Хімічний блог. Безпечні сірники зі Швеції (Продовження)

Небезпека використання білого фосфору у виробництві сірників призвела до необхідності розробки так званих «гігієнічних» або «безпечних» сірників. Головним нововведенням у її розробці стало використання червоного фосфору не на головці сірника, а у складі спеціально розробленої ударної поверхні. Навіщо ж потрібна ударна поверхня? Відповідь досить цікава. Виявляється, на прикладі сірників ми не тільки знайомимось з протіканням окисно-відновних реакцій, але й маємо змогу наочно побачити існування однієї з фундаментальних величин хімічної кінетики (розділу хімії, що вивчає швидкість хімічних реакцій) – енергії активації. Виявляється, проходження будь-якого хімічного процесу можна уявити як своєрідний спуск на санчатах з гори взимку. Але ж відомо, що для того, щоб відбувся спуск, нам необхідно спочатку піднятися на гірку, витративши певну енергію. Енергію, необхідну для «запуску» реакції і яка називається енергією активації, можна отримати різними способами. У сірнику вона добувається внаслідок тертя і розігріву його голівки об ударну поверхню, яка розташована на обох боках сірникової коробки. Неймовірно, та виходить, що для отримання енергії у результаті горіння сірника ми повинні спочатку витрачати власну енергію!

Але повернемось до безпечних сірників. Після відкриття Шреттера промисловець Артур Олбрайт розробив процес, придатний для великомасштабного виробництва червоного фосфору. До 1851 року його сімейна компанія Albright & Wilson Ltd. виробляла цю речовину, нагріваючи білий фосфор в герметичних горщиках за певної температури. Перші зразки червоного фосфору Олбрайт продемонстрував у 1851 році на Великій виставці, що проходила в Кришталевому палаці в Лондоні.

Паралельно людська думка рухалась у напрямку розробки нової ударної поверхні. У 1844 році швед Густав Ерік Паш запатентував використання червоного фосфору на ударній поверхні. Він виявив, що так можна змусити спалахнути голівку, які не містить білого фосфору. Зацікавившись цим відкриттям, Йохан Едвард Лундстрем разом з молодшим братом Карлом Франсом Лундстремом близько 1847 року заснували велику сірникову фабрику у Йончепінгу (Швеція). Та все ж таки робоча версія покращеного безпечного сірника була представлена лише близько 1850–55 років.

Йохан Едвард Лундстрем та його сірникова фабрика у Йончепінгу

Доречно пригадати, що брати Лундстрем отримали зразок сірників з червоним фосфором від Олбрайта на Великій виставці ще 1851 року. Та зразок був втрачений і його місцезнаходження було невідомим до Паризької виставки 1855 року; у цей рік сірники випадково знайшлися і брати виявили, що вони все ще придатні для використання. Фабрика Лудстремів швидко зростала та вже у 1858 році їх компанія виробила близько 12 мільйонів сірникових коробок.

Безпека справжніх «безпечних сірників» обумовлена розділенням активних хімічних реагентів між сірниковою головкою та спеціальною ударною поверхнею (на додаток до заміни білого фосфору на червоний). Така ідея була представлена в 1859 році у вигляді двоголових сірників, відомих у Франції як Allumettes Androgynes. Це були дерев’яні палички, на один кінець яких був нанесений калію хлорат, а на інший – червоний фосфор. Для запалювання паличку треба було зламати і голівки потерти одна об одну. Розробка виявилась незручною, оскільки завжди існував ризик випадкового тертя головок у коробці. Небезпека була усунена, коли ударну поверхню перемістили назовні коробки. Така спеціалізована сірникова коробка зі сірниками та ударною поверхнею була винайдена у 1890-х роках американцем Джошуа Пьюзі, який продав свій патент компанії Diamond Match Company. Завдяки цьому компанія, заснована у 1853 році, і дотепер залишається лідером сірникової промисловості США, випускаючи приблизно 12 мільярдів сірників на рік!

Розробник сірникової коробки Джошуа Пьюзі та продукція сірникової компанії Diamond Match Company

Шведи довгий час фактично володіли світовою монополією на безпечні сірники. Основна сірникова промисловість розташовувалася у Йончепінгу і до 1903 року називалася Jönköpings & Vulcans Tändsticksfabriks AB (сьогодні Swedish Match). У Франції шведи продали права на свій патент на безпечні сірники компанії Coigent Père & Fils з Ліона, але Coigent оскаржила платіж у французьких судах на тій підставі, що винахід був відомий у Відні до того, як брати Лундстрем запатентували його. Представники британського виробника сірників Брайанта і Мея відвідали Йончепінг в 1858 році, щоб спробувати отримати права на постачання безпечних сірників, але поїздка виявилася безуспішною. Тому в 1862 році вони заснували власну фабрику і викупили права на британський патент на безпечні сірники у братів Лундстрем. Але все ж таки, незважаючи на широку розповсюдженість, за безпечним сірниками закріпилася традиційна назва «шведських».