Серные и соляные соединения


Источником получения важных для народного хозяйства химических продуктов — сернистой (H33) и серной (H24) кислот служит пирит. Сотни тысяч тонн этих кислот применяются для получения удобрений, в бумажной, текстильной, фармацевтической, металлургической и многих других отраслях промышленности. Частично пирит добывается попутно с каменным углем. Как же он туда попал?

Кристаллы самородной серы, применяемой для производства серной кислоты, пороха, спичек, а также при вулканизации каучука.
Кристаллы самородной серы, применяемой для производства серной кислоты, пороха, спичек, а также при вулканизации каучука.

Ткани каждого живого организма содержат серу; при разложении (гниении) ткани растений в конце концов превращаются в уголь, а сера выделяется в виде сероводорода, который очень жадно соединяется с железом. Последнее же в виде растворов окислов всегда присутствует в подземных водах, протекающих по месторождению углей. В воду железо попадает из разлагающихся темноокрашенных породообразующих минералов: авгита, роговой обманки и др.

Серная и сернистая кислоты получаются из сернистого газа (SО2), который выделяется при горении пирита в особых ретортах. Серу содержат и другие руды цветных металлов, например галенит, халькопирит. При их переработке выделяется сернистый газ, из которого также готовится серная кислота.

Широко используется в промышленности самородная сера. Чрезвычайно разнообразны и интересны условия ее образования: некоторые месторождения находятся на склонах кратеров вулканов, где сера выделилась в парообразном состоянии из лавы. В других местах сера образовалась с помощью бактерий. Как это происходит, можно себе представить, ознакомившись подробнее с Черным морем. Глубина этого моря достигает 2245 м, но только в тонком верхнем слое воды его (от 50 до 200 м) возможна жизнь. Вся нижележащая толща воды насыщена ядовитым сероводородом. Здесь живут в громадном количестве только особые бактерии, которые разлагают сернистые соли, растворенные в морской воде. При этом выделяются сероводород и сера, отлагающаяся в виде мельчайших кристалликов в теле бактерии. После смерти бактерии сера опускается на дно. Так в течение тысячелетий, по-видимому, образовались многие очень крупные месторождения серы.

Интересен способ добычи серы с большой глубины. В глубокую буровую скважину, пройденную до пласта серы, опускают вставленные одна в другую стальные трубы. Под громадным давлением во внутреннюю трубу нагнетают пар, который расплавляет легкоплавкую серу (температура ее плавления около 120°). Сера вжимается между трубами и вытекает на поверхность земли в подставленные формы.

Кристаллы пирита — исходного сырья для производства серной кислоты и железного купороса.
Кристаллы пирита — исходного сырья для производства серной кислоты и железного купороса.

При выветривании горные породы растрескиваются, разрушаются. Почвенные и дождевые воды извлекают из слагающих их минералов — полевых шпатов, роговых обманок и других — все растворимые химические соединения. Эти растворы попадают в большие реки и достигают в конце концов океанов, постепенно увеличивая в них количество солей. Попадая же в бессточные котловины, растворы, испаряясь, образуют солончаки, а если приток воды с растворами солей велик,— соляные озера. Издали солончак и соляное озеро очень похожи на замерзшее, покрытое крупными кристаллами снега озеро. На самом же деле это сухая, раскаленная земля, песок или глина, покрытая кристаллами соли.

Сотни соляных озер разбросаны у нас в Закавказье, Казахстане, республиках Средней Азии — словом, в засушливых районах, где даже мимолетный дождик летом — явление довольно редкое.

В сложных природных условиях выпадают соли различного состава. Так, есть солончаки и соляные озера, содержащие обычную поваренную соль, соду, магнезиальные, бромистые и другие соли.

Таких минералов-солей известно более сотни; по внешнему виду они часто не различимы. Промышленность широко использует эти соли, изготовляя из них множество различных химических препаратов.

Сотни тысяч тонн соли добываем мы также из месторождений, залегающих в недрах. Каменная соль залегает иногда вместе с калийными солями, гипсом и другими минералами.

Каменная соль (NaCl) не только идет к нашему столу, для засолки рыбы, обработки шкур и т. д. Главная масса ее используется в металлургии цинка и свинца, для получения хлорной извести, соляной (хлористоводородной) кислоты и в холодильном производстве.

Отложение солей происходило в течение различных геологических периодов в заливах, постепенно отделявшихся намывными косами от моря.

Такое явление наблюдается, например, в заливе Кара-Богаз-Гол, на восточном побережье Каспийского моря.

Жара, горячие ветры, дующие из пустыни, вызывают сильное испарение воды в этом заливе. Из перенасыщенных растворов выпадают соли — сначала наиболее трудно растворимые, затем все более легко растворимые. В то же время морская вода через узкое «горло» залива, отделенного от моря большой косой, продолжает притекать в него, и все новые порции соли осаждаются на дне. Зимой это осаждение солей ускоряется, так как в холодной воде растворимость резко падает.

Автор дважды побывал на берегах Кара-Богаз-Гола. Первый раз это было в июле. Безбрежная неподвижная гладь залива казалась гигантским зеркалом в ярко-оранжевой оправе берегов. В лучах ослепительного, жгучего солнца на темно-синем фоне воды необычайно резко выделялись розовые шарики на тонких палочках — фигуры спящих фламинго. Температура воды в заливе достигала +26°. Не видно было ни крупинки соли на берегу.

Второй раз я попал в эти места в декабре. Стоял лютый мороз. Мы ходили по берегу, кутаясь в полушубки с огромными воротниками. Разговаривать было трудно: все звуки заглушал грохот прибоя. Свинцовые тучи мчались низко над почти черными волнами залива. На наших глазах из рваных вершин волн выкристаллизовывалась соль, выбрасываемая тут же на берег. Температура воды была +1°. Горы мирабилита (Na24 • 10Н20) — сотни тысяч тонн — лежали на берегу, то смываемые, то забрасываемые дальше от кромки воды. Трудно словами передать грандиозное величие этого химического процесса.

В настоящее время специальное предприятие добывает здесь мирабилит — вещество, служащее для приготовления соды, разнообразных лекарств, красок. Мирабилит необходим в стекольном производстве, бумажной, текстильной и других отраслях промышленности.