Натрий для капитана Немо - КАК ПОЛУЧИТЬ?!

Честно признаюсь, лично меня этот вопрос интересовал с детства. Тем, кто не в курсе или подзабыл, напомню:

— В природе существует могущественная сила, послушная, простая в обращении. Она применима в самых различных случаях, и на моем корабле все подчинено ей. От нее исходит все! Она освещает, отапливает, приводит в движение машины. Эта сила — электрическая энергия!

— Электрическая энергия? — удивленно воскликнул я.

И далее капитан Немо поясняет профессору Аронаксу:

— Вам известен состав морской воды. На тысячу граммов приходится девяносто шесть с половиною процентов чистой воды, два и две трети процента хлористого натрия; далее в небольшом количестве хлористый магний и хлористый кальций, бромистый магний, сернокислый магний, сульфат и углекальциевая соль. Вы видите, что хлористый натрий содержится в морской воде в значительном количестве. Вот этот-то натрий я выделяю из морской воды и питаю им свои элементы.

— Хлористым натрием?

— Да, сударь. В соединении с ртутью он образует амальгаму, заменяющую цинк в элементах Бунзена. Ртуть в элементах не разлагается. Расходуется только натрий, а его мне поставляет море. И надо сказать, что, помимо всего, натриевые элементы по крайней мере в два раза сильнее цинковых.

О том, что такое бунзеновские батареи, и что потребовалось бы для них, кроме амальгамы натрия я напишу позже, а сейчас отметим, что сырьём для капитана Немо служит раствор хлористого натрия. А получить нужно металлический. Как?

— Поэтому-то, господин профессор, я не извлекаю натрий электролитическим способом и пользуюсь для этого энергией каменного угля.

— Каменного угля?

— Скажем, морского угля, если вам угодно, — отвечал капитан Немо.

Вот отсюда мы и оттолкнёмся!

1) Итак, сначала нужно выделить хлористый натрий из морской воды. Как?  О, этот процесс известен человечеству многие тысячи лет. Простым выпариванием, благо каменный уголь - хорошее топливо, особенно если у вас есть вентиляторы. и дымососы, работающие на электричестве. Маленькая тонкость: помимо натрия в воде есть соли магния и кальция. Но и их нетрудно отделить, добавив чуток соды. Пройдут реакции:

Na2CO3 + CaCl2 = 2 NaCl + CaCO3   и  Na2CO3 + MgCl2 = 2 NaCl + MgCO3, дальше остаётся только отфильтровать, а делать это всё равно придётся, чтобы избавиться от органики, которой в морской воде много.

2) Хорошо, но как с помощью угля получить натрий?!  В школе учат, что натрий - очень активный металл, легко окисляется на воздухе, поэтому даже хранить его стоит под слоем керосина. Оказывается, капитан Немо мог знать ответ.

Реакция угля и соды, мел в реакции не участвует, он нужен как "балластное вещество", поэтому его можно использовать повторно. К недостаткам реакции относится:

- низкий выход (не выше 40%)

- быстрое прогорание железных трубок (поэтому вряд ли капитан Немо смог бы долго использовать установку)

- высокая взрыво-пожароопасность процесса

- пары натрия нужно конденсировать  в керосине или бензине, что само по себе тоже тот ещё "цирковой номер".  Да и бензин с керосином при этом будут подвергаться пиролизу, т.е. расходоваться.

3) Но главный вопрос: как получить соду, если у нас есть поваренная соль и каменный уголь?

На самом деле, капитан Немо вполне мог бы получить соду из золы водорослей. Самый древний способ.  И вполне себе "из моря". Но есть способ, более точно подходящий под описание. 

В 1861 году бельгийский инженер-химик Эрнест Сольве запатентовал метод производства соды, который используется и по сей день:

В насыщенный раствор хлорида натрия пропускают эквимолярные количества газообразных аммиака и диоксида углерода:

NH3+CO2+H2O+NaCl → NaHCO3+NH4Cl

Выпавший остаток малорастворимого (9,6 г на 100 г воды при 20 °C) гидрокарбоната натрия отфильтровывают и нагревают до 140—160 °C, при этом он переходит в карбонат натрия:

2 NaHCO3 → Na2CO3+H2O+CO2↑

Образовавшийся CO2 возвращают в производственный цикл. Хлорид аммония NH4Cl обрабатывают гидроксидом кальция Ca(OH)2, полученный NH3 также возвращают в производственный цикл:

2 NH4Cl+Ca(OH)2 → CaCl2+2NH3+2H2O

Таким образом, неожиданно выясняем, что для процесса нужна гашеная известь, она расходуется. Как, впрочем, и керосин (бензин) и железные трубки... Да и аммиак потихоньку улетучивается.  Так что безотходного процесса, к сожалению, у капитана Немо получиться не могло! Да и свою команду надо было превратить в квалифицированных работников хим. предприятия. 

"Но любим мы его (Жюля Верна) не за это!"

А за то, что он дарил мечту и веру в силу науки многим поколениям