Глории Стюарт, Констанс Беннет, Айрин Данн, Фрэнсис Ди и Джорджа Рафта.

Далее пошли спортсмены, патриотическая и военная реклама, популярные американские герои, футбольные, бейсбольные и хоккейные команды … Идею подхватили по всему миру и спичечная коробка во всех странах стала окном рекламы и агитации.

Но только, пожалуй США стали единственной страной. где в 40-е годы к пачке сигарет придавался бесплатный коробок спичек. Они были неотъемлемой частью каждой покупки сигарет. Цена на спичечный коробок, не увеличилась в Америке за пятьдесят лет. Так взлет и падение спичечного коробка в Америке отслеживал количество продаваемых пачек сигарет.

В Россию спички пришли в 30-х годах 19 века и продавались по рублю серебром за сотню.. Позже появились и первые спичечные коробки, сначала деревянные, а затем жестяные. Причем, уже тогда на них клеили этикетки, что привело к появлению целой ветви коллекционирования – филумении. Этикетка несла в себе не только информацию, но украшала и дополняла спички.

Количество выпускавших их фабрик к выходу в 1848 году закона разрешающего их производство лишь в Москве и в Санкт-Петербурге достигало 30. В следующем году работала только одна спичечная фабрика. В 1859 году монопольный закон отменили и в 1913 году в России работала 251 фабрика по производству спичек.

Современные деревянные спички изготовляются двумя способами: шпоновом способом (для спичек квадратного сечения) и штамповом (для спичек круглого сечения). Небольшие осиновые или сосновые чурки либо щепятся, либо штампуются спичечной машиной. Спички последовательно проходят через пять ванн, в которых производится общая пропитка противопожарным раствором, на один конец спички наносится грунтовой слой парафина для воспламенения древесины от спичечной головки, поверх него наносится слой, образующий головку, на кончик головки наносится второй слой, головка еще опрыскивается упрочняющим раствором, защищающим ее от атмосферных воздействий. Современная спичечная машина (длиной 18 метров и высотой 7,5 метра) производит до 10 миллионов спичек за восьмичасовую смену.

Как же устроена современная спичка? Масса спичечной головки на 60% состоит из бертолетовой соли, а также из горючих веществ — серы или сульфидов металлов. Чтобы воспламенение головки происходил медленно и равномерно, без взрыва, к массе добавляют так называемые наполнители — стеклянный порошок, оксид железа (III) и т.д. Связующим материалом является клей.

А из чего состоит намазка шкурки? Основной компонент красный фосфор. К нему добавляют оксид марганца (IV), толчёное стекло и клей.

Какие же процессы протекают при зажигании спички? При трении головки о шкурку в точке их соприкосновения красный фосфор загорается благодаря кислороду бертоллетовой соли. Образно говоря, огонь первоначально рождается в шкурке. Он и поджигает головку спички. В ней вспыхивает сера или сульфид опять же за счёт кислорода бертолетовой соли. А уже затем загорается дерево.

Само слово «спичка» происходит от формы множественного числа слова «спица» (заострённая деревянная палочка). Изначально это слово обозначало деревянные обувные гвозди, в этом значении «спички» до сих пор существует в ряде диалектов. Спички, использовавшиеся для извлечения огня, поначалу назывались «зажигательные (или самогарные) спички».

В 1922 году в СССР все фабрики были национализированы, но их количество после разрухи стало на порядок меньше. К началу Великой Отечественной войны в СССР выпускалось около 55 коробков спичек на человека. В начале войны большинство спичечных фабрик оказались на территории занятой немцами и в стране начался спичечный кризис. Огромные потребности в спичках легли на восемь оставшихся спичечных фабрик. В СССР стали массово выпускать зажигалки. После войны производство спичек снова быстро наладилось.

Цена на спички была минимальная и после денежной реформы 1961 года неизменно составляла 1 копейку. После распада СССР, как и другие фабрики и заводы, спичечные подверглись массовому банкротству.

Сегодня спички снова не представляют собой дефицит и стоимость коробка (около 60 спичек) составляет 1 рубль. Кроме всем знакомых обычных спичек, в России продолжают производится следующие из разновидности:

Газовые — служащие для зажигания газовые горелки.
Декоративные (подарочные и коллекционные) — наборы коробков спичек с различными рисунками, часто имевшими цветные головки.
Каминные с очень длинными палочками для зажигания каминов.
Сигнальные — которые дают при горении яркое и далеко видное цветное пламя.
Термические — при горении этих спичек выделяется большее количество тепла, а температура их горения намного превышает обычную спичку (300 градусов Цельсия).
Фотографические — дающие при фотографировании мгновенную яркую вспышку.
Хозяйственные в большой упаковке.
Штормовые, или охотничьи — эти спички не боятся сырости, они могут гореть на ветру и под дождём.

В России 99% всех выпускаемых спичек — осиновые тёрочные спички. Тёрочные спички различного типа являются основным видом спичек во всем мире. Бестёрочные (сесквисульфидные) спички были изобретены в 1898 году французскими химиками Савеном и Каеном и производятся, в основном, в англоязычных странах, главным образом, для армейских нужд. Основой довольно легкой композиции головки являются неядовитый сесквисульфид фосфора и бертолетова соль.

Источник