Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2001 og kan læses uden illustrationer, strukturer og ligninger herunder. Se relaterede artikler nederst på siden.
Af Ole Bostrup, Rasmus Fehrmann og Hans Jørgen Styhr Petersen
I slutningen af 1700-t var der dukket et gevaldigt behov for soda op. Stoffet skulle bruges til sæbe og andre vaskemidler, til fremstilling af glas og som udgangspunkt for en række andre kemikalier. Soda findes naturligt i de såkaldte natronsøer, hvoraf den kendteste lå i Egypten mellem Cairo og Alexandria. Det blev importeret herfra, men forekomsterne dækkede ikke den begyndende industris behov.
Man forsøgte sig med afbrænding af tang, men udbyttet var ringe, og kvaliteten var slet.
Samtidigt var man blevet klar over, at det er den samme base, der findes i havsalt som i soda. Dette skal forstås således, at salte blev betragtet som additionsprodukt af syre og base. Soda (natriumcarbonat) blev opfattet som kulsur natron, havsalt (natriumchlorid) som saltsur natron.
Denne opfattelse medførte, at man måtte kunne fremstille soda af havsalt ved at udskifte saltsyren i havsaltet med kulsyre. – Det forsøgte man så at gøre.
Biografi
François Joseph Marie Malherbe fødtes den 30. oktober 1733 i Rennes (Bretagne). I 1752 indtrådte han i benediktinerklosteret St-Mélaine i Rennes og studerede sprog og naturvidenskab. 1774 oversatte han værker af J.J. Becher og G.E. Stahl. 1775 blev han med titel af professor knyttet til klosteret St-Germain des Près i Paris.
Abbed Malherbe døde i Paris den 17. februar 1827. Han nåede således at opleve Den kemiske Revolution og den begyndende kemiske storindustri.
Malherbemetoden
1776 præsenterede han i Videnskabernes Selskab i Paris en metode til udvinding af soda af havsalt. Malherbe gik en omvej. Saltsur natron blev behandlet med vitriololie (svovlsyre), og der dannedes glaubersalt (natriumsulfat). Dette stof glødedes herefter med rigeligt trækul (carbon) og jern, hvorved det ønskede soda var fremkommet.
I 1777 fik han tildelt en pris for sin opdagelse, og de første skridt til en sodafabrik efter metoden blev foretaget i Croisic i Bretagne. 1782 åbnedes i Port Lavigne ved Nantes endnu en fabrik med fremstilling af Malherbesoda. 1783 fik Hollenweger og Meusnier privilegium til at åbne endnu en fabrikation af Malherbesoda.
Leblancmetoden
Nicolas Leblanc (1742-1806) fik o. 1787 den idé at sætte kridt til til blandingen af glaubersalt og trækul, og i løbet af få år fortrængte denne metode Malherbemetoden, og det blev Leblancmetoden, der blev grundlaget for den engelske alkaliindustri i den første halvdel af 1800-t.
Teori
Med moderne nomenklatur og formler kan reaktionerne beskrives ved:
Fremstilling af svovlsyre ved opvarmning af jern(II)sulfat—vand (1/7)
FeSO4×7H2O = H2SO4 + FeO + 6H2O
eller bedre af jern(III)sulfat.
Fremstilling af natriumsulfat ved opvarmning af natriumchlorid med svovlsyre
2NaCl + H2SO4 = Na2SO4 + 2HCl
Malherbeomdannelse af natriumsulfat til natriumcarbonat
Na2SO4 + Fe + 2C = Na2CO3 + FeS + CO
Leblancomdannelse af natriumsulfat til natriumcarbonat
Na2SO4 + CaCO3 + 4C = Na2CO3 + CaS + 4CO
De to sidste reaktioner følges op af
2CO + O2 = 2CO2
Der anvendes stort overskud af carbon, som delvist brænder væk ved glødningen
C + O2 = CO2
Fremgangsmåde
I en morter gnides en blanding af 5,0 g vandfrit natriumsulfat (35,2 mmol Na2SO4), 5,0 g trækul (417 mmol C) og 5,0 g jernpulver (89,5 mmol Fe) godt sammen og overføres til en nikkeldigel (hverken porcelæn eller kvarts kan tåle smeltet natriumcarbonat), der lukkes med et låg, hvorefter det hele vejes. I et stinkskab opvarmes digel med indhold så kraftigt som muligt (Meker eller Teclubrænder).
Efter afkøling vejes digel med låg og indhold. Reaktionsproduktet udludes med 50 mL varmt vand i små portioner. Filtratet overføres til et vejet bægerglas, der atter vejes. Tilsæt 50 mL afvejet 4 M HCl og mål vægttabet. Heraf kan man beregne udbyttet af soda.
Resultater
Der er anvendt 35,2 mmol Na2SO4, derfor kan man vente, at der dannes 35,2 mmol Na2CO3, som ved syretilsætning vil udvikle 35,2 mmol CO2 = 1,55 g CO2. Af tabellen ser man, at udbyttet svinger mellem 41% og 94%.
Vægttabet under glødningen skyldes dels, at carbon er blevet bundet i carbonatet; teoretisk 35,2 mmolC = 0,42 g. Omkring halvdelen af overskuddet, 5,0 g – 0,42 g = 4,58 g, er brændt væk.
Forsøgene viser, at natriumcarbonat på ca. 10 min kan vindes af natriumsulfat ved Malherbes metode med et rimeligt udbytte — mellem ca. 50% og 100%.
Historisk kemi
Mange af vort tidsskrifts læsere fortæller os, at de gerne vil undervise i historisk kemi, men de holdes tilbage på grund af manglende materialer.
Det synes vi er synd. Derfor har vi udviklet småforsøget, som kan udføres på et kvarter, og som samtidig kan være et udgangspunkt for en samtale om sodafremstilling og nyttig kemi.
Litteratur
1. BOSTRUP, O. 1997: Leblancs skæbne – en alternativ fremstilling Dansk Kemi 12: 30
2. DÉRÉ, A.C.; DHOMBRES, J. 1996: L’industrie de la soude en Bretagne Archives internationales d’histoire des sciences n. 136, vol. 46: 39
3. KRAGH, H.; STYHR PETERSEN, H.J. 1995: En nyttig videnskab. Episoder fra den tekniske kemis historie i Danmark (København: Gyldedal): 102-104
4. BOSTRUP, O. 1988: Vitriololie Dansk Kemi: 315-316
Og henvisninger i disse fremstillinger.
Kilde
1. Lelièvre, Pelletier, d’Arcet; Giroud 1794: Rapport sur les divers moyens d’extraire avec avantage le Sel de soude du Sel marin Journal de physique, de chimie, d’histoire natuelle, et les arts 2: 118
Tabel 1. Fremstilling af soda efter den af Malherbe angivne metode.
