Но сернистый ангидрид — это только полупродукт при производстве серной кислоты. Теперь его необходимо превратить в серный ангидрид, другими словами, присоединить к нему еще один атом кислорода:
2SO2+O2=2SO3
А соединение серного ангидрида с водой уже дает серную кислоту:
SO3+Н2O=H2SO4
Однако окислить сернистый ангидрид в серный нелегко. При обычных условиях химическая реакция не идет. Что же делать?
В таких случаях часто пользуются услугами специальных веществ, называемых катализаторами. Достаточно добавить это вещество — и начинается химическая реакция. Сам катализатор в реакции не участвует, он только вызывает и ускоряет ее.
При получении серного ангидрида можно применять различные катализаторы. В настоящее время чаще употребляют платину и соединения металла ванадия. Под действием этих катализаторов сернистый газ соединяется с кислородом воздуха и превращается в серный ангидрид.
Для того чтобы реакция шла нормально, чтобы дорогой катализатор не «вышел из строя», сернистый газ должен быть очищен от всех примесей. Катализатор быстро испортится, если в газе есть пыль или, скажем, примесь мышьяка. Поэтому сернистый газ, получаемый при горении колчедана, совершает путешествие через ряд установок — очистных башен. Только после этого его «допускают» к катализатору. Их встреча происходит в контактной камере. А в поглотительной башне серный ангидрид соединяется с водой (практически поглощается крепкой серной кислотой). «Хлеб» химической индустрии — серная кислота — получен. Таков в общих чертах один из способов — контактный — ее промышленного производства.
Как получают соду
Другой важный химический продукт, который находит широкое применение в нашей жизни, — это сода, или углекислый натрий (Na2CO3). Ежегодно в мире ее производится несколько миллионов тонн.
В 1775 г. Парижская академия наук объявила конкурс на лучший способ получения соды.
Такой способ был предложен химиком-любителем Лебланом. Сырьем для производства соды была широко распространенная поваренная соль. Сначала соль действием серной кислоты превращалась в сернокислый натрий (глауберова соль):
2NaCl+H2SO4=Na2SO4+2НСl
Затем эту соль восстанавливали углем в сернистый натрий (Na2S), а последний действием углекислого кальция (известняка) превращался в углекислый натрий — соду. Практически это делалось так: сернокислый натрий сплавляли с углем и известняком при 1000° и полученный сплав, говоря химическим языком, выщелачивали, т.е. действовали на него водой. При этом сода переходила в раствор.
Этот способ получил широкое распространение. Производство соды резко возросло. Около ста лет на химических заводах ее получали по методу Леблана. Затем он был заменен другим, более простым и дешевым, предложенным в 1861 г. бельгийскими инженерами братьями Сольве. Соду получают так: рассол поваренной соли насыщают аммиаком в поглотительных башнях, а затем через раствор пропускают под давлением углекислый газ. В результате получается бикарбонат натрия (NaHCO3), который при нагревании легко переходит в карбонат натрия, т. е. в соду. Себестоимость продукции, полученной таким путем, в несколько раз ниже, чем по методу Леблана.
В наши дни много соды потребляет промышленность ценного цветного металла — алюминия. По-прежнему сода необходима в стекольной промышленности. Широкое применение находит и бикарбонат натрия (в медицине, в пищевой промышленности). В быту его называют питьевой содой.
Сырье — вода и воздух
Большинство современных химических заводов — это царство высоких давлений и температур. Следить за технологическим процессом на таком заводе могут только приборы. Они наблюдают за химическими реакциями, протекающими в закрытых аппаратах, вовремя поправляют процесс, предупреждают аварии, сигнализируют человеку о нарушениях в ходе производства. Химический завод наших дней —высокоавтоматизированное предприятие.
Примером такого завода может служить завод по производству аммиа-
282