Жан-Антоан Клод Шаптал

Историјата на хемијата најчесто ги слави големите откривачи на природните закони – научниците кои ги поставиле темелите на нашето разбирање на материјата. Но науката станува вистинска движечка сила на цивилизацијата дури тогаш кога ќе излезе од лабораторијата и ќе влезе во фабриките, работилниците и секојдневниот живот. Малкумина го разбрале тоа подобро од Жан-Антоан Клод Шаптал (Jean-Antoine-Claude Chaptal, 1756–1832).

Шаптал „татко на индустриската хемија“

Шаптал бил научник, индустријалец, реформатор и државник. Тој помогнал Франција да стане водечка индустриска сила на своето време, го напишал првиот голем учебник по индустриска хемија, вовел нови производствени процеси за сулфурна киселина, шеќер од репка и барут, а неговото име и денес живее во енологијата преку процесот познат како шаптализација.

Неговото животно мото можело да биде едноставно: хемијата треба да му служи на општеството.

Жан-Антоан Шаптал е роден на 3 јуни 1756 година во Ножаре, во француската област Лозер. Потекнувал од семејство на земјоделци, но уште рано покажал исклучителна интелектуална љубопитност. Благодарение на поддршката од својот вујко, лекар во Монпелје, добил можност да студира медицина на прочуениот Универзитет во Монпелје.Докторирал во 1777 година, но наместо кон медицината, неговиот интерес постепено се насочил кон хемијата. Во Париз ги следел предавањата на најистакнатите француски научници и станал еден од најраните поддржувачи на новата хемиска теорија на Антоан Лавоазје.

Во 1780 година бил назначен за професор по хемија на Универзитетот во Монпелје. Таму започнал да предава според новите принципи на модерната хемија, отфрлајќи ја старата теорија за флогистонот.

За време на Француската револуција бил накратко затворен под сомнение за политичка нелојалност. Но државата брзо сфатила дека неговото знаење е премногу вредно. Наместо да ја дели трагичната судбина на Лавоазје, Шаптал бил ослободен и ангажиран во решавање на проблемите со снабдувањето на армијата со барут и хемикалии.

Со доаѓањето на Наполеон Бонапарта на власт, неговото влијание дополнително се зголемило. Од 1800 до 1804 година бил министер за внатрешни работи на Франција. Во тој период помогнал во воведувањето на метричкиот систем, реформата на болниците, развојот на индустријата и модернизацијата на администрацијата.По падот на Наполеон се повлекол од јавниот живот и се посветил на научна работа сè до својата смрт во Париз, на 30 јули 1832 година.

Првиот вистински учебник по индустриска хемија во светот, уште во употреба.

Во 1790 година Шаптал го објавил своето капитално дело „Елементи на хемијата“ (Éléments de chimie).Ова дело не било само учебник по општа хемија. За првпат хемиските принципи биле систематски поврзани со индустриските процеси. Наместо да ја третира хемијата како апстрактна наука, Шаптал покажал како нејзините закони можат да се применат во производството на киселини, текстил, стакло, метали и земјоделски производи.Поради тоа многу историчари го сметаат ова дело за првиот вистински учебник по индустриска хемија во светот.

Во 1772 година шкотскиот научник Даниел Радерфорд изолирал гас што денес го знаеме како азот. Лавоазје подоцна го нарекол „азот“ (azote), од грчките зборови „а“ (без) и „зое“ (живот), бидејќи гасот не поддржувал дишење.

Шаптал сметал дека ова име го нагласува она што елементот не може да го прави, наместо неговата вистинска хемиска природа. Затоа предложил нов назив – nitrogène, од грчките зборови nitron (шалитра) и gennao (раѓам, создава).Буквалното значење е „оној што раѓа шалитра“.

Називот подоцна бил прифатен во многу јазици како nitrogen, а симболот на елементот останал:NОвој симбол и денес се користи во периодниот систем.

Сулфурната киселина – темелот на индустриската револуција

Во времето на Шаптал, сулфурната киселина претставувала најважна индустриска хемикалија. Нејзиното производство било неопходно за текстилната индустрија, металургијата, производството на бои и многу други процеси.

Шаптал изградил модерни производствени капацитети и помогнал во усовршувањето на процесот со оловни комори.

Основните реакции биле:

S + O₂ → SO₂

2SO₂ + O₂ → 2SO₃

SO₃ + H₂O → H₂SO₄

Во реалниот процес оксидацијата била потпомогната од азотни оксиди кои делувале како карализатори во реакцијата.Благодарение на овие подобрувања Франција значително го намалила увозот на сулфурна киселина и стекнала поголема индустриска независност.

Шаптализацијата: кога хемијата го спасува виното

Како сопственик на лозја, Шаптал добро ги познавал проблемите на лозарите.

Во студени и дождливи години грозјето често содржело недоволно шеќер. Како последица се добивале вина со ниска содржина на алкохол и слаба стабилност.Шаптал предложил контролирано додавање сахароза во ширата пред ферментацијата. Квасците потоа го претвораат шеќерот во алкохол и јаглерод диоксид:

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂

На овој начин се добивало постабилно и поквалитетно вино.Процесот станал познат како шаптализација и сè уште се применува во одредени вински региони каде што климатските услови не овозможуваат целосно зреење на грозјето.

Шеќерот од репка: решение за национална криза

Во 1806 година Наполеон ја вовел Континенталната блокада против Велика Британија. Франција останала без значителен дел од увозот на шеќер од трска од колониите.

Потребно било итно решение.

Шаптал ја поддржал индустриската обработка на шеќерна репка и помогнал во усовршувањето на методите за екстракција и прочистување на сахарозата.

Еден од клучните чекори бил прочистувањето на сокот со варовно млеко и јаглерод диоксид:

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O

Талогот од калциум карбонат ги отстранувал многу од нечистотиите, а по филтрација и испарување се добивал чист кристален шеќер.Овој процес трајно ја променил европската прехранбена индустрија и овозможил независност од прекуокеанскиот увоз.

Хемијата како средство за национален опстанок

За време на револуционерните војни Франција се соочувала со недостиг од калиум нитрат (KNO₃), основна состојка на црниот барут.Шаптал организирал систем за масовно производство и екстракција на шалитра од локални извори. Неговото знаење било толку важно што властите практично го замениле затворот со лабораторија.

Идеализирана равенка за согорувањето на црниот барут е:

2KNO₃ + 3C + S → K₂S + N₂ + 3CO₂

Во стварноста производите се многу посложени, но равенката добро ја илустрира улогата на нитратот како оксидирачко средство.Без ваквите напори француската армија ќе се соочела со сериозни проблеми во снабдувањето со муниција.

Жан-Антоан Клод Шаптал бил многу повеќе од хемичар. Тој бил визионер кој сфатил дека научното знаење има вистинска вредност само кога ќе се претвори во практична корист за општеството.

Неговите подобрувања во производството на сулфурна киселина, развојот на шеќерната индустрија, усовршувањето на винарството и организацијата на производството на шалитра покажуваат како хемијата може директно да влијае врз економијата, земјоделството и секојдневниот живот.

Иако денес неговото име не е толку познато како имињата на Лавоазје, Далтон или Менделеев, неговото наследство е присутно во секоја модерна хемиска фабрика. Шаптал докажа дека најголемата моќ на науката не е само да го објасни светот, туку и да го подобри.Токму затоа тој со право останува запаметен како еден од најголемите пионери на индустриската хемија.