Kyselina v zemském ráji

Našince zahřeje u srdce, když jeho krajané dosáhnou něčeho, co naší zemi dělá dobré jméno. Dnes jsou to mikroskopy, nákladní a osobní automobily. Cestou do minulosti najdeme mnoho úspěchů české vědy. Jeden z nich ale vybočuje: více než stoleté období světové dominance ve výrobě kyseliny sírové.

Železné hory oplývají mnoha minerály, patrně nejvýznamnější jsou pyrity (kyzy; obr. 1). Lesklý nažloutlý vzhled jejich krystalů ve středověku lákal alchymisty, kteří na dvoře císaře Rudolfa II. zkoumali, jak je přeměnit ve zlato. Pokusy přes veškerou snahu ztroskotaly. Pochopitelně, vždyť z chemického hlediska jde o sloučeninu dvou atomů síry s jedním atomem železa – disulfid železnatý (FeS₂). Na materiál pro výrobu zlaťáků to nebylo ani náhodou, a tak získal pyrit hanlivé názvy jako kočičí nebo bláznovo zlato.

Jedním z míst, kde se kyzy v podhůří Železných hor od středověku dobývaly, je i neveliká vesnice Lukavice poblíž Chrudimi. Aby mohli zdejší metalurgové tavit železo, havíři zprvu těžili „železný klobouk“ vystupující na povrch, což bylo místo s výskytem snadno dostupné zvětralé formy pyritu. Materiál, zvaný limonit nebo hnědel, obsahoval zpravidla jen 48–60 % železa.

Minerál, který zrodil fenomenální stoletý světový úspěch české kyseliny sírové, pyrit. Jeho název vychází z řeckého slova oheň, protože z něj po úderu odletují jiskry a je cítit zápach síry. Přestože pyrit není kujný, staroegyptští řemeslníci ho používali k výrobě šperků. Od zlata, kterému se podobá, jej lze odlišit jednoduše pomocí vrypu, který zůstane černý. Snímek iStock.com, AndreasKermann

Na hlubinnou těžbu pyritů přešli v Lukavici nejpozději roku 1609, ke kterému se vztahuje první písemná zmínka o dolování a zpracování pyritu. Ukázalo se totiž, že tento minerál má velký význam i pro svou druhou složku – síru. V neklidných dobách třicetileté války po ní rostla poptávka především kvůli potřebě vyrábět dostatek černého střelného prachu, jehož je síra důležitou součástí (jde o směs síry, dřevěného uhlí a draselného ledku).

Vzestup a pád výroby dýmavé kyseliny sírové odrážejí vývoj těžby vitriolové břidlice na Plzeňsku. Příčinou útlumu po roce 1875 bylo rozšíření levnějšího způsobu výroby kyseliny sírové katalytickou metodou. Zdroj dat grafu Fencl F.: Z historie dolování vitriolové břidlice v povodí řeky Berounky a jejích přítoků. Sborník Muzea okresu Plzeň-sever, Kralovice, s. 46–67, 1977.Zdroj dat grafu Fencl F.: Z historie dolování vitriolové břidlice v povodí řeky Berounky a jejích přítoků. Sborník Muzea okresu Plzeň-sever, Kralovice, s. 46–67, 1977.

Válečná vřava třicetileté války utichla, zájem o síru opadl a s lukavickými pyritovými doly to šlo z kopce. Roku 1703 byl jejich provoz tak nevýnosný, že je majitel panství pronajal, což několikrát zopakoval, než roku 1732 skončila továrna v rukou rodu Auerspergů. Kníže Jan Adam Auersperg začal zvát nejlepší důlní mistry z Kutné Hory, vzdálené 90 km, z Jáchymova (260 km) či ze středoněmeckého pohoří Harz (420 km). Postupně se provoz rozrostl až na 300 pracovníků, mezi nimiž bylo i osm chemiků ve výzkumné laboratoři, jež byla na svou dobu unikátní. Kvůli jejich potřebě laboratorního skla tu vznikla i sklárna a lukavické závody se postupně staly největší chemickou továrnou v habsburské monarchii, vynášející svým majitelům počátkem 19. století každý rok až 220 000 zlatých. Ale to už moc předbíhám. Zatím ještě nedošlo k objevu, který měl osud lukavické továrny velmi zásadně proměnit.

Od podivné tekutiny k vitriolu

V první polovině 18. století byla hlavním výrobkem lukavické huti síra. Získávala se pálením pyritu v žáruvzdorných kameninových nádobách (retortách), ve kterých zahřátím sublimovala a jímala se ve vodě. Výpalky, které po pálení pyritu zůstávaly, se jako nepotřebný materiál hromadily na nesčetných haldách, obklopujících Lukavici. A tehdy si Jan Čížek, horní správce zdejší manufaktury, povšiml, že po každém vydatnějším dešti vytéká z hald podivná tekutina, z níž se po odpaření na slunci tvoří krystaly. Zkoumání v laboratoři brzy ukázalo, že jde o „vitriolový kámen“ – zelenou skalici (jinak železnatou sůl kyseliny sírové, síran železnatý, chemicky FeSO₄ · 7H₂O, pozn. red.). Psal se rok 1778 a zlomová událost přímo odstartovala skutečnou průmyslovou chemickou výrobu kyseliny sírové vysokoteplotním ohřevem zelené skalice, tzv. kalcinací. Při ní několikanásobnou destilací vznikal oxid sírový (SO₃), jehož jímáním ve zředěné kyselině sírové vznikala vysoce koncentrovaná až dýmavá kyselina sírová, která se stala celosvětově známým pojmem pod názvem „česká“.