Спички - относительно недавнее изобретение человечества, они пришли на смену огниву около двух веков назад, когда уже работали ткацкие станки, ходили поезда и пароходы. Но только в 1844 году было объявлено о создании безопасных спичек.
Открытие фосфора
В 1669 году алхимик Хеннинг Бранд, пытаясь создать философский камень, получил при выпаривании смеси песка и мочи вещество, светящееся в темноте, названное позже фосфором. Следующий шаг в истории изобретения спички был сделан английским физиком и химиком Робертом Бойлем (соавтор закона Бойля-Мариотта) и его ассистентом Готфридом Хауквейцем: они покрыли бумагу фосфором и провели по нему деревянной щепкой, покрытой серой.
Зажигательные машины
Между спичками и огнивом существовало несколько изобретений для получения огня, в частности, зажигательный аппарат Дёберайнера, созданный в 1823 году и основанный на свойстве гремучего газа загораться в присутствии мелких опилок платины.
После изобретения французским химиком Клодом Бертолле бертолетовой соли (хлорат калия) его соотечественником Шанселем была создана так называемая «французская зажигательная машина»: хлорат калия вместе с серой, смолой, сахаром и гуммиарабиком (смола акации, вязкое клеящее вещество) наносился на деревянную палочку, и при соприкосновении с концентрированной серной кислотой происходило зажигание, иногда носившее взрывной характер.
Химик Вагеманн из Тюбингена использовал в 1806 году изобретение Шанселя, но добавил к серной кислотекусочки асбеста для замедления процесса горения. Созданная им в Берлине фабрика была первым крупным производством по изготовлению зажигательных устройств. В 1813 году в Вене была зарегистрирована первая в Австро-Венгрии спичечная мануфактура Mahliardа и Wikа по производству так называемых химических спичек. Подобными химическими спичками пользовался Чарлз Дарвин, раскусывая с риском обжечься ампулу с кислотой.
Первые спички
В 1832 году в Вене были изобретены «сухие спички». Химик Леонард Тревани покрыл головку деревянной соломки смесью бертолетовой соли с серой и клеем, зажигались эти спички трением о шероховатую поверхность; однако иногда головка воспламенялась со взрывом.
Изобретателем первых фосфорных спичек стал юный француз Шарль Сориа. В 1831 году девятнадцатилетний экспериментатор к смеси бертолетовой соли с серой для ослабления ее взрывчатых свойств добавил белый фосфор. Температура воспламенения таких спичек оказалась небольшой - 30°С. Сориа попытался получить патент, но у него не оказалось денег для его регистрации, так что спустя год фосфорные спички были созданы вновь немецким химиком Я. Каммерером.
В Россию первые фосфорные спички были привезены в 1836 году, стоили они дорого - рубль серебром за сотню. Первая отечественная фабрика по производству спичек построена в Петербурге в 1837 году, а в 1842 году в одной Петербургской губернии существовало 9 спичечных фабрик, ежедневно производивших 10 миллионов спичек. Цена на спички резко снизилась до 3-5 копеек медью за сто штук.
К середине XIX века производство спичек в России стало носить характер кустарного промысла, поскольку было обнаружено, что спички в значительном количестве могут быть изготовлены и в домашних условиях. Однако легкая воспламеняемость фосфора приводила к пожарам. При перевозке спички нередко загорались от трения. На пути спичечных обозов полыхали пожары: обезумевшие лошади с горящими повозками приносили немало бед.
В 1848 году последовал указ Николая I изготавливать спички только в столицах и упаковывать их в жестяные банки. Из-за ядовитости белого фосфора работа на спичечных фабриках грозила рабочим фосфорным некрозом, вызывавшем, в частности, воспаление и кровотечение десен.
Безопасные спички
Промышленное производство первых безопасных спичек было начато в Швеции в 1855 году Йоханом Лундстремом и стало возможным благодаря открытию в 1844 австрийским химиком Антоном фон Шроттером (Anton von Schrotter, 1802-1875) неядовитого аморфного фосфора. Головка безопасных спичек содержала не все вещества, необходимые для воспламенения: аморфный (красный) фосфор наносился на стенку спичечной коробки. Поэтому спичка не могла зажечься случайно. В состав головки входил хлорат калия в смеси с клеем, гуммиарабиком, толченым стеклом и диоксидом марганца. Такие спички уже не приносили вреда здоровью, легко зажигались о заранее приготовленную поверхность и практически не самовоспламенялись. В том же 1855 году спички Лундстрема были удостоены медали на Всемирной выставке в Париже.
Современные деревянные спички изготовляются двумя способами: шпоновом способом (для спичек квадратного сечения) и штамповом (для спичек круглого сечения). Небольшие осиновые или сосновые чурки либо щепятся, либо штампуются спичечной машиной. Спички последовательно проходят через пять ванн, в которых производится общая пропитка противопожарным раствором, на один конец спички наносится грунтовой слой парафина для воспламенения древесины от спичечной головки, поверх него наносится слой, образующий головку, на кончик головки наносится второй слой, головка еще опрыскивается упрочняющим раствором, защищающим ее от атмосферных воздействий. Современная спичечная машина (длиной 18 метров и высотой 7,5 метра) производит до 10 миллионов спичек за восьмичасовую смену.
Спица самогарная
«Спичка» происходит от формы множественного числа слова «спица» (заострённая деревянная палочка). Изначально это слово обозначало деревянные обувные гвозди, в этом значении «спички» до сих пор существует в ряде диалектов. Спички, использовавшиеся для извлечения огня, поначалу назывались «зажигательные (или самогарные) спички».
В России 99% всех выпускаемых спичек - осиновые тёрочные спички. Тёрочные спички различного типа являются основным видом спичек во всем мире. Бестёрочные (сесквисульфидные) спички были изобретены в 1898 году французскими химиками Савеном и Каеном и производятся, в основном, в англоязычных странах, главным образом, для армейских нужд. Основой довольно сложной композиции головки являются неядовитый сесквисульфид фосфора и бертолетова соль.
Специальные типы спичек
Штормовые (охотничьи) - горящие на ветру, в сырости и под дождем, они помогут быстро разжечь костер в любую погоду, не гаснут после полного погружения в воду, некоторые виды штормовых спичек горят несколько минут и не боятся влаги и ветра.
Термические - развивающие при горении более высокую температуру и дающие при сгорании головки большее количество тепла.
Сигнальные - дающие при горении цветное пламя.
Фотографические - дающие мгновенную яркую вспышку, используемую при фотографировании.
Каминные спички - спички с двуслойной головкой, зажигающиеся о любую твердую поверхность, были запатентованы Ф.Фарнемом в 1888 году, но их промышленное производство началось лишь в 1905-м. Головка таких спичек состояла из хлората калия, клея, канифоли, чистого гипса, белого и цветного пигментов и небольшого количества фосфора. Слой на кончике же головки, который наносился вторым маканием, содержал фосфор, клей, кремень, гипс, оксид цинка и красящее вещество. Спички зажигались бесшумно, причем была полностью исключена возможность отлета горящей головки.
Спички для сигар и трубок - с удлиненной палочкой и укрупненной серной головкой.
Картонные спичечные книжечки - патент на них, выданный Джеймсу Пусси в 1892 году, был приобретен в 1894-м компанией Diamond Match. Cпичечные книжечки раздаются бесплатно в гостиницах, ресторанах, табачных магазинах.
Устройство
Масса спичечной головки на 60% состоит из бертолетовой соли, а также из горючих веществ - серы или сульфидов металлов. Чтобы воспламенение головки происходил медленно и равномерно, без взрыва, к массе добавляют так называемые наполнители - стеклянный порошок или оксид железа. Связующим материалом является клей. Основной компонент покрытия терки - красный фосфор. К нему добавляют оксид марганца, толчёное стекло и клей. При трении головки о шкурку в точке их соприкосновения красный фосфор загорается благодаря кислороду бертоллетовой соли, то есть огонь первоначально возникает в шкурке и поджигает головку спички. В ней вспыхивает сера или сульфид, опять же за счёт кислорода бертолетовой соли. А уже затем загорается дерево.
Изготовление
Спички изготавливаются в соответствии с ГОСТ 1820-2001. Спичечная соломка во избежание её тления пропитывается 1,5%-ным раствором ортофосфорной кислоты, а затем парафинируется (окунанием в расплавленный парафин).
Состав головки спички: бертолетова соль - 46,5 %, хромпик - 1,5 %, сера - 4,2 %, сурик - 15,3 %, белила цинковые - 3,8 %, стекло молотое - 17,2 %, клей костяной - 11,5 %.
Состав «тёрки»: красный фосфор - 30,8 %, трёхсернистая сурьма - 41,8 %, сурик - 12,8 %, мел - 2,6 %, белила цинковые - 1,5 %, стекло молотое - 3,8 %, клей костяной - 6,7 %.
С тех пор, как Прометей подарил людям огонь, перед человечеством возникла задача извлекать полученный дар именно тогда, когда это необходимо. В древние времена эта задача решалась терпеливым трением сухих деревяшек друг об друга, позднее — кремневым огнивом. Затем появились обмазанные серой щепки, но еще не как средство добывания огня, а только как растопка — для их зажигания нужен был огонь. Первые упоминания о таких щепках относятся к X веку (Китай). Впрочем, примитивные спички возгорались от малейшей искры, и это было так удобно для зажигания ламп, что китайский поэт Тао Гу назвал их в своей книге «светоносными слугами».
История спичек как средства добывания огня началась с открытия фосфора в 1669 году алхимиком Брандтом. В 1680 году ирландский физик Роберт Бойль (тот самый, чьим именем назван закон Бойля-Мариотта) покрыл фосфором полоску бумаги и, чиркая по ней деревянной спичкой с серной головкой, получил огонь… но не придал этому никакого значения. В результате изобретение спичек запоздало более чем на век — до 1805 года, когда французский химик Жан Шансель предложил свою версию спички с головкой из смеси серы, хлорида калия и сахара. В комплекте прилагалась бутылочка с серной кислотой, куда надо было окунать спички, чтобы зажечь их.
До недавних пор коробок спичек был совершенно необходимым предметом в каждом без исключения доме.
В 1826 году британский аптекарь Джон Уокер изобрел первые спички, зажигаемые с помощью трения. Спичечную головку он изготавливал из смеси серы, хлората калия, сахара и сульфида сурьмы, а зажигание производил чирканьем по наждачной бумаге. Правда, горели спички Уокера неустойчиво, разбрасывая горящую смесь, что часто приводило к пожарам, и поэтому во Франции и Германии их продажу запретили. А в 1830-м французский химик Шарль Заурия заменил сульфид сурьмы на белый фосфор.
Горели такие спички отлично, зажигались одним движением головки по любой шершавой поверхности, но… запах горящего и разбрызгивающегося вокруг белого фосфора был ужасен. К тому же белый фосфор оказался очень токсичным — «фосфорный некроз» быстро стал профессиональной болезнью работников спичечных фабрик. В одной упаковке спичек в то время содержалась смертельная доза белого фосфора, и суициды с помощью проглоченных спичечных головок стали распространенным явлением.
Замену токсичному и огнеопасному белому фосфору было найти нелегко. Это смог сделать шведский химик Густав Эрик Паш, который в 1844 году понял одну простую вещь: если спичка загорается при механическом контакте серы и фосфора, вовсе не обязательно помещать фосфор в спичечную головку — достаточно нанести его на шершавую поверхность, о которую чиркают! Это решение вместе с подоспевшим как раз вовремя открытием красного фосфора (который, в отличие от белого, не воспламеняется на воздухе и гораздо менее токсичен) и легло в основу первых по‑настоящему безопасных спичек. А в 1845 году два других шведа — братья Йохан и Карл Лундстрёмы — основали компанию, которая сделала безопасные спички массовым продуктом, а название «шведские спички» — именем нарицательным.
От простой маленькой палочки мгновенно рождается огонек. Но в том-то и дело, что спичка совсем не простая палочка, а палочка с секретом. А секрет ее в маленькой коричневой головке. Чиркнул коричневой головкой о коробок – вспыхнуло пламя.
Попробуй потереть ладошку о ладошку. Чувствуешь, как стало тепло твоим ладоням? Вот так и спичка. Ей тоже становится тепло от трения, даже жарко.
Но чтобы вспыхнуло дерево, этого тепла мало. Зато горючей головке вполне достаточно. Она загорается даже от небольшого нагревания. Поэтому спичку не нужно долго тереть о коробок, достаточно просто чиркнуть, и она раз – и вспыхнула. А потом от головки загорается деревянная палочка.
Когда появились спички
Спички придумали около 200 лет назад. В 1833 году была построена первая спичечная фабрика. До этого времени люди добывали огонь по-другому.
Первая зажигалка
В стародавние времена многие люди носили с собой в кармане железку – огниво, твердый камень – кремень и фитилек – трут. Чирк-чирк огнивом о кремень. Еще раз, еще, еще и еще… Искры так и сыпались. Наконец, удачливая искорка поджигает трут и он начинает тлеть. Чем не зажигалка? Только вместо одного-единственного предмета, как сейчас, древняя зажигалка состояла из трех предметов. В зажигалке тоже есть камешек, кусочек стали — колесико, есть и трут – фитилек, пропитанный бензином.
Спичка – тоже зажигалка
И спичка – тоже зажигалка. Маленькая,тоненькая, очень удобная зажигалка. Она тоже вспыхивает от трения. Шероховатый бочок коробки – ее огниво. А горючая головка – одновременно и кремень, и трут.
Высекать огонь – очень тяжелое дело. Люди все время придумывали разные приспособления для добывания огня. Но какую бы хитрость люди не придумывали, стараясь развести огонь, непременным условием для получения огня всегда было трение.
На первых порах спички были вредные и опасные:
- зажигались только от едкой кислоты;
- головки других надо было прежде обязательно раздавить особыми щипчикам;
- третьи же спички вовсе походили на крошечные бомбочки. Они не загорались, а взрывались с треском. Это фосфорные спички. При загорании образовывался ядовитый сернистый газ;
- одно время в качестве спичек использовались огромные и сложные стеклянные приборы. Приборы были очень дорогие и неудобные в эксплуатации, к тому же все эти спички сильно дымили…
Совсем недавно, около 100 лет назад, были изобретены «шведские» спички, которыми мы пользуемся и в наши дни. Это самые безопасные и дешевые спички из всех придуманных человеком. Вот такая история создания спичек.
Разновидности спичек
Путешественники, геологи, альпинисты берут с собой в поход сигнальные спички. Каждая горит маленьким факелом. Он яркий и горит разноцветным факелом: красным, синим, зеленым, желтым. Издалека видно.
У моряков есть в запасе громадные ветровые спичищи. Их сильное пламя не гаснет даже на буйном морском ветру.
Во время Великой Отечественной войны у наших солдат были огромные запальные спички. Ими поджигали бутылки с горючей смесью.
Вот сколько пользы от спички! Она и газовую плиту зажжет, и костер в поле разведет, и сигнал подаст, и танк врага уничтожит. Спичка в хороших руках сделает множество добрых дел. Но если вдруг она попадет в плохие руки, то несчастий не оберешься. В связи с этим необходимо объяснять детям, как опасны игры со спичками.
Самая большая спичка в мире
21 августа 2004 года в Эстонии была изготовлена и зажжена самая длинная спичка в мире. Она в 20 000 раз крупнее нашей обычной спички. Ее длина более 6 метров. Поднимал спичку грузовой подъемник.
А было время, когда простые спички еще не придумали. Чтобы согреться у костра или сварить мясо, нужен огонь. Но где его взять? А гроза на что? Молния зажигает дерево, вот тебе и огонь. Бери тлеющую головешку, неси домой, в пещеру и разводи там костер. Люди хранили этот «небесный огонь» как самое ценное сокровище, никогда не давали ему погаснуть. А потом научились добывать огонь и без грозы. Возьмут сухую дощечку потверже, сухую палочку покрепче, траву посуше. Вставят палочку в ложбинку дощечки – и принимаются изо всех сил вращать в ладонях. Семь потов прольют, пока трава начнет тлеть. Дальше легче: подуют – вспыхнет пламенем.
Первобытный человек огонь добывал трением. Он вращал с помощью ремня палочку, поставленную на кусок сухого дерева. Для того чтобы дерево вспыхнуло, его надо сильно нагреть. То есть и для получения огня надо очень долго и сильно тереть одну палочку о другую. И как же легко и просто стало развести огонь в наши дни благодаря изобретению спички!
Речь сегодня об обыкновенных спичках. Так просто, казалось бы, но ведь люди очень долго шли к их нынешнему виду. До появления спичек люди были вынуждены находить всевозможные пути для добывания огня. Основным издавна было трение дерева друг о друга, при длительной работе появлялся огонь. Также можно было воспламенить сухую траву или бумагу солнечным лучом через подобие линзы или стекло, выбивать искры кремнием или другими подобными камнями. Потом важно было сохранить огонь и поддерживать его. Для этого часто использовали кусочки угля.
Первые в мире спички – спички-маканки
И только в конце XVIII века всё изменилось. Клод Бертолле, французский химик, в результате экспериментов добыл субстанцию, которую в его честь позже назвали бертолетовой солью. В результате в 1805 году в Европе люди увидели так называемые спички-“маканки”. Это были тонкие лучины с головками, которые были смазаны бертолетовой солью. Их зажигали после обмакивания в раствор концентрированной серной кислоты.
Спички с бертолетовой солью изготавливаемые на фабрике
А вот первые настоящие спички, не требовавшие макания, появились благодаря английскому химику и аптекарю Джону Уокеру. В 1827 году он установил, что если на кончик деревянной палочки нанести смесь из сульфида сурьмы, бертолетовой соли и гуммиарабики, и затем просушить палочку на воздухе, то при трении такой получившейся спички о наждачную бумагу она без труда зажигается. То есть, уже не нужно было носить с собой бутылёк с концентрированной серной кислотой (только представьте себе). Д. Уокер создал небольшую фабрику по выпуску своих спичек. Он упаковывал их в оловянные пеналы по 100 штук в каждом. Был у таких спичек и существенный недостаток, они очень плохо пахли. Началось совершенствование спичек.
В 1830 году 19-летний французский химик Шарль Сориа изобрел фосфорные спички. Их воспламенявшаяся часть содержала в себе бертолетовую соль, фосфор и клей. Эти спички были очень удобны: им для возгорания было достаточно трения почти о любую твердую поверхность, хотя бы подошву ботинка. Спички Сориа не имели запаха, но и тут не всё было гладко. Дело в том, что эти спички были вредны для здоровья, потому что белый фосфор является ядом.
Спички приобретают современный вид
Позже, в 1855 году другой химик, Йохан Лундстром из Швеции, решил использовать красный фосфор. Он нанёс его на поверхность наждачной бумаги, но поместил уже на небольшую коробочку, а затем ввёл с состав и головки спички красный фосфор. Он безопасен для человека и проблема была решена.
Появление спичечного коробка
А в 1889 году Джошуа Пьюси придумал всем нам привычный спичечный коробок. Но его изобретение было немного непривычным для нас: зажигательная поверхность располагалась внутри коробка. Поэтому запатентовать коробок удалось американской фирме Diamond Match Company, которая расположила такую поверхность снаружи, что было, несомненно, гораздо удобнее.
Что же касается нас, то в Россию фосфорные спички впервые привезли из Европы в 1836 году, цена на них была по рублю серебром за сотню, что было тогда сравнительно дорого. А первая своя, российская спичечная фабрика была создана в Санкт-Петербурге в 1837 году.
С появлением первых спичек человечество наконец освоило способность управлять огнем, как никогда раньше. Благодаря мгновенному доступу к огню, дешевой цене, небольшому размеру и надежному использованию, спички и зажигалки обогатили нашу историю и образ жизни. Люди, которые изобрели эти чудесные устройства, были немногочисленны и далеки друг от друга, но их усилия по-прежнему запоминаются в истории как очень важные моменты, которые меняли путь общества, позволяя ему развиваться более успешно. Но историю того, когда изобрели спички, кто их изобрёл сегодня знают не многие. Эта статья призвана устранить пробел в знаниях.
Первые спички, которые когда-либо создавались, не имели возможности создавать огонь самостоятельно, но вместо этого использовались для быстрого увеличения меньших источников огня. Улавливая мельчайшую искру, китайские палочки, покрытые серой, ярко горели, что позволяло быстро формировать традиционный огонь. Однако этот метод не развидся во что-то, что можно использовать сегодня.
Хенниг Брандт
Хенниг Брандт был первым химиком (он называл себя алхимиком), который обнаружил свойства фосфора в 1669. Открыв это вещество и зарегистрировав его свойства, он позволил будущим учёным использовать его в своих проектах и тестах. Сам Брандт был разочарован открытием фосфора, и он не стремился к его развитию, вместо этого желая найти секрет превращения различных металлов в золото.
Однако молодой парижский химик Жан Чансел был очень заинтересован в том, чтобы изобрести простой и безопасный способ производства деревянных спичек. В 1805 году он придумал метод, позволяющий вызвать сильную химическую реакцию, создающую огонь. Для реакции необходимо было окунать деревянную палочку, которая была покрыта смесью хлората калия, серы, сахара и резины в бутылку из асбеста, которая наполнялась серной кислотой. Несмотря на то, что его опасное и токсичное изобретение не нашло большого коммерческого использования, оно открыло двери для других изобретателей, чтобы активизироваться и попытаться найти более химически приемлемое решение проблемы усовершенствования спичек.
Это решение пришло от Джона Уокера, английского химика и аптекаря, который в 1826 году придумал серные спички. Он объединил смесь серы и других материалов, которые покрывали деревянную палочку и прочную бумагу, покрытую фосфором. Чирканув спичкой между сложенной бумагой, сера зажглась и палочка загорелась. В течение следующих нескольких лет ему удалось продать многочисленные спички этого дизайна, но стало очевидно, что его химическая формула не подходит для широкого использования. Спички, изобретённые Уокером, выгорая, оставляли после себя неприятный сернистый газ, при этом при горении из них вылетал целый сноп искр, а длинной они были почти в метр (90 см). Серый наконечник палочки часто горел так сильно, что ему удавалось отсоединиться от палочки, поджигая ковры и платья людей, которые его использовали.
Джон Уокер
Изобретение не принесло Уокеру ни денег не известности. Он не хотел патентовать свои серные спички, хотя даже Майкл Фарадей убеждал его это сделать, но нашёлся находчивы паренёк Сэмюэл Джонс, который сумел увидеть, что здесь можно неплохо заработать. Он присутствовал на демонстрациях Уокера и на их основе создал свои спички, которые назвал «люциферчики» и стал их продавать. Спички, при всех их недостатках, пользовались успехом. Их упаковывали в пеналы из олова по 100 штук в каждом.
Спички «люциферчики»
Еще одно большое усовершенствование в истории спичек произошло благодаря подвигам Чарльза Сауриа, химика, который первым сумел внедрить смешанный белый фосфор в индустрии спичек. Несмотря на то, что его смесь, созданная в 1830-х годах, была невероятно сильной и легко воспламенялась (даже самовоспламенялась), токсичность белого фосфора вызывала возмущение людей и правительственных чиновников, которые после нескольких десятилетий использования объявили его запрещенным. Доходило до того, что рабочие спичечных фабрик приобретали некроз костных тканей. В те времена суицидники даже придумали способ, как можно быстро покончить с собой, они просто съедали несколько головок от форсорных спичек Сауриа.
Чарльз Сауриа
Создателем самого популярного дизайна спичек является швед Густаф Эрик Паш (1788-1862), которому совместно с Йоханом Эдвардом Лундстремом удалось создать безопасный дизайн — простая в использовании, дешевая и нетоксичная спичка, которая не имела способности самовоспламенения. Поместив покрытие из фосфора в отдельное место, маленькие спички с их знаменитыми красными головками мгновенно поразили весь мир.
Шведские спички
Ежегодно используется более 500 миллиардов спичек, что было бы невозможно без усилий и изобретательности всех этих учёных из нашего прошлого.
На видео ниже вы можете посмотреть, как производят современные спички:
На это видео детально объяснено и показано, как происходит реакция горения спички:
Также из спичек получаются красивые огненные домино:
