Сейчас трудно представить нашу жизнь без электричества. Однако ещё не так давно к фонарям на улицах тянулись не провода или электрические кабели, а трубы с газом. Газовое освещение появилось в начале XIX в. Светильный газ получали перегонкой каменного угля или древесины без доступа воздуха, и подобное производство являлось мощной отраслью промышленности.
Вообще-то сам по себе горящий газ даёт мало света. Резко увеличить освещённость горелки можно, поместив в пламя подходящее вещество, которое, разогреваясь, начинает само светиться. Вначале таким усилителем, «рабочим телом» служила платиновая проволока, но подобные горелки были очень дороги.
Настоящую революцию в осветительном деле совершил австрийский химик Карл Ауэр (1858—1929). Кстати, основные его исследования посвящены изучению редкоземельных элементов. Работая в лаборатории немецкого химика Роберта Бунзена, Ауэр заметил: если тугоплавкие оксиды редкоземельных элементов нагреть в пламени горелки, они начинают ярко светиться. Учёный начал интенсивно работать над усовершенствованием газовой горелки.
Стоит заметить, что способность огнеупорных оксидов металлов давать при накаливании яркий свет была известна и до Ауэра. В 1823 г. английский офицер Томас Друммонд (1797—1840) изобрёл так называемый друммондов свет. В его горелке известь (оксид кальция) раскалялась добела водород-кислородным пламенем.
Ауэр пропитывал ткань раствором нитрата лантана La(NO3)3 а затем нагревал её до полного озоления. При температуре выше 745 °С нитрат лантана разлагается: 4La(NO3)3= 2La2O3+12NO2+3О2. В 1885 г.
Ауэр получил свои первый патент на способ изготовления калильных сеток из оксидов лантана и циркония с добавкой оксида иттрия. Ткань после очистки пропитывали раствором нитратов или ацетатов соответствующих металлов, обрабатывали аммиаком, сушили, а затем разрезали на полоски, которые заплетали в косички. Из последних с помощью вплетенных тонких платиновых проволочек, служивших каркасом, «шили» колпачки. В пламени ткань быстро выгорала и оставалась сетка из оксидов, которая сохраняла форму исходного колпачка, хотя и уменьшалась в размерах. Изделие было очень хрупким.
Изобретение вызвало интерес во многих странах. В 1887 г. Ауэр основал недалеко от Вены фабрику, на которой готовили растворы для пропитки тканей. Одновременно учёный продолжал искать новые составы. Он обнаружил, что нитрат тория после прокаливания превращался в очень тугоплавкий и ярко светящийся в пламени оксид ThO2. Однако торий дорог. Его минерал торит ThSiO4 встречается очень редко. Поэтому при участии Ауэра на Атлантическом побережье Бразилии были начаты разработки месторождения более доступного сырья — монацитового песка.
Монацит (Се, Th)PO4 — важнейший источник церия и тория. Кроме того, в нём присутствуют лантан, неодим и другие лантаниды, а также уран. Тория в монаците немало — от 2,5 до 12%. Чтобы уменьшить расходы на транспортировку, Ауэр пошёл на хитрость: уговорил одну из компаний, торгующих с латиноамериканскими странами, брать в обратный путь в качестве балласта не обычный песок, а тяжёлый монацитовый. И таким образом переправил в Европу изрядное его количество. Но вскоре правительство Бразилии спохватилось, что ценное сырьё бездоходно уплывает из рук, после чего Ауэру пришлось за песок платить, и немало.
Однако дело с производством калильных сеток застопорилось. Оказалось, что горелки работают нестабильно: по необъяснимой причине иногда уже через несколько дней их яркость значительно снижалась. Устранить этот дефект не удавалось, и спрос на горелки пошёл на убыль. В 1889 г. пришлось даже закрыть фабрику.
Проблемой, наряду с Ауэром, занялся также бывший управляющий фабрикой Аюдвиг Хайтингер (1860—1945). Он не скрывал от Ауэра результаты своих опытов; более того, помогал ему с реактивами. У Хайтингера имелись большие запасы — около 50 кг неочищенного оксалата тория Th(C2O4)2, который был получен при переработке тонны монацитового песка. Зная, что Ауэр работает в основном с торием, он послал ему значительное количество оксида тория, полученного прокаливанием оксалата.
Помня о непревзойдённой термической устойчивости оксида тория, который плавится при 3350 °С (для сравнения: СаО — при 2630 °С, а Al2О3 — при 2050 °С), Ауэр продолжал упорно экспериментировать с этим веществом. Долгожданный успех пришёл, когда он испытал сетку из ThO2, содержащего 1% СеО2. Она оказалась не только стабильнее, но и прочнее прежних. В августе 1891 г. последовала новая заявка Ауэра на патент, а уже через три месяца настоящую сенсацию вызвали новые горелки, которыми был освещён оперный театр в Вене. Как писали газеты, свет отличался мягкостью, чрезвычайной приятностью для глаз и очень напоминал дневной. К тому же горелки были экономичнее всех прочих.
На новые горелки Ауэра начался ажиотажный спрос. Налаженное производство сеток оказалось пол угрозой: не хватало пропиточной жидкости. На помощь пришёл всё тот же Хайтингер, который оставил работу в университете и вновь принял на себя управление предприятием. Сетки стали выпускать и в других странах: Германии, Англии, Франции, США. Доходы компаний были неслыханные — до 125 % годовых! Ручную работу вскоре заменили механизмы, производство достигло рекордной цифры —50 тыс. сеток в день. Ауэровские горелки успешно конкурировали поначалу даже с появившимся электрическим освещением. Так, в конце XIX в. освещение 1 км улицы в Ливерпуле электричеством стоило 330 фунтов в год, а газом — меньше 80. К тому же газовые горелки продолжали усовершенствовать. Была изобретена перевёрнутая горелка, в которой газ подавался сверху вниз; это позволяло избежать «мёртвого» неосвещаемого пространства под светильником.
Успех Ауэра омрачился судебными процессами по его патентным заявкам. Так, в 1900 г. германский суд решил дело не в пользу Ауэра, и с этого момента химический состав для приготовления газокалильных сеток, который раньше держался в секрете, стал всеобщим достоянием. Утешением Ауэру могло служить присвоение ему титула барона, и теперь он именовался Ауэром фон Вельсбахом. Заслуги Ауэра были действительно велики: наряду с изобретением горелок он открыл два новых элемента — неодим и празеодим и почти одновременно с французским коллегой химиком Жоржем Урбеном (1872— 1938) — последний редкоземельный элемент лютеций. А знаменитые ауэровские сетки продолжали выпускать на протяжении всей жизни изобретателя; к моменту его смерти в 1929 г. их было изготовлено около 5 млрд.!
Однако со временем всё очевиднее становились преимущества электрического света. Если в начале 30-х гг. улицы Лондона освещались примерно поровну газом и электричеством, то в послевоенное время электричество полностью вытеснило газ. Интересно, что и Ауэр способствовал этому: в 1900 г. он предложил заменить в лампах накаливания угольную нить осмиевой. Правда, осмий вскоре был вытеснен более дешёвым вольфрамом, который к тому же имеет и более высокую температуру плавления — 3420 °С вместо 3027 °С у осмия. Сейчас газовое освещение практически забыто, а ауэровские горелки можно увидеть лишь в музеях.
Похожие статьи