khimie.ru

Уже с 1750 г. агрономы, химики и различные государственные деятели в Германии прилагали много усилий для повышения плодородия почвы. Страна быстро развивалась, и поэтому проблема рационального использования сельскохозяйственных угодий приобрела важное значение. Иоганн Христиан Шубарт, который путем разведения клевера, марены и табака успешно вводил в практику сельского хозяйства принцип севооборота, был даже провозглашен «дворянином клеверного поля». Разведение картофеля способствовало улучшению питания населения; кроме того, в XIX в. картофель стал важнейшим сырьем для получения спирта. В конце XVIII в. Альбрехт Тайер ввел в сельское хозяйство метод рациональной эксплуатации земли. Однако все надежды на повышение плодородия земли он связывал лишь с перегноем (гумусом).

К этому времени Джозеф Пристли, Ян Ингенхос, Жан Сенебье, Никола де Соссюр, Карл Шпренгель и другие ученые уже установили важное значение для растений процессов обмена веществ. Однако только после появления работ Ю. Либиха стала понятной их подлинная значимость. В 1840 г. Либих опубликовал книгу «Органическая химия в приложении к сельскому хозяйству и физиологии», в которой дал широкое обоснование агрохимии.

Многочисленные исследования состава пахотных земель и выращиваемых на них культур привели Либиха к выводу, что растения поглощают неорганические вещества: углекислый газ, аммиак, воду, фосфорные, серную и «кремниевую» кислоты, кальций, оксид магния, калий и железо. Одновременно он установил, что с уборкой каждого урожая в пахотной земле все более и более истощается запас этих веществ. Поэтому путем внесения в почву одного лишь навоза невозможно возместить в достаточном количестве эти потери. Таким образом, почва становится беднее питательными веществами. Для предотвращения неурожаев и массового голода, по мнению Либиха, необходимо вносить в почву специально полученные на химических заводах вещества.

Хотя подобные же взгляды высказывались некоторыми учеными и раньше, тем не менее, идеи Либиха натолкнулись на упорное сопротивление. Он пытался распространить свое учение, применяя на опытных полях изготовленное им «патентованное удобрение». Однако с применением удобрения он допустил ошибку: предположив, что дожди должны способствовать проникновению минеральных удобрений так глубоко в почву, что корни растений их уже не смогут достать, Либих вносил удобрения в виде плохо растворимых веществ. Как нарочно, он, многократно повторявший свои исследования, в этом случае был настолько уверен в правильности своих предположений, что ни разу не поставил их под сомнение и не проверил. Только познакомившись с работой одного виноградаря, который доказал способность пахотных земель к поглощению веществ, Либих обратил внимание на свою ошибку. Он сообщил об этом в книге «Химические процессы питания растений…» (1862 г.). Пахотные земли удерживали в своих пластах растворенные минеральные вещества, которые после внесения их в легко растворимых формах стали доступными для питания растений.

Мы не будем отражать полностью разные этапы открытий, заблуждений, а также исправления ошибочных теорий, которые выдвигались агрохимиками. Что же касается развития производства искусственных удобрений, то здесь крайне важным оказалось постепенное понимание механизмов их действия. Начиная с 70-х годов XIX в. искусственные удобрения стали использоваться все чаще. В связи с этим их производство превратилось в самостоятельную отрасль промышленности.

Фосфорнокислые удобрения Либих получал из костей. Естественно, что это столь ограниченное по своим запасам сырье было вскоре заменено природным сырьем — фосфорнокислым кальцием (ортофосфатом кальция), который при обработке серной кислоты превращался в быстро действующее удобрение. После создания бессемеровского способа выплавки стали и усовершенствования этого метода Сидни Джилкристом Томасом, который предложил включать в состав футеровочных материалов бессемеровского конвертера кальциевые соли, фосфорнокислые удобрения (названные томас-шлаком) появились в большом количестве. «Основную» футеровку, которая при охлаждении разрушалась, размалывали в шаровых мельницах; вскоре этот томас-шлак заменил использовавшуюся для производства удобрений костяную муку.

Из Перу, где тысячелетиями накапливались экскременты морских птиц, они импортировались под названием «гуано». Гуано, содержащее фосфор и азот, представляло собой пре­восходное удобрение. Однако запасы его вскоре истощились.

Положение с калием (после открытия месторождения вблизи Штасфурта) было более благоприятным. Химики обнаружили высокое содержание калия в отбросовых солях, которые при добыче каменной соли просто высыпались на склоны холмов; Адольф Франк доказал их значение для сельского хозяйства и промышленности, и в 1861 г. вблизи  Штасфурта был построен первый калийный завод.

Часть неочищенных калийных солей измельчали, и в таком виде они могли быть использованы в виде удобрения. Другую часть путем дальнейшей химической обработки превращали в концентрированную калийную соль. Хлорид, сульфат и нитрат калия стали важнейшими продуктами химической промышленности. Едкая щелочь и поташ применялись для получения мыла, красителей, стекла и фарфора, нитрат калия — для изготовления пороха и стекла. В виде побочных продуктов получали бром, бромид калия, хлорид магния, «горькую соль» (МgSO₄∙7Н₂О) и глауберову соль (Nа₂SO₄∙10Н₂О).

В конце XIX в. были открыты новые крупные калийные месторождения. Усилилась конкуренция, в результате которой обанкротившиеся предприниматели продавали свои предприятия владельцам более крупных капиталов. В 1910 г. в Германии был создан могущественный калийный синдикат, который устанавливал объем производства, определял товарность продуктов и рыночные цены.