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| author | nfenwick <nfenwick@pglaf.org> | 2025-03-20 06:21:04 -0700 |
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| committer | nfenwick <nfenwick@pglaf.org> | 2025-03-20 06:21:04 -0700 |
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Typographische Fehler +wurden stillschweigend korrigiert. Ungewöhnliche und heute nicht mehr +verwendete Schreibweisen bleiben gegenüber dem Original unverändert; +fremdsprachliche Ausdrücke wurden nicht korrigiert.</p> + +<p class="p0 hidehtml">Abhängig von der im jeweiligen Lesegerät installierten +Schriftart können die im Original <em class="gesperrt">gesperrt</em> +gedruckten Passagen gesperrt, in serifenloser Schrift, oder aber sowohl +serifenlos als auch gesperrt erscheinen.</p> + +</div> + +<figure class="figcenter illowe32 break-before x-ebookmaker-drop" id="cover"> + <img class="w100" src="images/cover.jpg" alt=""> + <figcaption class="caption mbot3"><span class="u">Original-Einband</span></figcaption> +</figure> + +<h1 class="break-before">Chemische<br> +Unterhaltungen</h1> + +<p class="center mtop3">Von</p> + +<p class="s3 center"><b>Ludwig Wunder</b></p> + +<p class="center">in Sendelbach bei Lohr a. M.</p> + +<p class="s4 center mtop3">Mit 52 Abbildungen</p> + +<p class="s3 center mtop3"><b>Verlag Peter J. Oestergaard</b><br> + +<span class="s6">Berlin-Schöneberg</span></p> + +<p class="s5 center padtop5 break-before"><em class="gesperrt">Alle Rechte</em>, +insbesondere das Recht der<br> +Übersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten.</p> + +<p class="s5 center">== Nachdruck wird gerichtlich verfolgt. ==</p> + +<p class="s5 center"><span class="antiqua">Copyright by<br> +Peter J. Oestergaard Verlag,<br> +Berlin-Schöneberg.</span></p> + +<p class="s6 center padtop5">8955. Berliner Buch- und Kunstdruckerei, +G. m. b. H., Berlin W. 35–Zossen.</p> + +<div class="chapter"> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_3">[S. 3]</span></p> + +<h2 class="nobreak" id="Inhalt">Inhalt.</h2> + +</div> + +<table class="toc"> + <tr> + <td class="vat"> + <div class="right">1.</div> + </td> + <td class="vat"> + <div class="left">Wie man chemische Kenntnisse erwirbt (ein Brief)</div> + </td> + <td class="vab"> + <div class="right"><a href="#1_Wie_man_chemische_Kenntnisse_erwirbt">7</a></div> + </td> + </tr> + <tr> + <td class="vat"> + <div class="right">2.</div> + </td> + <td class="vat"> + <div class="left">Was ein Chemiker sich unter einer Verbrennung vorstellt</div> + </td> + <td class="vab"> + <div class="right"><a href="#2_Was_ein_Chemiker_sich_unter_einer_Verbrennung_vorstellt">10</a></div> + </td> + </tr> + <tr> + <td class="vat"> + <div class="right">3.</div> + </td> + <td class="vat"> + <div class="left">Über die Unterschiede zwischen chemischen und physikalischen + Vorgängen (ein Brief)</div> + </td> + <td class="vab"> + <div class="right"><a href="#3_UEber_die_Unterschiede_zwischen_chemischen_und_physikalischen">22</a></div> + </td> + </tr> + <tr> + <td class="vat"> + <div class="right">4.</div> + </td> + <td class="vat"> + <div class="left">Atom und Molekül (ein Gespräch)</div> + </td> + <td class="vab"> + <div class="right"><a href="#4_Atom_und_Molekuel">28</a></div> + </td> + </tr> + <tr> + <td class="vat"> + <div class="right">5.</div> + </td> + <td class="vat"> + <div class="left">Die Wärmeänderung bei chemischen Vorgängen</div> + </td> + <td class="vab"> + <div class="right"><a href="#5_Die_Waermeaenderungen_bei_chemischen_Vorgaengen">39</a></div> + </td> + </tr> + <tr> + <td class="vat"> + <div class="right">6.</div> + </td> + <td class="vat"> + <div class="left">Säuren, Basen und Salze (ein Gespräch)</div> + </td> + <td class="vab"> + <div class="right"><a href="#6_Saeuren_Basen_und_Salze">48</a></div> + </td> + </tr> + <tr> + <td class="vat"> + <div class="right">7.</div> + </td> + <td class="vat"> + <div class="left">Die Salpetersäure und was man daraus macht</div> + </td> + <td class="vab"> + <div class="right"><a href="#7_Die_Salpetersaeure_und_was_man_daraus_macht">58</a></div> + </td> + </tr> + <tr> + <td class="vat"> + <div class="right">8.</div> + </td> + <td class="vat"> + <div class="left">Kohlehydrate und Alkohol</div> + </td> + <td class="vab"> + <div class="right"><a href="#8_Kohlehydrate_und_Alkohol">68</a></div> + </td> + </tr> + <tr> + <td class="vat"> + <div class="right">9.</div> + </td> + <td class="vat"> + <div class="left">Brennstoffe</div> + </td> + <td class="vab"> + <div class="right"><a href="#9_Brennstoffe">84</a></div> + </td> + </tr> + <tr> + <td class="vat"> + <div class="right">10.</div> + </td> + <td class="vat"> + <div class="left">Fette, Öle, Seifen und Kitte</div> + </td> + <td class="vab"> + <div class="right"><a href="#10_Fette_OEle_Seifen_und_Kitte">111</a></div> + </td> + </tr> + <tr> + <td class="vat"> + <div class="right">11.</div> + </td> + <td class="vat"> + <div class="left">Die größte chemische Fabrik der Welt (ein Gespräch)</div> + </td> + <td class="vab"> + <div class="right"><a href="#11_Die_groesste_chemische_Fabrik_der_Welt">123</a></div> + </td> + </tr> + <tr> + <td class="vat"> + <div class="right">12.</div> + </td> + <td class="vat"> + <div class="left">Das periodische System der Elemente (ein Gespräch)</div> + </td> + <td class="vab"> + <div class="right"><a href="#12_Das_periodische_System_der_Elemente">144</a></div> + </td> + </tr> +</table> + +<div class="chapter"> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_5">[S. 5]</span></p> + +<h2 class="nobreak" id="Vorwort">Vorwort.</h2> + +</div> + +<p>Dieses Buch bedarf einer kurzen Erläuterung; nicht sowohl wegen seines +Inhalts (von dem ich mit der Eitelkeit des Verfassers hoffe, daß er +für sich selbst spricht), als vielmehr wegen seiner Darstellung. Denn +ich habe in zwei Kapiteln die Briefform und in vier Kapiteln die +noch subjektivere Form des Zwiegesprächs angewendet, und dies gerade +bei solchen Stoffen, die unzweifelhaft schwieriger zu erklären sind +als der übrige Inhalt. Ich hoffe nicht, daß mir jemand daraus den +Vorwurf schmiedet, ich wolle den Ernst der Wissenschaft durch eine +theatermäßige Spielerei profanieren; aber vielleicht ist es doch gut, +die Gründe zu nennen, warum ich diese uralte, von den griechischen +Philosophen geübte, von unseren eigenen Vorfahren bis vor 100 Jahren +viel gepflegte Darstellungsform wieder aufgreife. Wer immer sich mit +der Kunst der volkstümlichen Darstellung befaßt hat, der wird zugeben +müssen, daß das eigentliche Wesen alles Erklärens darin beruht, daß +man die <em class="gesperrt">Gegensätze</em> betont und heraushebt; gerade, wie man eine +mathematische Formel oft dadurch am besten begreift, daß man für die +veränderliche Größe die gegensätzlichen Grenzwerte Null und Unendlich +einsetzt. Für die Betonung der Gegensätze eignet sich nun nach +meinen Erfahrungen die Form des Zwiegesprächs ganz außerordentlich; +sie schneidet mit Messerschärfe die Gegensätze heraus und rundet +so überraschend schnell alle Begriffe, auch solche, über die man +sonst wohl lange vergeblich reden könnte. Freilich ist es<span class="pagenum" id="Seite_6">[S. 6]</span> nicht +immer leicht, Klippen zu vermeiden, die den Fragensteller als bloßen +Statisten erscheinen lassen könnten, oder die darin bestehen, daß der +Fragende alle Schwierigkeiten des Stoffes geschickt umgeht, und so zwar +leichte, aber den Leser wenig befriedigende Antworten erhält. Der Leser +wird zweifellos selbst am besten beurteilen können, wieweit es mir +gelungen ist, diese Fehler zu vermeiden.</p> + +<p><em class="gesperrt">Sendelbach bei Lohr a. M.</em></p> + +<p class="s4 right mright2 mtop1"><b>L. Wunder.</b></p> + +<div class="chapter"> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_7">[S. 7]</span></p> + +<h2 class="nobreak" id="1_Wie_man_chemische_Kenntnisse_erwirbt">1. Wie man chemische +Kenntnisse erwirbt.</h2> + +</div> + +<p class="center mbot2">(Ein Brief.)</p> + + +<p class="mleft3 mbot1">Lieber Freund!</p> + +<p>Sie fragen mich, ob ein Laie, der noch niemals in Chemie unterrichtet +worden ist, imstande sei, sich durch eigene Belehrung eine richtige +Vorstellung von chemischen Vorgängen zu machen. Diese Frage darf +ich getrost bejahen. Freilich handelt es sich bei der Belehrung +in chemischen Fragen um wesentlich andere Methoden als etwa beim +Selbststudium der Geschichte. Denn Geschichte kann man zur Not allein +aus Büchern und mit Büchern lernen. Soll ich Ihnen klarmachen, warum +diese Methode für das Studium der Chemie unbrauchbar ist, so möchte +ich die Chemie mit einer modernen Fremdsprache, etwa Französisch oder +Englisch, vergleichen. Wenn Sie versuchen wollten, diese Sprachen +<em class="gesperrt">allein</em> aus Lehrbüchern zu lernen, ohne jemals sich von einem +Kundigen die Laute, Wörter und Sätze vorsprechen zu lassen und Ihr Ohr +am lebendigen Klang der Sprache zu üben, so werden Sie mir zugeben, +daß Ihre erste Unterhaltung in dieser Sprache mit einem wirklichen +Beherrscher derselben recht merkwürdig klingen müßte. <em class="gesperrt">Man muß +also mit dem Ohr Erfahrungen sammeln, um mit dem Verstand Sprachen +lernen zu können.</em> In einer ganz ähnlichen Lage befinden Sie sich, +wenn Sie die Sprache der Chemie lernen wollen: da müssen Sie die +chemischen Vorgänge aus zahlreichen Experimenten zu sich reden lassen, +um gleichsam Ihr Ohr an den Ton der chemischen Sprache zu gewöhnen, +um eine Vorstellung davon zu bekommen, was im Bereich der Chemie +möglich ist und was unmöglich ist. Das Experiment ist nicht bloß in +der Chemie, sondern in allen Naturwissenschaften die Grundlage alles +Lernens und die<span class="pagenum" id="Seite_8">[S. 8]</span> letzte, ja die einzige <em class="gesperrt">maßgebende</em> Instanz +für die Beantwortung aller Fragen. In unseren Schulen wird das noch +viel zu wenig beachtet. Dort herrscht leider auch bei zahllosen +Lehrern noch der Irrglaube, als ob man chemische Tatsachen aus +Büchern lernen könne, aus Büchern, die uns doch im besten Fall nur +zum Studium der Natur <em class="gesperrt">anregen</em> können. Hätten diese Lehrer eine +Ahnung davon, welch entsetzliche Vergewaltigung ihre unnatürliche +Lehrmethode für den Geist der Schüler bedeutet, so müßte sich ihr +Verantwortungsgefühl dagegen aufbäumen. Aber selbst wenn ihnen diese +Ahnung aufdämmern möchte, stehen ihnen noch hundert Ausflüchte offen: +die uralte scholastische Überlieferung, der Mangel an Zeit, an Geld +und Laboratoriumseinrichtungen, Arbeitsüberhäufung, ungenügende +Entschädigung für Vorbereitungsarbeit, Disziplinschwierigkeiten im +Laboratoriumsunterricht, die Gefahren und die gesetzliche Haftpflicht +des Lehrers für Unfälle usw. — Da wird wohl noch eine lange Zeit +vergehen, bis die Laboratorien unserer Schulen aus dem Stadium +des „Renommierlaboratoriums“ in das der wirklichen Arbeitsstätte +übergetreten sein werden. Und doch müssen wir unerbittlich an der +Erkenntnis festhalten, daß es kein wirkliches Lernen der chemischen +Sprache gibt, außer in jenem Zwiegespräch mit der Natur, welches durch +die <em class="gesperrt">eigene</em> Experimentiertätigkeit des Lernenden geführt wird. +Es genügt auch nicht, daß der Lernende bloß den Experimenten des +Lehrers zusieht; er muß selbst nach eigenem Ermessen Fragen an die +Natur stellen können. Denn die Experimentalvorträge des Lehrers sind +recht häufig nichts anderes als eine <span class="antiqua">pia fraus</span>, ein frommer +Betrug gegen den Schüler, der dem Lehrer meistens gar nicht voll zum +Bewußtsein kommt. Denn der Lehrer wird aus naheliegenden Gründen +stets solche Versuche auswählen, welche für die von ihm vorgetragenen +Behauptungen sprechen; er wird Versuche, welche dagegen sprechen, +nicht machen, vielleicht in der redlichen Absicht, den Schüler nicht +durch Widersprüche zu verwirren. So dient er wohl der Klarheit, aber +gewiß nicht der Wahrheit. Drei Viertel aller Experimentalvorträge +unserer naturwissenschaftlichen Hoch- und Mittelschullehrer sind mit +diesem Fehler behaftet und zwingen unter dem Scheine der Objektivität +das Gehirn des Schülers in ausgefahrene Geleise. Es gibt nur ein +einziges wirksames Mittel gegen solche Selbsttäuschung:<span class="pagenum" id="Seite_9">[S. 9]</span> das ist die +<em class="gesperrt">eigene</em> Experimentiertätigkeit des Schülers, und zwar nicht jene +„planvoll durch den Lehrer geleitete“ unserer an unfreiwilliger Komik +so überreichen Schullehrpläne und Ministerialverordnungen, sondern die +aus eigenem Denken hervorgegangene, vielleicht gerade durch die Lust +am Widerspruch, durch den Zweifel an den einseitigen Ausführungen des +Lehrers angeregte. In der Schule der Zukunft wird für diese eigene +Versuchstätigkeit des Schülers unbeschränkte Zeit, unbeschränkte +Gelegenheit und — unbeschränkte Lust vorhanden sein. Dann wird auch +kein Experimentalvortrag des Lehrers, sei er noch so einseitig und +unwahr, Schaden anstiften können.</p> + +<p>Sie aber, lieber Freund, möchte ich mit diesen Worten angeregt haben, +auch <em class="gesperrt">meine</em> folgenden Belehrungen und Behauptungen als einen +Anreiz zum <em class="gesperrt">Zweifel</em> auf sich wirken zu lassen, der in Wahrheit +der Vater aller Erkenntnis ist. Ich werde es mir zur Aufgabe machen, +Ihren Zweifel förmlich herauszufordern. Ich werde Ihren Zweifel als den +Stempel Ihres Geistes achten und ehren und werde Ihnen im Gefühl dieser +Achtung nach meinen Kräften helfen, die Natur selbst zu befragen.</p> + +<p class="mleft3">Ihr getreuer</p> + +<p class="right mright2">L. W.</p> + +<div class="chapter"> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_10">[S. 10]</span></p> + +<h2 class="nobreak" id="2_Was_ein_Chemiker_sich_unter_einer_Verbrennung_vorstellt">2. +Was ein Chemiker sich unter einer Verbrennung vorstellt.</h2> + +</div> + +<p>Die Verbrennung gilt dem Laien als das sicherste Mittel, um einen +Gegenstand unwiderbringlich zu vernichten. Aber auch der Chemiker wird, +wenn er unliebsame Briefe vernichten will, zum Feuer greifen, und es +wird ihm auch nicht gelingen, die jammernde Hausfrau zu überzeugen, +daß ein in die Tischdecke gebranntes Loch nur auf einer Täuschung +beruhe. Holz und Kohle im Ofen verbrennen auf Nimmerwiederkehr, die +brennende Kerze scheint wahrhaft spurlos zu verschwinden. Selbst die +katholische Kirche, die doch den Glauben an unser Fortleben nach dem +Tode unerschütterlich festhält, wußte in der Inquisitionszeit kein +besseres Mittel zur vollständigen Vernichtung der Ketzer als den +Feuertod. — Angesichts solcher Tatsachen ist es keine leichte Aufgabe, +nachzuweisen, daß die Substanz keines einzigen verbrannten Gegenstands +von der Erde verschwunden ist, daß kein Brief, kein Holzscheit, keine +Kohle noch Kerze, kein ketzerischer Leib durch das Verbrennen auch nur +um ein Milligramm leichter geworden ist, daß alle seit Urzeiten auf +Erden verbrannten Dinge noch mit ihrem vollen Gewicht und ihren ganzen +Bestandteilen auf Erden vorhanden sind.</p> + +<p>Die Geschichte des Begriffs „Verbrennung“ ist nämlich geradezu ein +Schulbeispiel für die Richtigkeit des Satzes, daß der Schein trügt. +Wenn man das gerade Gegenteil von derjenigen Auffassung glaubt, die +einem zunächst als die richtige erscheint, so kommt man auf diesem +Gebiet in den meisten Fällen der Wahrheit am nächsten. Denn wenn z. B. +ein Stück Schwefel verbrennt, so sieht es aus, als ob seine Masse +beim Brennen leichter würde, und wird doch schwerer; die schöne blaue +Flamme scheint anzudeuten, daß ein Stoff aus dem Schwefel entweicht —, +aber in Wirklichkeit ist sie ein Zeichen der Verbindung des Sauerstoffs +mit dem Schwefel,<span class="pagenum" id="Seite_11">[S. 11]</span> also kein Symbol des Abgangs, sondern vielmehr ein +Symbol des Zugangs eines Stoffes zum Schwefel; beim Brennen sieht es +aus, als ob der Schwefel auf Nimmerwiedersehen verschwände, aber die +Wahrheit ist, daß man ihn aus dem gasförmigen Verbrennungsprodukt +leicht wieder abscheiden kann. Also jede unserer ersten Vermutungen +erweist sich bei genauerer Prüfung als trügerischer Schein.</p> + +<p>Ich will nun eine Reihe von Versuchen beschreiben, welche jedermann +in den Stand setzen, sich von der Richtigkeit meiner Behauptungen zu +überzeugen.</p> + +<p>Zunächst ist nachzuweisen, daß jeder brennbare Körper beim Verbrennen +nicht an Gewicht verliert, sondern im Gegenteil zunimmt. Dieser +Nachweis ist am leichtesten, wenn <em class="gesperrt">sämtliche</em> Verbrennungsprodukte +des Körpers <em class="gesperrt">fest</em> sind, wenn er sich also ausschließlich in +<em class="gesperrt">Asche</em> verwandelt. Diese Eigenschaft besitzen die verbrennbaren +Metalle, z. B. Eisen, Magnesium, Blei, Zinn. Nun brennen solche Metalle +natürlich nicht so leicht, wie etwa Holz oder Kohle, und man muß sie +daher in eine lockere Form bringen, am besten in Pulverform, um sie gut +brennbar zu machen. Sehr gut eignet sich für unseren ersten Versuch +das pulverförmige Magnesiummetall, welches in jeder Drogerie billig zu +kaufen ist. Wir legen auf eine Tafelwage oder Briefwage, welche noch +ein halbes Gramm Belastung deutlich durch einen Ausschlag erkennen +läßt, ein Stückchen Ziegel oder Dachschiefer und schütten darauf etwa +10 Gramm Magnesiumpulver, so daß es einen kleinen Berg bildet. Dann +stellen wir die Wage, falls es eine Tafelwage ist, durch Belastung der +anderen Schale genau ins Gleichgewicht und zünden sodann mit einem +Streichholz den Gipfel unseres Magnesiumberges an. Der ganze Berg +gerät in kurzer Zeit in schöne Rotglut, und durch die Hitze wird ein +aufsteigender Luftstrom erzeugt, welcher zunächst die Wagschale mit +emporreißt, so daß es aussieht, als ob das Magnesium beim Verbrennen +leichter würde. Dieser Eindruck wird noch dadurch verstärkt, daß +ein kleiner Teil der weißen Asche als Rauch emporgewirbelt wird und +daß die übrige Asche merklich zusammensinkt und einen geringeren +Raum einzunehmen scheint, als vorher das Metallpulver einnahm. Aber +trotz dieser Verluste und Sinnestäuschungen erkennt man bereits nach +wenigen<span class="pagenum" id="Seite_12">[S. 12]</span> Minuten, daß die Wagschale mit der Asche tiefer und tiefer +herabsinkt und offensichtlich schwerer wird, als sie zuerst war. Die +Gewichtszunahme wächst noch mehr, wenn man mit Hilfe einer Stricknadel +den glühenden Berg vorsichtig auseinanderbreitet, so daß auch sein +Inneres verbrennen kann.</p> + +<p>Auch mit pulverförmigem <em class="gesperrt">Eisen</em>, welches in den Apotheken und +Drogerien unter der lateinischen Bezeichnung <span class="antiqua">Ferrum limatum</span> zu +kaufen ist, läßt sich der Versuch unter gewissen Bedingungen leicht +anstellen. Diese Bedingungen bestehen darin, daß man das Eisenpulver +mittels eines <em class="gesperrt">Magneten</em> an einer Wage aufhängt. Man benutzt dazu +einen sogenannten Hufeisenmagneten, den man, gewöhnlich ziegelrot +lackiert, bei jedem Optiker bekommt, und taucht seine Pole in das +Eisenpulver, welches in dicken Büscheln daran hängen bleiben muß. +Dann befestigt man den Magneten vorsichtig so an einer Schale einer +Hornschalenwage oder anderen Balkenwage, daß der „Bart von Eisen“ +nirgends anstößt, sondern allseitig frei hängt. Nun wird die Wage in +genaues Gleichgewicht gebracht. Dann hält man eine Flamme, am besten +eine Spiritusflamme oder einen Bunsenbrenner, unter den Eisenbart. Er +entzündet sich und verglimmt langsam, während zugleich der Wagenarm +sich senkt, an dem er befestigt ist.</p> + +<figure class="figcenter illowe22" id="abb01"> + <img class="w100" src="images/abb01.jpg" alt="Blei wird in einem Porzellantiegel auf + einem Bunsenbrenner an der Luft oxidiert"> + <figcaption class="caption">Abb. 1. Gewinnung von Bleioxyd durch Veraschen von Blei.</figcaption> +</figure> + +<p>Auch Blei und Zinn werden bedeutend schwerer, wenn man sie durch +Erhitzen an der Luft in Asche verwandelt. Man füllt zu diesem Zweck +einen kleinen Porzellantiegel, welchen man in der Regel beim Optiker +kaufen kann, zu dreiviertel mit zusammengeknülltem Stanniol oder +kleingehacktem Blei und wägt ihn<span class="pagenum" id="Seite_13">[S. 13]</span> auf einer Hornschalenwage oder guten +Briefwage. Hornschalenwagen wägen mit einer Genauigkeit bis zu ¹⁄₁₀₀ +Gramm. Dann erhitzt man den Tiegel auf einem passenden Gestell in +<em class="gesperrt">schräger</em> Lage, wie <a href="#abb01">Abb. 1</a> zeigt. Die Schrägstellung des Tiegels +ist notwendig, damit die Luft gut über das schmelzende Metall streichen +kann. Zum Erhitzen muß man eine rußfreie und heiße Flamme haben, +also entweder einen Bunsenbrenner oder eine Benzingebläselampe. Das +geschmolzene Metall wird mit einer Stricknadel fleißig umgerührt. Nach +20–30 Minuten ist es größtenteils in Asche verwandelt, die sich beim +Wägen (nach dem Erkalten) als bedeutend schwerer erweist.</p> + +<p>Niemand wird zweifeln, daß es sich in allen diesen Fällen um echte +Verbrennungen handelt, wenn auch eine eigentliche Flamme nicht +sichtbar wird. Die „Flamme“ entsteht nämlich nur dann, wenn der +Brennstoff durch die Hitze oder durch andere Umstände wenigstens +teilweise in Dampf verwandelt wird. Da nun Metalle, wie Eisen und +Blei, nicht leicht verdampfen, so brennen sie auch nicht leicht mit +Flamme. Schwefel dagegen oder Phosphor, welche leicht verdampfen, oder +auch Wachs, Petroleum, Paraffin usw., bilden beim Brennen Flammen. +Das Magnesiummetall nimmt eine Mittelstellung ein, da es in heller +Glühhitze ebenfalls verdampft: zündet man einen Streifen Magnesiumband +an, so kann man deutlich eine lodernde, blendend weiße Flamme +beobachten. <em class="gesperrt">Jede „Flamme“ ist ein brennender Dampf.</em></p> + +<figure class="figcenter illowe35" id="abb02"> + <img class="w100" src="images/abb02.jpg" alt="Nachweis der Gewichtsänderung beim + Verbrennen einer Kerze mit einer Balkenwaage"> + <figcaption class="caption">Abb. 2. Gewichtszunahme bei der Verbrennung einer Kerze.</figcaption> +</figure> + +<p>Ein Stoff, der mit Flamme brennt, scheint nun merkwürdigerweise beim +Brennen stets leichter zu werden. In Wahrheit wird er aber doch nicht +leichter, sondern gleichfalls schwerer. Aber sein Verbrennungsprodukt, +seine „Asche“, ist eben meistens gasförmig und entweicht unsichtbar +in die Luft. Was wir aber nicht sehen, das glaubt bekanntlich unser +Herz nicht gern, und so sträuben wir uns gegen die Annahme, daß +eine Kerze beim Brennen schwerer wird, weil wir die gasförmige, +unsichtbare „Asche“ der Kerze nicht beobachten können. Nun ist es +aber gar nicht schwer, diesen Zweifel zu entkräften. Die gasförmigen +Verbrennungsprodukte der Kerze haben nämlich die Eigenschaft, von +festem <em class="gesperrt">Ätznatron</em> (auch „Laugenstein“ oder „scharfe Soda“, +„kaustische Soda“ genannt) aufgeschluckt und festgehalten zu werden. +Wenn man daher über<span class="pagenum" id="Seite_14">[S. 14]</span> einer brennenden Kerze einen Lampenzylinder +befestigt, dessen Höhlung mit Stücken von festem Ätznatron gefüllt ist, +so hält dieser alle Verbrennungsprodukte der Kerze fest. Nun kann man +mit einer Wage leicht feststellen, ob Kerze und Lampenzylinder zusammen +beim Verbrennen der Kerze leichter werden oder schwerer. Der Versuch +ergibt das letztere. Man muß dabei, wie <a href="#abb02">Abb. 2</a> zeigt, einen gewissen +Kunstgriff anwenden. Das feste Ätznatron hat nämlich die Eigenschaft, +an der Luft ganz von selbst schwerer zu werden, weil es die in der +Luft stets vorhandene Feuchtigkeit begierig anzieht. Würden wir also +auf die eine Wagschale die Kerze und den Zylinder voll Ätznatron, +auf die andere aber nur die Tariergewichte setzen, so könnte man mit +Recht gegen das Versuchsergebnis einwenden, daß das Ätznatron durch +heftige Anziehung der Luftfeuchtigkeit schwerer geworden sei. Dieser +Einwand wird dadurch entkräftet, daß man auch auf die andere Wagschale +einen ebensogroßen Zylinder voll Ätznatron bringt. Nun zeigt sich, +daß trotzdem die Wagschale mit der brennenden Kerze schwerer wird. +Gegen diesen Befund kann auch der scharfsinnigste Kritiker nichts +einwenden: <em class="gesperrt">die Gewichtsabnahme der brennenden Kerze ist nur<span class="pagenum" id="Seite_15">[S. 15]</span> eine +Sinnestäuschung</em>. Auch die mit Flamme brennenden Körper werden beim +Brennen nicht leichter, sondern schwerer.</p> + +<p>Also sind die Holzscheite und Steinkohlen, welche wir und unsere +Vorfahren in den Öfen verbrannt haben, und die Leiber der armen Ketzer +und Hexen, welche die Inquisition durch den Flammentod zu vernichten +glaubte, in Wahrheit nicht verschwunden, sondern sie schweben noch als +unsichtbare Gase in der Luft — wenn diese Gase nicht im Haushalt der +Natur eine andere Verwendung gefunden haben. Darüber werden wir noch +Näheres hören.</p> + +<p>Stellen wir als vorläufiges Ergebnis unserer Untersuchungen fest: <em class="gesperrt">es +gibt keinen einzigen brennbaren Körper, der nicht bei der Verbrennung +an Gewicht zunimmt</em>.</p> + +<p>Die Gewichtszunahme ist nur dadurch erklärbar, daß der brennende Stoff +während der Verbrennung einen anderen Stoff an sich zieht. Dieser +andere Stoff kann nur in der Luft enthalten sein: es ist bekanntlich +das <em class="gesperrt">Sauerstoffgas</em>, welches ziemlich genau den fünften Teil +der Luft ausmacht. Aus diesem Grund vermag kein Körper, der in der +Luft brennbar ist, im luftleeren Raum oder in einer Luft zu brennen, +aus welcher man das Sauerstoffgas entfernt hat. Aus diesem Grund +verlöschen auch brennende Körper nach einiger Zeit, wenn man sie in +einem abgeschlossenen Luftraum hat brennen lassen: z. B. verlischt +eine kleine Kerze sehr bald, wenn man sie mit Hilfe eines Drahtes in +eine leere Flasche versenkt, weil das in der Flaschenluft enthaltene +Sauerstoffgas sich bald mit der Kerze chemisch verbunden hat. Taucht +man einen brennenden Streifen Magnesiummetall in eine leere Weinflasche +und stöpselt man sie sofort, gleichzeitig, fest zu, so ist es nicht +schwer nachzuweisen, daß das Magnesium beim Brennen einen Teil der +Luft in sich aufgenommen hat: wenn man nämlich nach 10 Minuten die +Flasche mit der fest verschlossenen Mündung unter Wasser taucht und nun +entkorkt, so strömt Wasser hinein. Also ist beim Brennen des Magnesiums +soviel Luft verbraucht worden, als nun durch Wasser ersetzt wurde. +Diese Luft, oder vielmehr dieser Luftbestandteil, der Sauerstoff, ist +es, welcher die Gewichtszunahme brennender Stoffe verursacht.</p> + +<p>Eine derartige Behauptung bleibt unverständlich für jeden Menschen, +der über die Natur der Gase noch keine Erfahrungen<span class="pagenum" id="Seite_16">[S. 16]</span> gesammelt hat. +Denn er kann sich nicht vorstellen, daß Luft ein Gewicht haben soll, +oder wenn er es für möglich hält, so glaubt er, daß dieses Gewicht +viel zu gering sei, um mit der gewöhnlichen Wage meßbar zu sein. +Nimmt doch eine brennende Kerze weit mehr an Gewicht zu (wenn man die +Verbrennungsprodukte wiegt), als ihr eigenes Gewicht beträgt. Und hätte +die Luft wirklich ein Gewicht, so müßte sie doch zu Boden sinken. +Ferner müßte sie auf die Wagschalen, auf den Tisch, ja, auf unseren +eigenen Körper einen Druck ausüben.</p> + +<p>Es ist nicht schwer, diese Einwände zu entkräften. Daß die Luft trotz +ihres Gewichtes nicht zu Boden sinkt, ist auf denselben Zusammenhang +zurückzuführen, durch welchen ein Fisch im Wasser nicht zu Boden sinkt, +obgleich er doch sicherlich ein recht wahrnehmbares Gewicht besitzt. +Daß sie auf die Wagschalen, auf den Tisch, auf unseren Körper drückt, +entgeht der gewöhnlichen Beobachtung aus einem ähnlichen Grund: denn +wenn man eine Wage in eine Kufe voll Wasser stellt, so zeigt sie auch +keinen Ausschlag an, obwohl das Wasser auf die Wagschalen drückt. Es +drückt eben in diesem Fall nicht bloß auf beide Wagschalen gleichstark, +sondern es drückt auch von unten und von den Seiten gegen die Schalen. +So spüren wir auch von dem gewaltigen Druck der Luft auf unseren Körper +nichts, weil die Luft durch Mund und Nase in unsere Lungen und in unser +Blut gelangt und von hier aus dem Druck auf die äußere Körperfläche +das Gleichgewicht hält. Unsere sämtlichen Körpergewebe sind sozusagen +mit Preßluft gesättigt und infiltriert; bringt man eine Schale voll +frisches Blut in einen luftleeren Raum, so schäumt und moussiert es wie +eine entkorkte Brauselimonadenflasche, weil die eingepreßte Luft durch +keinen Gegendruck in der Flüssigkeit mehr festgehalten wird. Denn der +Druck der Luft ist in der Nähe des Erdbodens (in hohen Luftschichten +ist er viel geringer) gewaltig stark: er beträgt etwa 1 Kilogramm auf +jeden Quadratzentimeter. Auf die Oberfläche des menschlichen Körpers +ausgerechnet, macht dies für einen Erwachsenen von 1½–2 Quadratmeter +Hautoberfläche wohl einen Druck von 15 000 bis 20 000 Kilogramm, also +von 300 bis 400 Zentnern, aus. Es sieht fast merkwürdig aus, daß +wir unter dieser entsetzlichen Last nicht zusammenbrechen. Folgende +Tatsache wird uns das Verständnis erleichtern:<span class="pagenum" id="Seite_17">[S. 17]</span> Die Chemiker benutzen +zum Erhitzen ihrer Flüssigkeiten sehr dünnwandige Glaskolben mit ebenem +Boden, sogenannte Kochflaschen. Stellt man eine solche Kochflasche +in ein großes Druckgefäß und läßt man nun in dieses Druckgefäß +komprimierte Luft oder verdichtetes Kohlensäuregas einströmen, so +platzt die Kochflasche nicht, trotz ihrer dünnen Wandung, auch wenn man +den Druck der Preßluft auf 200 Atmosphären steigert. Denn der Druck +wirkt ebensostark auf die Innenseite, wie auf die Außenfläche der +Kochflasche. Schließt man sie jedoch vorher luftdicht zu, so wird sie +durch den Außendruck zusammengepreßt.</p> + +<p>Aus diesen und vielen anderen Versuchen geht eindeutig hervor, daß die +Luft einen Druck ausübt, und dieser Druck kann nur von ihrem Gewicht +herrühren. Tatsächlich besitzt die Luft ein recht wahrnehmbares +Gewicht, welches für den Liter 1¼ Gramm beträgt. Man kann es leicht +mit Hilfe einer alten, ausgedienten Glühlampe nachweisen. Da diese +Lampen luftleer gepumpt sind, so müssen sie, wenn man durch Abbrechen +der Spitze Luft hineindringen läßt, schwerer werden um das Gewicht der +eingedrungenen Luft. Man wäge also eine möglichst große, unversehrte +Glühlampe ab oder tariere sie auf einer Hornschalenwage, breche dann +die Spitze, nachdem man sie mit einer kleinen Dreikantfeile angefeilt +hat, ab, und wäge nun die Glühlampe samt der abgebrochenen Spitze +wieder. Sie ist sehr merkbar (um 0,2–0,3 Gramm für die 16kerzige Lampe +gewöhnlicher Größe) schwerer geworden.</p> + +<p>Somit kann es nicht mehr zweifelhaft sein, daß die Gewichtszunahme +brennender Stoffe durch das Hinzutreten einer bestimmten Menge Luft +erfolgt. Demnach muß also in dem Verbrennungsprodukt einesteils der +Brennstoff, andernteils die hinzugetretene Luft enthalten sein. +Durch geeignete Mittel muß es also gelingen, aus der „Asche“ beide +Bestandteile wieder abzuscheiden. Es muß möglich sein, die matte, +graugelbe Bleiasche wieder in glänzendes metallisches Blei zu +verwandeln, indem man den Sauerstoff herauslockt. Aus der weißgrauen, +glanzlosen Zinnasche muß sich Zinnmetall, aus dem unsichtbar +gasförmigen Kohlensäuregas schwarze Kohle wiedergewinnen lassen. +Freilich hängt der Luftsauerstoff so fest an den Metallen und an der +Kohle, daß die Trennung einige Schwierigkeiten macht. Nur die Aschen +des Quecksilbers und der<span class="pagenum" id="Seite_18">[S. 18]</span> edlen Metalle zerfallen schon beim bloßen +Erhitzen in Metall und Sauerstoffgas. Aber wir können uns diese Aschen +nicht selbst herstellen, haben daher auch an ihrer Zerlegung kein +rechtes Interesse. Wollen wir aber die Aschen unedler Metalle zerlegen, +so müssen wir nicht bloß Hitze anwenden, sondern auch dem Sauerstoff +sozusagen einen Ersatz anbieten für das Metall, das er freigeben soll. +Ein solcher Ersatz ist z. B. gepulverte Holzkohle. Wir mischen unsere +Bleiasche mit Holzkohlenpulver, füllen das Gemisch in einen Tiegel, +decken ihn mit einem Blech oder Scherben zu und erhitzen ihn über dem +Bunsenbrenner oder am Herdfeuer auf Rotglut: nach dem Erkalten finden +wir am Grund des Tiegels schön glänzendes, metallisches Blei. Wie der +Vogel Phönix ist es aus der Asche neu erstanden. (Mit Zinnasche ist +dieser Versuch viel schwieriger, da das Zinn den Sauerstoff fester hält +als Blei.)</p> + +<p>Ebenso können wir leicht aus dem unsichtbaren, gasförmigen +Verbrennungsprodukt der Kohle, dem Kohlensäuregas, wieder schwarze +Kohle abscheiden, wenn wir dem Sauerstoff als Ersatz für die +freizugebende Kohle das Metall Magnesium anbieten. Wir benutzen dazu +die Versuchsanordnung der <a href="#abb03">Abbildung 3</a>. Das Magnesiumpulver wird in eine +sogenannte Kugelröhre aus schwer schmelzbarem Glas gefüllt (man bekommt +sie in den Geschäften für chemische Apparate oder bei Optikern) und +von außen durch eine Flamme erhitzt, nachdem man begonnen hat, durch +die Röhre einen Strom von Kohlensäuregas zu leiten. Zwischen den rot +erglühenden Metallspänen scheidet sich eine Menge schwarzer Kohle ab.</p> + +<figure class="figcenter illowe24" id="abb03"> + <img class="w100" src="images/abb03.jpg" alt="Reduktion des Kohlenstoffs im + Kohlendioxid mit Magnesium in einem Glasrohr"> + <figcaption class="caption">Abb. 3. Zurückgewinnung der Kohle aus dem + Kohlendioxyd durch glühendes Magnesiummetall.</figcaption> +</figure> + +<p>In der Natur kommt eine große Anzahl von Erzen vor, welche ihrer +Zusammensetzung nach nichts anderes sind als Metallaschen, verbrannte +Metalle. Man kann aus allen diesen Erzen die darin enthaltenen<span class="pagenum" id="Seite_19">[S. 19]</span> Metalle +gewinnen, indem man die Erze mit Kohle zusammen erhitzt. Manche von +diesen Erzen geben das Metall schon bei mäßigem Erhitzen mit Kohle +frei, z. B. der weiße Arsenik das Arsen: man bringt (<a href="#abb04">Abb. 4</a>) in ein +spitz zulaufendes Glasrohr aus schwer schmelzbarem Glas eine Spur eines +feinzerriebenen Gemisches von Arsenik und Holzkohle, überdeckt dieses +Gemisch mit einem winzigen Holzkohlensplitter und erwärmt es in einem +kleinen Flämmchen. Das abgeschiedene Arsen verdampft in der Hitze und +scheidet sich etwas oberhalb an den kälteren Wänden des Glasrohrs als +schwarzer, glänzender Spiegel ab. Da weißer Arsenik als Rattengift +Verwendung findet und nicht selten durch Verwechslung mit Zucker zu +Vergiftungsfällen Anlaß gibt, so kann man verdächtige Stoffe auf diese +Weise leicht auf Arsenik prüfen.</p> + +<figure class="figcenter illowe25" id="abb04"> + <img class="w100" src="images/abb04.jpg" alt="Reduktion des Arsens im Arsenik mit + Kohle in der Brennerflamme"> + <figcaption class="caption">Abb. 4. Darstellung schwarzen Arsens.</figcaption> +</figure> + +<p>Auch aus den Eisenerzen wird nach demselben Verfahren das Eisen +abgeschieden, wozu nur deshalb eine größere Hitze erforderlich +ist, weil das abgeschiedene Eisen erst bei Gelbglut schmilzt und +zusammenfließt. Der riesenhafte chemische Apparat, in welchem dieser +wichtige Vorgang stattfindet, heißt bekanntlich Hochofen. <a href="#abb05">Abb. 5</a> +zeigt einen solchen aus Steiermark, dessen Höhe nicht weniger als +25 Meter beträgt. Die innere Weite nahe der Mitte ist 6½ Meter. +Der ganze, gemauerte Schacht wird mit abwechselnden Lagen von Kohle +und Erz gefüllt. Da das Erz aber nicht bloß aus Eisenasche, sondern +auch zum großen Teil aus Gestein („Gangart“) besteht, welches das +Zusammenfließen des geschmolzenen Eisens erschweren oder verhindern +würde, so muß es mit einem sogenannten „Zuschlag“ versetzt werden. Dies +ist (je nach Beschaffenheit der Gangart) eine quarz- oder kalkreiche +Gesteinsart, welche sich mit der Gangart zu einer leicht schmelzbaren +Schlacke verbindet. Besteht die Gangart aus Quarz, so muß der Zuschlag +ein Kalkgestein sein; ist die Gangart umgekehrt kalkreich, so muß der +Zuschlag viel Quarz enthalten: denn stets verbinden sich Quarz und +Kalk, die für sich<span class="pagenum" id="Seite_20">[S. 20]</span> fast unschmelzbar sind, miteinander zu einer leicht +schmelzbaren Schlacke.</p> + +<figure class="figcenter illowe32" id="abb05"> + <img class="w100" src="images/abb05.jpg" alt="Querschnitt eines industriellen + Hochofens"> + <figcaption class="caption">Abb. 5. Hochofen.</figcaption> +</figure> + +<p>Der Hochofen ist infolge seiner großen Höhe sozusagen sein eigener +Kamin. Der Zug dieses Kamins würde aber bei weitem nicht ausreichen, +um die Hitze zu liefern, welche um raschen Ausschmelzen des Eisens +notwendig ist. Deshalb wird durch besondere Öffnungen („Düsen“) von +unten in den Hochofen Preßluft („Wind“) eingeblasen. Eine dieser Düsen +ist in unserer <a href="#abb05">Abbildung</a> rechts unten zu sehen. Diese Preßluft wird, +um recht wirksam zu sein, vor dem Eintritt ins Feuer um den ganzen +Hochofen herumgeleitet und dadurch vorgewärmt. Diese Vorwärmeleitung +sieht man etwas unterhalb der Ofenmitte im Querschnitt. Aus der +oberen Öffnung („Gicht“) des Hochofens sind früher ungeheure Mengen +brennbarer Gase („Gichtgase“) ungenutzt in die Luft entwichen. Jetzt<span class="pagenum" id="Seite_21">[S. 21]</span> +fängt man sie mit Hilfe der in der <a href="#abb05">Abbildung</a> sichtbaren Vorrichtung +auf und benutzt sie teils zur Vorwärmung des Windes, teils zum +Betrieb von Gasmotoren. Die Konstruktion dieser Gasmotoren ist eine +der größten technischen Errungenschaften der letzten Jahrzehnte. +Denn die Gichtgase sind an und für sich minderwertig und so arm an +brennbaren Bestandteilen, daß ihre Ausnutzung nur in Gasmotoren von +riesenhafter Größe möglich war, die erst erfunden werden mußten. So +werden jetzt bereits mehr als eine Million Pferdekräfte aus Gichtgasen +gewonnen, die früher ungenutzt in die Luft entwichen. Obwohl erst +ein Teil der deutschen Hochöfen mit Gichtgasmotoren verbunden ist, +kann die so gewonnene Kraft in den eigenen Betrieben bei weitem +nicht mehr verbraucht werden. Sie wird daher in unseren großen +Eisenhüttenanlagen an Ort und Stelle in Elektrizität verwandelt und +durch Überlandzentralen an die Städte und Ortschaften der weiteren +Umgebung verteilt.</p> + +<p>Kehren wir nun zum Ausgangspunkt unserer Untersuchung zurück, so sehen +wir ein Hauptkennzeichen aller Verbrennungsvorgänge darin, daß der +brennende Körper sein Gewicht vermehrt um dasjenige einer gewissen +Sauerstoffmenge, mit welcher er sich im Verbrennungsvorgang verbindet. +Diese Sauerstoffmenge kann entweder aus der Luft entnommen werden, +wie bei allen Verbrennungen gewöhnlicher Art; oder sie kann aus +einem anderen Verbrennungsprodukt (einer Asche) stammen: so bei der +Verbrennung von Kohle durch Eisenoxyd, bei welcher das Eisenoxyd in +Eisen zurückverwandelt wird. Das Bild, welches sich ein Chemiker von +einer Verbrennung macht, unterscheidet sich also recht wesentlich von +der Auffassung der Laien: Der Brennstoff wird durch die Verbrennung +nicht <em class="gesperrt">vernichtet</em>, sondern nur <em class="gesperrt">verwandelt</em>. Er wird dabei +nicht <em class="gesperrt">leichter</em>, sondern <em class="gesperrt">schwerer</em>.</p> + +<div class="chapter"> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_22">[S. 22]</span></p> + +<h2 class="nobreak" id="3_UEber_die_Unterschiede_zwischen_chemischen_und_physikalischen">3. +Über die Unterschiede zwischen chemischen und physikalischen Vorgängen.</h2> + +</div> + +<p class="mbot1 mleft3">Lieber Freund!</p> + +<p>Sie haben mir wieder eine Frage vorgelegt, deren Beantwortung (wenn +sie überhaupt möglich ist) jedenfalls weit schwieriger ist, als Sie +glauben. Ich soll Ihnen also eine scharfe Grenzlinie ziehen zwischen +den Begriffen des physikalischen und des chemischen Vorgangs, woraus +notwendig folgt, daß ich Ihnen erklären müßte, was ein physikalischer +und was ein chemischer Vorgang ist. Dies kann ich aber gar nicht, +wenigstens nicht in einer solchen Genauigkeit, daß die Erklärung für +alle Fälle gilt. Sie müssen mir also erlauben, die Antwort auf Ihre +Frage in dem Sinne einzuschränken, daß ich Ihnen die <em class="gesperrt">scheinbaren</em> +Unterschiede zwischen chemischen und physikalischen Vorgängen nenne. +Sie werden mit dem Wachsen Ihrer chemischen Kenntnisse ganz von selbst +bemerken, daß diese Unterschiede eben nur scheinbare sind.</p> + +<p>Betrachten wir als Beispiele für physikalische Vorgänge die Erhitzung +eines Metallstücks bis zur Glut, das Schmelzen eines Metalls, die +Verdampfung und das Gefrieren des Wassers. Was ist allen diesen +verschiedenen Vorgängen gemeinsam? — Kein Mensch wird behaupten +können, daß ein Körper in einem <em class="gesperrt">physikalischen</em> Vorgang seine +Eigenschaften <em class="gesperrt">nicht</em> ändere. Ändert sich doch schon beim Glühen +das Aussehen aller Stoffe so außerordentlich, daß alle Farben und +Oberflächeneigenschaften schwinden, der Glanz erlischt, die Härte sich +außerordentlich verringert, die Leitfähigkeit für den elektrischen +Strom ganz anders wird. Tatsächlich kann man dem Aussehen nach einen +glühenden Stein von einem glühenden Eisenstück nicht unterscheiden, so +groß die Unterschiede dieser beiden Stoffe in der Kälte sind. Und nun +gar erst beim Schmelzen! Oder beim Verdampfen!<span class="pagenum" id="Seite_23">[S. 23]</span> Kann sich ein Körper +stärker verändern in bezug auf Aussehen, spezifisches Gewicht, Härte, +Zusammendrückbarkeit, Leitfähigkeit für den elektrischen Strom usw. als +es ein verdampfender Stoff tut? —</p> + +<p>Man wird also nicht sagen dürfen, daß das Wesen eines chemischen +Vorgangs dadurch gekennzeichnet sei, daß sich die Eigenschaften des +Stoffes ändern, der dem Vorgang unterworfen wird. Denn wenn sich Blei +oder Magnesium durch den chemischen Vorgang der Verbrennung in Asche +verwandelt, so ist die Änderung der Eigenschaften kaum größer, als +wenn diese Metalle sich durch einen physikalischen Vorgang in Dampf +verwandeln.</p> + +<p>Somit müssen wir die Kennzeichen chemischer Vorgänge in etwas +ganz anderem suchen. Nun ist es eine auffallende Tatsache, daß +bei chemischen Vorgängen stets und ohne Ausnahmen entweder Wärme +<em class="gesperrt">entwickelt</em> oder Wärme <em class="gesperrt">verbraucht</em> wird. Alle Verbrennungen +sind ja ein Beweis für den einen dieser Fälle, denn sie machen +die freiwerdende Wärme deutlich erkennbar. Man hat eine Zeitlang +geglaubt, in diesen Änderungen des Wärmeeinhalts das Hauptkennzeichen +<em class="gesperrt">chemischer</em> Vorgänge erblicken zu müssen. Aber wie unrichtig +diese Auffassung war, werden Sie mir sofort zugeben, wenn ich Sie +daran erinnere, daß auch die allerhäufigsten <em class="gesperrt">physikalischen</em> +Vorgänge ohne Wärmeinhaltsveränderungen nicht möglich sind: <em class="gesperrt">kein</em> +Körper auf der ganzen Welt kann schmelzen oder verdampfen, ohne +gleichzeitig Wärme zu verbrauchen; kein Gas kann sich verflüssigen, +keine Flüssigkeit kann erstarren, ohne zugleich Wärme an die Umgebung +abzugeben. Kein Körper kann von einem elektrischen Strom durchflossen, +von einem Lichtstrahl getroffen werden, ohne sich dadurch zu erwärmen, +und es gibt auch keinen Stoff auf der Erde, den man pressen oder +hämmern könnte, ohne ihn zugleich wärmer oder kälter (Eis wird durch +Druck kälter) zu machen. Also sind auch die Wärmezustandsänderungen +kein sicheres Kennzeichen der <em class="gesperrt">chemischen</em> Vorgänge allein.</p> + +<p>Nun bleibt aber doch noch eine Gruppe von drei Möglichkeiten übrig, +welchen allein die chemischen Prozesse genügen können. Diese +Möglichkeiten sind:</p> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_24">[S. 24]</span></p> + +<ol class="dec"> + +<li>das Zusammentreten zweier oder einiger Stoffe zu einem einzigen, +der in <em class="gesperrt">allen</em> Eigenschaften von seinen Bestandteilen abweicht,</li> + +<li>der Zerfall eines Stoffes in zwei oder einige, die in allen +Eigenschaften von ihm verschieden sind,</li> + +<li>der Austausch von Bestandteilen zwischen zwei Stoffen, so daß +beide dadurch in ganz neue Stoffe verwandelt werden.</li> + +</ol> + +<p>Für den ersten Fall haben wir in den Verbrennungen viele treffliche +Beispiele kennen gelernt. Blei tritt mit Sauerstoffgas zu gelber +Bleiasche zusammen, welche in allen ihren Eigenschaften gänzlich +verschieden ist sowohl vom Blei als vom Sauerstoff. Ein prächtiger +Versuch zum Beweis des gleichen Falles ist die Bildung des +Jodquecksilbers aus Jod und Quecksilber. Sie kaufen sich eine +Zweikugelröhre aus schwer schmelzbarem Glas, wie <a href="#abb06">Abb. 6</a>, und bringen in +die eine Kugel etwas gepulvertes Jod, in die andere etwas Quecksilber. +Wenn Sie nun erst das Quecksilber und dann das Jod erwärmen, so bilden +sich prachtvoll glänzende Kristalle von rotem Jodquecksilber. Dieser +Versuch zeigt Ihnen zugleich, wie töricht es wäre, Chemie aus Büchern +lernen zu wollen, ohne Versuche zu machen. Denn der <em class="gesperrt">Name</em> +„Jodquecksilber“ läßt die beiden Bestandteile so leicht erkennen, +daß man dadurch auf die falsche Meinung gebracht werden könnte, das +wirkliche Jodquecksilber lasse seine Bestandteile ebenfalls leicht +unterscheiden, so wie ein „Kesselwagen“ den Kessel und Wagen, ein +„Motorrad“ den Motor und das Rad. Man sieht aber im Versuch mit +Erstaunen, daß Jodquecksilber weder mit Jod, noch mit Quecksilber die +geringste Ähnlichkeit hat.</p> + +<figure class="figleft illowe17" id="abb06"> + <img class="w100" src="images/abb06.jpg" alt="Umsetzung von Jod mit metallischem + Quecksilber in einer Glasröhre mit zwei Kugeln"> + <figcaption class="caption">Abb. 6. Jod und Quecksilber.</figcaption> +</figure> + +<p>Die zweite Reihe von chemischen Vorgängen ist durch den <em class="gesperrt">Zerfall</em> +eines Stoffes in einige, von ihm verschiedene, gekennzeichnet. +Beispiele dafür kennen Sie schon längst; denn Sie wissen, daß man +Wolle, Haare, Kleiderstoffe, Holz usw. nicht erhitzen kann, ohne daß +sie „sich zersetzen“, d. h. eben in solche anderen Stoffe chemisch +zerfallen.</p> + +<p>Auch für die dritte Reihe von chemischen Vorgängen haben wir +schon Beispiele kennen gelernt. Sie ist dadurch gekennzeichnet,<span class="pagenum" id="Seite_25">[S. 25]</span> +daß zwei Stoffe durch den Austausch gewisser Bestandteile in +zwei ganz neue Stoffe verwandelt werden. So entstand durch +solchen Austausch aus <em class="gesperrt">Bleiasche</em> und <em class="gesperrt">Kohlenpulver</em>: +<em class="gesperrt">Bleimetall</em> und <em class="gesperrt">Kohlensäuregas</em>, aus <em class="gesperrt">Kohlensäuregas</em> +und <em class="gesperrt">Magnesiummetall</em>: schwarze <em class="gesperrt">Kohle</em> und weiße +<em class="gesperrt">Magnesiumasche</em>.</p> + +<p>Durch Nachdenken über Ihre Frage bin ich noch auf einen anderen +Unterschied zwischen physikalischen und chemischen Vorgängen gekommen: +durch physikalische Prozesse wird das Gewicht des Stoffes, welcher dem +Prozeß unterworfen wird, nicht verändert: ein Kilo Wasser behält sein +Gewicht bei, auch wenn es gefriert oder in Dampf verwandelt wird. Durch +chemische Vorgänge wird aber das Gewicht eines Stoffes stets vermehrt +oder vermindert, je nachdem er einem chemischen Aufbau oder Zerfall +unterworfen wird. Diese Gewichtsänderungen sind nun sehr interessant, +weil sie nach bestimmten Gesetzmäßigkeiten erfolgen, welche ich mich +nun bemühen will, Ihnen klar zu machen.</p> + +<p>Wir haben im Anfang unserer Unterhaltungen auf einer Wage einen kleinen +Berg aus Magnesiumpulver errichtet, haben ihn dann angezündet und +festgestellt, daß er durch Sauerstoffaufnahme aus der Luft sein Gewicht +vermehrte und dabei in weiße Magnesiumasche verwandelt wurde. Wir +können uns nun fragen: wieviel Sauerstoff enthält diese Asche? Gibt es +davon etwa verschiedene Qualitäten von verschiedenem Sauerstoffgehalt, +so wie man fettreichen und fettarmen Käse kennt? Wird etwa die weiße +Magnesiumasche noch reicher an Sauerstoff und noch schwerer, wenn +man sie an der Luft weiterhin glüht? — Oder gibt es stets dieselbe, +einzigartige Verbindung einer ganz bestimmten Menge Magnesium mit einer +unabänderlichen Menge Sauerstoff? —</p> + +<p>Diese Frage hat die Chemiker erst um die Wende vom 18. zum 19. +Jahrhundert zu interessieren angefangen, obgleich sie von so +beispielloser Wichtigkeit ist, daß erst von ihrer Beantwortung an +die Chemie ihren ungeheuren Aufschwung nehmen konnte. Da haben denn +zahllose Untersuchungen ergeben, daß es allerdings von einem und +demselben Metall verschiedene Aschen mit verschiedenem Sauerstoffgehalt +gibt. So gibt es z. B. vom Blei nicht weniger als drei verschiedene +Aschen, nämlich die gelbe Bleiglätte,<span class="pagenum" id="Seite_26">[S. 26]</span> das braunschwarze Bleisuperoxyd +und die rote Mennige. Aber trotzdem hat es damit eine ganz andere +Bewandtnis als mit den Käsesorten von verschiedenem Fettgehalt. +Denn der Fettgehalt eines Käses kann in jeder beliebigen Abstufung +reguliert werden; ist mir ein Käse von 20 % Fettgehalt noch ein wenig +zu mager, so kann ich den Fabrikanten veranlassen, den Fettgehalt um +1, 2 oder 3 % zu erhöhen — ganz nach meinen Wünschen. Finde ich aber +die Bleiglätte, welche stets unabänderlich 7,17 % Sauerstoff enthält, +für meine Zwecke zu arm an Sauerstoff, so kann ich ihren Gehalt +daran allerdings auch erhöhen, <em class="gesperrt">aber nicht nach Belieben</em>: ich +kann sie nur in <em class="gesperrt">Mennige</em> verwandeln, welche außer dem Metall +Blei noch 9,34 % Sauerstoff enthält, oder in Bleisuperoxyd, welches +13,81 % Sauerstoff enthält. <em class="gesperrt">Mittelstufen zwischen diesen gibt es +nicht.</em> Auch besteht noch ein wichtiger Unterschied gegenüber +den Käsesorten: diese sind doch im Grund, trotz ihres verschiedenen +Bleigehalts, von gleicher Art und gleichartigen Eigenschaften. Die drei +Sauerstoffverbindungen des Bleis sind dagegen <em class="gesperrt">grundverschieden</em> +voneinander: Bleiglätte ist gelb, Mennige zinnoberrot, Bleisuperoxyd +dunkelbraun. Bleiglätte löst sich in Essigsäure und in Salpetersäure +leicht auf, Bleisuperoxyd in keiner von beiden Säuren, Mennige wird +durch Salpetersäure in Bleisuperoxyd verwandelt usw.</p> + +<p>Es werden also die Verhältnisse bei chemischen Vorgängen von einem +Gesetz beherrscht, welches der Engländer <em class="gesperrt">John Dalton</em>, Lehrer in +Manchester, um 1803 herum entdeckte und als „<em class="gesperrt">Gesetz der bestimmten +Gewichtsverhältnisse</em>“ bezeichnete.</p> + +<p>Etwas schwieriger war die Entdeckung eines zweiten Gesetzes über +denselben Gegenstand, welche durch denselben Forscher wenige +Jahre später erfolgte. Ich kann sie Ihnen ebenfalls an den drei +Sauerstoffverbindungen des Bleis klarmachen. Wir haben vorhin folgende +Prozentgehalte Sauerstoff für diese drei Verbindungen erwähnt:</p> + +<table class="bleiglaette"> + <tr> + <td> + <div class="left">Bleiglätte</div> + </td> + <td> + <div class="right">7,17</div> + </td> + </tr> + <tr> + <td> + <div class="left">Mennige</div> + </td> + <td> + <div class="right">9,34</div> + </td> + </tr> + <tr> + <td> + <div class="left">Bleisuperoxyd</div> + </td> + <td> + <div class="right">13,81</div> + </td> + </tr> +</table> + +<p>Rechnet man nun diese Sauerstoffgehalte um auf je einen Gewichtsteil +Bleimetall, so findet man:</p> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_27">[S. 27]</span></p> + +<table class="sauerstoffgehalte"> + <tr> + <td> + <div class="center">in</div> + </td> + <td> + <div class="left"><em class="gesperrt">Bleiglätte</em></div> + </td> + <td> + <div class="center">sind</div> + </td> + <td> + <div class="center">mit</div> + </td> + <td> + <div class="center">1</div> + </td> + <td> + <div class="center">g</div> + </td> + <td> + <div class="center">Blei</div> + </td> + <td> + <div class="center">verbunden</div> + </td> + <td> + <div class="left">0,0773</div> + </td> + <td> + <div class="center">g</div> + </td> + <td> + <div class="center">Sauerstoff</div> + </td> + </tr> + <tr> + <td> + <div class="center">„</div> + </td> + <td> + <div class="left"><em class="gesperrt">Mennige</em></div> + </td> + <td> + <div class="center">„</div> + </td> + <td> + <div class="center">„</div> + </td> + <td> + <div class="center">„</div> + </td> + <td> + <div class="center">„</div> + </td> + <td> + <div class="center">„</div> + </td> + <td> + <div class="center">„</div> + </td> + <td> + <div class="left">0,1030</div> + </td> + <td> + <div class="center">„</div> + </td> + <td> + <div class="center">„</div> + </td> + </tr> + <tr> + <td> + <div class="center">„</div> + </td> + <td> + <div class="left"><em class="gesperrt">Bleisuperoxyd</em></div> + </td> + <td> + <div class="center">„</div> + </td> + <td> + <div class="center">„</div> + </td> + <td> + <div class="center">„</div> + </td> + <td> + <div class="center">„</div> + </td> + <td> + <div class="center">„</div> + </td> + <td> + <div class="center">„</div> + </td> + <td> + <div class="left">0,1546</div> + </td> + <td> + <div class="center">„</div> + </td> + <td> + <div class="center">„</div> + </td> + </tr> +</table> + +<p>Betrachtet man diese Zahlen genauer, so erkennt man leicht, daß das +Bleisuperoxyd genau doppelt soviel, die Mennige genau um ein Drittel +mehr Sauerstoff enthält als die Bleiglätte. Dieselbe Beobachtung macht +man, wenn man die Aschen anderer Metalle, z. B. des Eisens, mit der +Wage und rechnerisch kontrolliert. <em class="gesperrt">Stets ergeben sich zunächst +komplizierte Zahlen, die aber stets untereinander in einem einfachen +Verhältnis stehen.</em> Diese Verhältnisse sind so einfach, daß man sie +stets durch einstellige ganze Zahlen bezeichnen kann, also z. B. 1 : 2, +oder 3 : 4, oder 4 : 7 usw.</p> + +<p>Dieses Gesetz heißt: „<em class="gesperrt">Gesetz der mehrfachen +Gewichtsverhältnisse</em>“.</p> + +<p>Durch die beiden Gesetze der „bestimmten“ und der „mehrfachen“ +Gewichtsverhältnisse sind alle chemischen Vorgänge scharf +gekennzeichnet. Ich hoffe, damit Ihre Frage in verständlicher Form +beantwortet zu haben, und bitte Sie nur, mir Ihre Zweifel stets +mitzuteilen.</p> + +<p>Mit herzlichen Grüßen</p> + +<p class="center">Ihr</p> + +<p class="right mright3">L. W.</p> + +<div class="chapter"> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_28">[S. 28]</span></p> + +<h2 class="nobreak" id="4_Atom_und_Molekuel">4. Atom und Molekül.</h2> + +</div> + +<p class="center mbot2">(Eine Unterhaltung zwischen einem Laien und einem +Chemieprofessor im Laboratorium.)</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Lieber Professor, gestatten Sie mir, daß ich Ihren +wissenschaftlichen Theorien den Vorwurf mache, daß sie unserem +Laienverstand oft ein wenig <em class="gesperrt">naiv</em> vorkommen. Was will Ihre +Wissenschaft z. B. mit der <em class="gesperrt">Atomtheorie</em> sagen! Ist es wirklich +Ihr Ernst zu behaupten, daß die Teilbarkeit einmal eine Grenze haben +soll? Daß man z. B. den Feinheitsgrad eines Pulvers durch Mahlen nicht +über eine gewisse Stufe erhöhen könne? Uns Laien erscheint, offen +gesagt, die Annahme geradezu lächerlich, daß ein so winziges Teilchen +plötzlich gegen jeden weiteren Teilungsversuch eine unüberwindliche +Widerstandskraft entwickeln soll, während wir mit unseren Sprengstoffen +doch sogar Nickelstahlpanzer bequem in Teile zerlegen können. Wer ist +eigentlich zuerst auf diesen absurden Gedanken gekommen?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Der Gedanke lag am Ende des 18. Jahrhunderts +sozusagen in der Luft; klar ausgesprochen wurde er am Beginn des +19. Jahrhunderts zum erstenmal von demselben <em class="gesperrt">John Dalton</em> in +Manchester, der die beiden Gesetze der einfachen und mehrfachen +Gewichtsverhältnisse zuerst entdeckt hat. Was nun Ihre Einwände +betrifft, so können Sie sich mit der Tatsache trösten, daß auch wir +Fachgelehrten in der Anfangszeit unseres Chemiestudiums ebenso gedacht +haben, wie Sie jetzt denken. Um so mehr dürfte es Sie interessieren, +daß die Atomlehre in den hundert Jahren ihrer Entwicklung an +Wahrscheinlichkeit nicht verloren, sondern im Gegenteil soviel gewonnen +hat, daß heute wohl kein Chemiker im Ernst daran zu zweifeln wagt.</p> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_29">[S. 29]</span></p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Das ist mir ganz unbegreiflich, und Sie machen mich +ordentlich neugierig, die Gründe zu hören.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Die ältesten und noch immer nicht widerlegbaren +Gründe für die Atomtheorie liefern uns die beiden Daltonschen +Verbindungsgesetze (das der bestimmten und das der vielfachen +Gewichtsverhältnisse). Hätte nämlich die Teilbarkeit der Stoffe +keine Grenze, so müßten sich z. B. Blei und Sauerstoff in beliebigen +Mengen miteinander verbinden lassen, so wie man etwa Spiritus und +Wasser in beliebigen Verhältnissen miteinander mischen kann. Denn +wenn schon das Blei den Sauerstoff anzieht und sich chemisch mit ihm +verbindet, so ist nicht einzusehen, warum diese Verbindung nicht +<em class="gesperrt">kontinuierlich</em> bis zu einem gewissen Sättigungsgrad erfolgt. +Daltons Gedanke, die Eigenschaft der Teilbarkeit der Stoffe nur bis zur +Größe der Atome gelten zu lassen, erklärt diese Tatsache augenblicklich +in einer verblüffend einfachen Weise: ein kleinstes Bleiteilchen +(Blei <em class="gesperrt">atom</em>) verhält sich zu einem kleinsten Sauerstoffteilchen +(Sauerstoffatom) dem Gewichte nach wie 1 zu 0,0773. Also besteht der +chemische Prozeß bei der Verbrennung des Bleis einfach darin, daß sich +je ein Bleiatom mit einem Sauerstoffatom verkettet. So erklärt sich +sozusagen spielend das bestimmte Gewichtsverhältnis zwischen Blei und +Sauerstoff, denn das sind eben die Gewichte der Atome. So erklärt +es sich auch, warum es keine Übergangszustände gibt zwischen reinem +Blei und reiner Bleiglätte, so etwa, wie man solche Übergangszustände +zwischen reinem und verdünntem Spiritus kennt.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Das scheint mir wirklich überzeugend. — Woher kommt +denn der sonderbare Name „Atom“ für diese kleinsten Teilchen?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Das Wort kommt aus dem Griechischen und bedeutet +„unteilbar“, unzerschneidbar.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Wie erklärt aber Daltons Atomtheorie die Tatsache, daß +es außer der Bleiglätte noch zwei andere Sauerstoffverbindungen des +Bleies gibt?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Hier gerade zeigt sich die Stärke dieser +Lehre: sie betrachtet die kleinsten Teilchen des Bleisuperoxyds +als<span class="pagenum" id="Seite_30">[S. 30]</span> Verkettungen von je <em class="gesperrt">einem</em> Bleiatom mit <em class="gesperrt">zwei</em> +Sauerstoffatomen, wie folgende Zeichnung andeutet:</p> + +<figure class="figcenter illowe27" id="abb07"> + <img class="w100" src="images/abb07.jpg" alt="Ein Bleiatom, links und rechts jeweils + ein Sauerstoffatom, mit dem Blei durch Doppelbindungen verbunden"> + <figcaption class="caption">Abb. 7. Ein Molekül Bleisuperoxyd, wie es nach Daltons + Vorstellung aussieht.</figcaption> +</figure> + +<p class="p0">und die Mennige als eine Verkettung von <em class="gesperrt">drei</em> Bleiatomen mit +<em class="gesperrt">vier</em> Sauerstoffatomen:</p> + +<figure class="figcenter illowe27" id="abb08"> + <img class="w100" src="images/abb08.jpg" alt="Ein kompliziertes Molekül aus drei + Blei- und vier Sauerstoffatomen"> + <figcaption class="caption">Abb. 8. Ein Molekül Mennige enthält dagegen ein + vierarmiges und zwei zweiarmige Bleiatome.</figcaption> +</figure> + +<p>Wenn Sie die Gewichtsverhältnisse dieser Atome nachrechnen, werden Sie +genau dieselben Zahlen finden, welche wir früher als kennzeichnend für +die drei Sauerstoffverbindungen des Bleis kennengelernt haben.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Nach Ihren Figuren zu schließen, würden diese Atome +miteinander durch eine Art von <em class="gesperrt">Armen</em> verkettet sein.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Ja. Man nimmt dies an und nennt diese Striche +„<em class="gesperrt">Wertigkeits</em>“arme oder „<em class="gesperrt">Valenzen</em>“ oder schlechthin +„<em class="gesperrt">Bindungen</em>“. Über sie wäre noch manches zu sagen.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: An Ihren Zeichnungen fällt mir etwas auf, was ich +mir nicht erklären kann. Angenommen, die Atome hätten wirklich solche +Wertigkeitsarme, womit sie einander fassen und festhalten: so müssen +wir doch annehmen, daß die Anzahl dieser Arme für jedes<span class="pagenum" id="Seite_31">[S. 31]</span> Atom Blei +gleich groß bleibt. In Ihrer <a href="#abb07">Abbildung 7</a> hat aber das Bleiatom vier +Arme, ebenso das mittlere Bleiatom der <a href="#abb08">Abbildung 8</a>, während die beiden +äußeren Bleiatome dieser Abbildung nur je zwei Arme haben. — Wie geht +das zu?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Ihre Frage rührt an eine kritische Stelle der +Atomtheorie. Diese Lehre nimmt nämlich allerdings an, daß die Anzahl +dieser Arme oder „<em class="gesperrt">Valenzen</em>“ beim gleichen Atom wechseln kann. +Sie nennt das Bleiatom in der Bleiglätte <em class="gesperrt">zweiwertig</em>, weil es +zwei Arme hat, dasjenige im Bleisuperoxyd vierwertig, weil es vier +Arme hat; und sie nimmt mit gutem Grund an, daß in der <em class="gesperrt">Mennige</em> +ein vierwertiges und zwei zweiwertige Bleiatome enthalten sind. Auf +den ersten Blick erscheint diese Erweiterung der Atomlehre durch die +<em class="gesperrt">Wertigkeits</em>theorie, welche wir dem Chemiker <em class="gesperrt">Kekulé</em> +verdanken, sehr willkürlich. Allein es sprechen gewichtige Tatsachen +dafür. Bleiglätte löst sich nämlich in Salpetersäure auf, Bleisuperoxyd +nicht. Behandelt man nun die zinnoberrote Mennige mit Salpetersäure, +so lösen sich darin zwei Drittel ihres Bleigehalts auf, während das +letzte Drittel ungelöst übrig bleibt. Dieses ist aber nun nicht mehr +zinnoberrot, sondern dunkelbraun gefärbt: es besteht aus reinem +Bleisuperoxyd.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Dieses Versuchsergebnis spricht allerdings sehr für +die Richtigkeit der Wertigkeitslehre. Wenn nun, wie ich vermute, jedes +Atom seine eigene und besondere Wertigkeit hat und damit auch noch +wechseln kann, wie sollen wir Anfänger uns dies alles merken? Jod +und Magnesium und Quecksilber und Eisen haben doch gewiß auch alle +verschiedene Wertigkeiten?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Das „Merken“ ist hier, wie überall, Sache der +praktischen Erfahrung und Übung. Jedoch werden wir vielleicht später +im „<em class="gesperrt">periodischen System der Elemente</em>“ ein Hilfsmittel kennen +lernen, welches uns dieses Merken ganz außerordentlich erleichtert.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Von „<em class="gesperrt">Atomen</em>“ kann man aber jedenfalls nur bei +einfachen, chemisch unteilbaren Stoffen reden; denn die kleinsten +Teilchen chemischer Verbindungen, wie z. B. der Mennige, bestehen +offenbar aus einer Mehrzahl von Atomen.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Ja. Die Atome sind stets die kleinsten Teilchen +der unzerlegbaren Stoffe, der „<em class="gesperrt">Elemente</em>“. Die zerlegbaren<span class="pagenum" id="Seite_32">[S. 32]</span> +Stoffe, welche aus Verbindungen der Elemente bestehen, müssen natürlich +auch in ihren kleinsten Teilchen von jedem Element wenigstens ein +Atom enthalten. Die kleinsten Teilchen solcher Verbindungen nennt man +<em class="gesperrt">Moleküle</em> (vom lateinischen Wort <span class="antiqua">molecula</span>, die kleine Masse).</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Wie ist das nun: haben die Atome der verschiedenen +Elemente lauter verschiedene Gewichte, oder gibt es auch gleich schwere +darunter?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Sie sind alle voneinander verschieden, wenn auch +manchmal nur um geringe Beträge, wie z. B. Nickel und Kobalt.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Ich habe in chemischen Lehrbüchern schon manchmal +solche Zahlen gesehen, die als „Atomgewichte“ bezeichnet waren. Ich +konnte und kann mir noch immer nicht vorstellen, wie man gerade auf +diese Zahlen gekommen ist. Ich erinnere mich z. B., für Blei die Zahl +207 gesehen zu haben. Das soll doch heißen, daß das Bleiatom 207 mal +schwerer ist als etwas anderes. Aber was ist dieses andere? Womit hat +man sich die Atome gewogen zu denken?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Dieses andere ist das Wasserstoffatom. Es ist +gewissermaßen das Grammgewicht im Gewichtskasten des theoretischen +Chemikers. Blei hat wirklich das Atomgewicht 207; das heißt: sein Atom +ist 207 mal schwerer als das Wasserstoffatom. — Können Sie sich denn +denken, wie man diese Wägung gemacht hat?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Ich denke, man hat sie überhaupt nicht gemacht, denn +die Atome sind natürlich viel zu klein, um gewogen werden zu können. +Aber das ist wohl auch gar nicht nötig, denn das Gesetz der bestimmten +Gewichtsverhältnisse erspart uns ja diese Wägung. Man braucht wohl nur +gemessen zu haben, wieviel Gramm Blei sich mit einem Gramm Wasserstoff +verbinden, und so wird man wohl die Zahl 207 gefunden haben.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Sie haben beinahe recht. Die Sache wird nur +dadurch ein wenig umständlicher, daß Blei und Wasserstoff sich +anscheinend überhaupt nicht miteinander verbinden, wenigstens ist es +bis jetzt nicht gelungen, eine solche Verbindung herzustellen. Man +mußte daher das Atomgewicht des Bleis auf einem Umweg bestimmen. Man +hat den Wasserstoff einer anderen chemischen Verbindung,<span class="pagenum" id="Seite_33">[S. 33]</span> nämlich +der Schwefelsäure, durch Blei ersetzt und hat mit der Wage leicht +feststellen können, wieviel Blei zum Ersatz von einem Gramm Wasserstoff +notwendig war. Dabei war allerdings noch darauf Rücksicht zu nehmen, +daß das Wasserstoffatom nach allen chemischen Erfahrungen stets +nur einen Wertigkeitsarm besitzt, das Bleiatom aber in den meisten +Verbindungen zwei solche hat. Also tritt in der Schwefelsäure ein +Bleiatom stets an die Stelle von zwei Wasserstoffatomen. Das wahre +Atomgewicht des Bleis muß daher doppelt so groß sein als die Zahl +103½, welche man auf diesem Umweg findet.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Das ist ja ein förmliches Schulbeispiel für die +Wahrheit des Satzes: „Nah beieinander wohnen die Gedanken, doch hart im +Raume stoßen sich die Sachen.“ — Gibt es denn nun noch weitere Beweise +für das Vorhandensein der Atome? Denn wir haben uns bisher doch nur auf +die, allerdings sehr ernst zu nehmenden, Daltonschen Gesetze gestützt.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Die Gründe sind so zahlreich wie der Sand am +Meer. Ich will ein paar von den auffallendsten herausgreifen. Da +ist zunächst das sonderbare Verhalten der Gase in physikalischer +und chemischer Hinsicht. Es weist geradezu auf eine Zusammensetzung +aus kleinsten Teilchen hin. Es ist nämlich höchst merkwürdig, daß +<em class="gesperrt">alle</em> Gase in physikalischen Beziehungen sich ganz gleichartig +verhalten, wenn sie auch chemisch noch so verschieden zusammengesetzt +sind. Sie werden von gleichen Drücken gleich stark zusammengepreßt +und dehnen sich durch gleich starke Erwärmung um den gleichen Betrag +aus. Dies gilt ebenso für das einfache, leichte Wasserstoffgas, wie +für das schwere und zusammengesetzte Kohlensäuregas. Also muß dieses +gleichartige Verhalten von der <em class="gesperrt">chemischen</em> Natur der Gase +unabhängig sein.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Mit der <em class="gesperrt">physikalischen</em> Beschaffenheit der Atome +kann es wohl auch nicht zusammenhängen: denn ein Wasserstoffatom ist +doch viel kleiner und leichter als ein Kohlensäuremolekül? Ich kann mir +nicht denken, welche physikalische Eigenschaft der Atome da noch ins +Gewicht fallen könnte?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Sie vergessen die wichtigste Eigenschaft dieser +kleinen Teilchen, nämlich ihre <em class="gesperrt">Zahl</em>. Tatsächlich erklären sich +alle gemeinsamen Eigenschaften der Gase geradezu spielend,<span class="pagenum" id="Seite_34">[S. 34]</span> wenn man +annimmt, daß gleich große Räume verschiedener Gase die gleiche Anzahl +kleinster Teilchen enthalten, seien es nun Atome oder Moleküle. Diese +Teilchen befinden sich in fortwährender, rascher Bewegung, und ihr +heftiger Anprall an die Gefäßwände erscheint uns als der Druck, welchen +das Gas auf diese ausübt. Gleich viele Teilchen müssen natürlich den +gleichen Druck ausüben. Durch <em class="gesperrt">Erwärmen</em> wird die Geschwindigkeit +der Bewegung, also auch die Heftigkeit des Aufprallens auf die Wände +gesteigert: tatsächlich wächst der Druck jedes Gases mit der Temperatur.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Dies klingt freilich sehr bestechend. Aber die Wucht +des Anpralls an die Gefäßwände hängt doch nicht bloß von der Anzahl der +Teilchen ab; da kommt doch auch ihr Gewicht und ihre Geschwindigkeit in +Betracht?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Gewiß. Je schwerer ein Teilchen ist, um +so langsamer muß seine Bewegung sein, wenn es mit der gleichen +Wucht aufprallen soll, wie ein leichtes Teilchen. Tatsächlich ist +nun der Gasdruck des leichten Wasserstoffgases und des schweren +Kohlensäuregases gleich groß. Da die Kohlensäureteilchen 22 mal +schwerer als die Wasserstoffteilchen sind, so müssen wir annehmen, daß +sie sich viel langsamer bewegen als diese.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Mir scheint, Ihre Theorien bedürfen doch einer zu +großen Anzahl von Voraussetzungen, und sie verlieren dadurch recht +erheblich an Wahrscheinlichkeit.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Ich will Ihnen aber zeigen, daß jede dieser +Voraussetzungen zu Folgerungen führt, welche mit den Tatsachen +übereinstimmen. So haben wir eben festgestellt, daß die schweren +Kohlensäureteilchen sich langsamer bewegen als die leichten +Wasserstoffteilchen, weil sie sonst bei gleicher Anzahl nicht den +gleichen Druck auf die Gefäßwände erzeugen könnten. Vorher hatte +ich erwähnt, daß Erwärmung die Geschwindigkeit der Teilchen erhöht, +Abkühlung infolgedessen sie verringert. Die Kohlensäureteilchen müssen +also durch starke Abkühlung leichter und früher zur völligen Ruhe +kommen als die rascher bewegten Wasserstoffteilchen. Tatsächlich ballen +sich die Kohlensäureteilchen, wenn man sie auf 80 ° unter Null abkühlt, +zu einem weißen Schnee zusammen, der zu Boden sinkt. Um das gleiche +Ergebnis beim Wasserstoff zu erzielen, muß man dieses Gas viel stärker, +nämlich auf 260 ° unter Null, abkühlen.</p> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_35">[S. 35]</span></p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Dies ist freilich sehr merkwürdig. Besteht dieses +Verhältnis zwischen Schwere und Verdichtbarkeit bei allen Gasen?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Bei allen, wäre wohl zuviel gesagt. Es gibt +erklärbare Ausnahmen. Aber trotzdem werden Sie fast niemals fehl gehen, +wenn Sie die schweren Gase als leicht verdichtbar, die leichten als +schwer verdichtbar betrachten. Zum Beweis stelle ich Ihnen für einige +Gase die entsprechenden Zahlen zusammen:</p> + +<table class="gase_im_vergleich"> + <tr> + <td class="btb br"> +   + </td> + <td class="btb br"> + <div class="center">Chlor</div> + </td> + <td class="btb br"> + <div class="center">Kohlensäuregas</div> + </td> + <td class="btb br"> + <div class="center">Sauerstoff</div> + </td> + <td class="btb br"> + <div class="center">Stickstoff</div> + </td> + <td class="btb"> + <div class="center">Wasserstoff</div> + </td> + </tr> + <tr> + <td class="bt br"> + <div class="center">Molekular-<br> + gewicht</div> + </td> + <td class="bt br vam"> + <div class="center">70,4</div> + </td> + <td class="bt br vam"> + <div class="center">44</div> + </td> + <td class="bt br vam"> + <div class="center">32</div> + </td> + <td class="bt br vam"> + <div class="center">28</div> + </td> + <td class="bt vam"> + <div class="center">2</div> + </td> + </tr> + <tr> + <td class="bt br"> + <div class="center">wird flüssig<br> + (od. fest)<br> + bei</div> + </td> + <td class="bt br vam"> + <div class="center">−34 °</div> + </td> + <td class="bt br vam"> + <div class="center">−79 °</div> + </td> + <td class="bt br vam"> + <div class="center">−183 °</div> + </td> + <td class="bt br vam"> + <div class="center">−196 °</div> + </td> + <td class="bt vam"> + <div class="center">−259 °</div> + </td> + </tr> +</table> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Gibt es noch andere Gründe für die Annahme, daß die +verschiedenen Gase im gleichen Raum gleichviel Moleküle enthalten?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Allerdings! Sie erinnern sich wohl, wie wir +am Anfang zu dem Begriff „Atomgewicht“ gelangt sind: nicht etwa +durch Wägung der Atome, sondern durch das Gesetz der bestimmten +Gewichtsverhältnisse bei chemischen Verbindungen. Wenn wir z. B. +<em class="gesperrt">Silber</em> mit <em class="gesperrt">Chlorgas</em> zusammenbringen, so beobachten +wir, daß 108 Gramm Silber sich mit 35,2 Gramm Chlor verbinden. +Lassen wir aber Silber etwa in der Salpetersäure an die Stelle von +Wasserstoffgas eintreten, so finden wir, daß 108 Gramm Silber genau +1 Gramm Wasserstoffgas ersetzen. Daraus hat bekanntlich Dalton den +Schluß gezogen, daß das Silberatom 108 mal schwerer ist als das +Wasserstoffatom, während das Chloratom 35,2 mal so schwer als dieses +ist. Ist es nun nicht merkwürdig, daß auch <em class="gesperrt">ein Liter</em> Chlorgas +genau 35,2 mal schwerer ist als <em class="gesperrt">ein Liter</em> Wasserstoffgas?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Das ist allerdings sonderbar; denn die Zahl 35,2 haben +wir doch auf <em class="gesperrt">chemischem</em> Weg aus den Vorgängen zwischen Silber, +Salpetersäure und Chlorgas gefunden.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Ganz richtig! Und nun begegnen wir derselben +Zahl durch eine rein physikalische Vergleichung der Gewichte<span class="pagenum" id="Seite_36">[S. 36]</span> von +Chlor und Wasserstoffgas wieder. Dies <em class="gesperrt">kann</em> doch nur dadurch +erklärt werden, daß gleiche Raumteile der beiden Gase gleichviel Atome +enthalten. Denn wenn 1 Atom Chlor 35,2 mal schwerer ist als 1 Atom +Wasserstoff, so ist natürlich auch eine Milliarde Chloratome 35,2 mal +schwerer als eine Milliarde Wasserstoffatome. Ist umgekehrt 1 Liter +Chlor 35,2 mal schwerer als 1 Liter Wasserstoff, so müssen beide +gleichviel Atome enthalten.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Dieser Beweis befriedigt mich schon besser. Gibt es +noch weitere Gründe für die Atomtheorie?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Wenn Sie die letzterwähnte Tatsache eingesehen +haben, bin ich eigentlich erst in den Stand gesetzt, Sie mit den +wichtigsten Gründen vertraut zu machen. Solche wurden besonders durch +das genaue Studium der Eigenschaften der <em class="gesperrt">Lösungen</em> erschlossen. +Es handelt sich dabei nur um <em class="gesperrt">echte</em> Lösungen, worunter wir +solche verstehen wollen, welche beim Verdunsten des Lösungsmittels den +gelösten Stoff wieder in Kristallen abscheiden. Diese Lösungen haben +folgende sonderbare Eigenschaften gemeinsam:</p> + +<ol class="dec"> + +<li>Der gelöste Stoff erniedrigt den Gefrierpunkt des Lösungsmittels,</li> + +<li>der gelöste Stoff erhöht den Siedepunkt des Lösungsmittels,</li> + +<li>der gelöste Stoff macht das Lösungsmittel zu einem Leiter der +Elektrizität,</li> + +<li>der gelöste Stoff übt im Lösungsmittel einen eigentümlichen Druck, +den <em class="gesperrt">osmotischen</em> Druck, aus;</li> + +</ol> + +<p class="p0">Sie erkennen ihn am einfachsten an der gewaltigen Aufblähung, welche +eine mit Salzwasser gefüllte Schweinsblase erleidet, wenn man sie +in reines Wasser legt. — Diese vier Eigenschaften sind nun im +allgemeinen derart von der Menge des gelösten Stoffes abhängig, daß +die doppelte Menge auch die doppelte Wirkung ausübt. Reines Wasser z. B. +gefriert bekanntlich bei 0 ° und kocht unter normalen Verhältnissen +bei 100 ° Celsius; löse ich nun 100 Gramm Zucker in einem Liter +Wasser, so wird diese Lösung erst unterhalb von 0 ° gefrieren und erst +oberhalb von 100 ° kochen. Löse ich aber 200 Gramm Zucker im Liter, +so bewirkt diese doppelte Zuckermenge auch eine doppelt so große +Gefrierpunktserniedrigung und Siedepunktserhöhung,<span class="pagenum" id="Seite_37">[S. 37]</span> aber auch eine +Verdoppelung der elektrischen Leitfähigkeit und des Quellungsdrucks +(osmotischen Drucks).</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Aber dies hat doch mit der Atomlehre eigentlich nichts +zu schaffen? —</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Mehr, als Sie denken. Es hat nämlich neugierige +Menschen gegeben, welche sich die Frage vorlegten: welche Mengen muß +man von <em class="gesperrt">zwei verschiedenen</em> Stoffen in der gleichen Menge des +Lösungsmittels auflösen, damit sie dessen Eigenschaften um den gleichen +Betrag ändern? Also, z. B., wieviel Traubenzucker muß in 1 Liter Wasser +gelöst werden, damit dessen Gefrierpunkt um ebensoviel erniedrigt +wird, wie durch 100 Gramm Rohrzucker? — Das Experiment hat nun die +sonderbare Antwort erteilt, daß in diesem Fall die Mengen der gelösten +Stoffe im <em class="gesperrt">Verhältnis ihrer Molekulargewichte</em> stehen müssen. Da +der Rohrzucker fast das doppelte Molekulargewicht des Traubenzuckers +hat, so braucht man von ihm in der Tat fast doppelt soviel.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Dieses Gesetz erinnert ja geradezu an die Verhältnisse +der Gase, deren Gewicht ebenfalls vom Molekulargewicht abhängt.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Dieser nämliche Gedanke veranlaßte den +Chemieprofessor van’t Hoff, einmal die Frage zu prüfen, ob vielleicht +der Quellungsdruck (osmotische Druck) gelöster Stoffe dieselbe Ursache +habe, wie der Druck der Gase. Er wollte also prüfen, ob auch der +Quellungsdruck durch den Anprall der Moleküle des gelösten Stoffes +verursacht würde.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Ich kann mir gar nicht denken, wie diese Frage durch +Versuche zu entscheiden wäre.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Darin zeigte sich gerade die Genialität van’t +Hoffs. Er entschied und beantwortete die Frage klar, ohne einen +einzigen Versuch auszuführen, allein durch Umrechnungen aus alten +Versuchsergebnissen des Botanikers <em class="gesperrt">Pfeffer</em> über den osmotischen +Druck, den Pfeffer entdeckt hatte. Er sagte sich: wenn der Druck in +Gasen und Lösungen nur von der Anzahl der Moleküle abhängt, so müssen +44 Gramm Kohlensäuregas, wenn man sie auf den Raum eines Liters +zusammenpreßt, denselben Druck als Gasdruck zeigen, welchen 180 Gramm +Traubenzucker, in einem Liter<span class="pagenum" id="Seite_38">[S. 38]</span> Wasser gelöst, als osmotischen Druck +ausüben. Denn 180 ist das Molekulargewicht des Traubenzuckers.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Und was haben die Zahlen Pfeffers darauf geantwortet?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Was im Sinn der Atomlehre zu erwarten war: <em class="gesperrt">die +beiden Drucke stimmten überein</em>.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Aber das ist ja wunderbar, das ist ein Triumph der +Atomtheorie, ein Triumph des menschlichen Geistes!</p> + +<div class="chapter"> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_39">[S. 39]</span></p> + +<h2 class="nobreak" id="5_Die_Waermeaenderungen_bei_chemischen_Vorgaengen">5. Die +Wärmeänderungen bei chemischen Vorgängen.</h2> + +</div> + +<p>Es ist für alle chemischen Vorgänge sehr kennzeichnend, daß dabei +entweder Wärme entwickelt oder Wärme verschluckt wird. Es gibt keinen +einzigen chemischen Vorgang, der nicht das eine oder das andere +täte. Diese Veränderungen des Wärmeinhalts der Stoffe sind zwar +kein Unterscheidungsmerkmal zwischen chemischen und physikalischen +Vorgängen, wie schon früher erklärt wurde; aber sie sind für die Frage +der Beständigkeit und für gewisse andere Eigenschaften der Stoffe von +so hoher Bedeutung, daß wir uns etwas eingehender damit befassen wollen.</p> + +<p>Betrachten wir zuerst diejenigen chemischen Vorgänge, bei welchen +Wärme <em class="gesperrt">entwickelt</em> wird. Man nennt sie „<em class="gesperrt">exothermische</em>“ +Vorgänge. Beachten wir ferner, daß jeder chemische Vorgang entweder +in einem <em class="gesperrt">Zerfall</em> oder in einer <em class="gesperrt">Neubildung</em> (oder einer +Vereinigung beider) besteht, und beschäftigen wir uns zunächst nur +mit den Neubildungen. Wir wollen also solche Neubildungen betrachten, +welche unter Wärme<em class="gesperrt">entbindung</em> erfolgen. Sie liefern stets sehr +<em class="gesperrt">beständige</em> Produkte, d. h. solche Stoffe, welche nur schwierig +in ihre Bestandteile zerlegbar sind. Ein gutes Beispiel ist die Bildung +des Wassers aus Wasserstoffgas und Sauerstoffgas. Diese beiden Gase +kann man bei gewöhnlicher Temperatur miteinander vermischen, ohne +daß sie sich chemisch verbinden. Bringt man aber das Gemisch mit +einer Flamme in Berührung, so erfolgt die Vereinigung beider Gase zu +Wasserdampf. Dabei wird plötzlich eine ungeheure Wärmemenge frei, +welche die Gase auf hohe Glut erhitzt —: die Vereinigung erfolgt +deshalb unter starker Explosion. Daraus schließen wir zunächst, daß es +falsch ist zu sagen:</p> + +<p class="center">Wasserstoffgas + Sauerstoffgas = Wasser.</p> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_40">[S. 40]</span></p> + +<p>Denn das Wasser ist doch um den Betrag der freigewordenen Wärme ärmer +als das Gemisch der beiden Gase. Diese freigewordene Wärme ist sogar +das eigentlich Unterscheidende zwischen dem Gasgemisch und dem daraus +gebildeten Wasser. Wir müssen daher die Wasserbildung so formulieren:</p> + +<p class="center">(Wasserstoffgas + Sauerstoffgas) − <b>Wärme</b> = Wasser.</p> + +<p>Haben wir uns diese Tatsache fest eingeprägt, so begreifen wir leicht, +warum das Wasser eine so beständige Verbindung ist: es kann in seine +beiden Elemente nicht zerfallen, ohne daß ihm die entwichene Wärme +zuvor wieder zugeführt wird. Da nun diese Wärmemenge sehr groß ist, +so muß das Wasser (als Dampf) bis auf 1800 ° erhitzt werden, damit es +wieder in Wasserstoff und Sauerstoff zerfällt. So riesige Wärmemengen +bieten sich dem Wasser nicht leicht dar, deshalb kann es von selbst +nicht wieder zerfallen.</p> + +<p>Es ist aber ohne weiteres klar, daß schon bei der Entstehung des +Wassers infolge der dabei auftretenden hohen Temperaturen die +Möglichkeit gegeben ist, daß es wenigstens teilweise wieder zerfällt. +Dadurch müßte ein Teil der freigewordenen Wärme wieder verbraucht +oder, wie der Fachausdruck lautet, „latent“ werden. In der Tat hat man +ausgerechnet, daß eine mit Sauerstoff gespeiste Flamme eine Temperatur +von nahezu 10 000 °<span class="antiqua">C</span> erzeugen müßte, wenn alle im ersten +Augenblick freiwerdende Wärme frei bliebe. Tatsächlich aber gibt diese +Flamme kaum 2000 °, weil der Hauptteil der Wärme sofort wieder zur +Spaltung des Wasserdampfs verbraucht wird.</p> + +<p>Diese Tatsache wirft ein eigentümliches Licht auf den Vorgang der +Wärmeentwicklung überhaupt: dieser Vorgang richtet sich in seiner +ganzen Wirkung offenkundig gegen denjenigen chemischen Vorgang, +welchen er begleitet, nämlich gegen die Wasserbildung aus Wasserstoff +und Sauerstoff. Es ist, als ob die Natur nicht damit einverstanden +wäre, daß diese beiden Stoffe sich zu einem neuen Körper verbinden. +Sie entwickelt daher aus den Bestandteilen heraus die Wärme als +einen Widerstand gegen die Vereinigung, eine Kraft, welche das +Vereinigungsprodukt wieder in seine Bestandteile zu zerlegen strebt. +Sie erreicht jedoch diesen Zweck nur teilweise<span class="pagenum" id="Seite_41">[S. 41]</span> und unvollkommen, weil +viel Wärme in die Umgebung abgeleitet wird.</p> + +<p>Die „exothermischen“ Verbindungen sind also sehr beständig und können +nur durch große Energiezufuhr wieder in ihre Elemente gespalten +werden. Bei vielen von ihnen, z. B. bei den meisten Verbindungen des +Sauerstoffs mit den Metallen, reicht die höchste Glut unserer Öfen +zu dieser Zerlegung noch nicht aus. Doch dürfen wir mit Sicherheit +annehmen, daß in der Glut der <em class="gesperrt">Sonne</em> alle exothermischen Stoffe +in ihre Elemente gespalten sind. Deshalb hat man noch vor 20 Jahren +allgemein geglaubt, daß auf der Sonne überhaupt nur chemische Elemente +als Dämpfe existieren könnten.</p> + +<p>Diese Ansicht hat sich jedoch nach genauerer Untersuchung der zweiten +Gruppe chemischer Verbindungen, der „<em class="gesperrt">endothermischen</em>“, +als Irrtum erwiesen. Darunter versteht man diejenigen chemischen +Verbindungen, welche bei ihrer Entstehung aus den Elementen Wärme +aufnehmen, welche also energiereicher als ihre Elemente sind. +Zu ihnen gehört das bekannte <em class="gesperrt">Azetylengas</em>, welches aus +Kohlenstoff und Wasserstoff besteht, ferner das <em class="gesperrt">Ozon</em> und vor +allem die sämtlichen <em class="gesperrt">Sprengstoffe</em>, also <em class="gesperrt">Schießbaumwolle, +Nitroglyzerin, Ammoniaksalpeter</em> und <em class="gesperrt">Knallquecksilber</em> und +viele andere. Der Grund für die Explosivität dieser Substanzen liegt +in dem Wärmeüberschuß, den sie „latent“, also innerlich gebunden, +enthalten. Beim Zerfall müssen sie diesen Wärmeüberschuß abgeben; er +ist die Quelle der Explosionsenergie, der Zertrümmerungsarbeit. Diese +Verbindungen brauchen sich nur in ihre Elemente umzulagern, um in +einer viel energieärmeren Form bestehen zu können. Die endothermischen +Verbindungen verhalten sich also in jeder Beziehung umgekehrt, wie die +exothermischen. Diese entwickeln bei ihrem Aufbau Wärme, jene bei ihrem +Zerfall. Die Wärme, welche die beständigen exothermischen Stoffe bei +ihrer Entstehung abgeben, haben wir als einen Widerstand gegen diese +Bildung kennen gelernt. Ist vielleicht auch die Explosionswärme, welche +beim Zerfall der endothermischen Stoffe frei wird, ein Widerstand +der Natur gegen diesen Zerfall?! — Dies wäre nur dann möglich, wenn +die Explosivstoffe in großer Hitze beständig wären. Diese Annahme +erscheint auf den ersten<span class="pagenum" id="Seite_42">[S. 42]</span> Blick ganz widersinnig, weil man die meisten +Explosivstoffe doch gerade durch Erwärmen zur Explosion bringen +kann. Aus diesem Grund hat man solche Erwägungen lange ins Reich +der Unmöglichkeit verbannt. Man hat sogar in der Wärmeentwicklung +beim Zerfall der Sprengstoffe einen Grund für ihre Unbeständigkeit +gesucht; man folgerte dabei etwa so: beim Zerfall des ersten +Sprengstoffteilchens entwickelt sich Wärme, welche die Nachbarteilchen +erhitzt und deren Zerfall beschleunigt; dadurch wird noch mehr Wärme +frei, welche auf weitere Nachbarteilchen im gleichen Sinne wirkt, und +so steigert sich spontan die Energie der Zerfalls. Diese Steigerung +erfolgt so blitzschnell, daß alle ihre Stufen zusammen den einen +Vorgang der Explosion bilden.</p> + +<p>Nun ist aber schon seit längerer Zeit bekannt, daß einige +Sprengstoffe mit besonderer Vorliebe in der ungeheuren Hitze des +elektrischen Funkens entstehen: so das <em class="gesperrt">Azetylen</em>, wenn man eine +Kohlenbogenlampe in Wasserstoffgas brennen läßt; das <em class="gesperrt">Ozon</em>, wenn +elektrische Funken durch Sauerstoffgas schlagen; die verschiedenen +<em class="gesperrt">Stickstoffoxyde</em>, wenn dem Sauerstoff Stickstoff beigemischt +wird usw. Zunächst glaubte man, daß die Elektrizität hierbei nur +die Wärmemenge liefere, welche alle endothermischen Verbindungen +bei ihrer Entstehung aus den Elementen aufnehmen. Man glaubte, daß +diese starke Aufschluckung der Wärme die Sprengstoffe im Augenblick +ihres Entstehens vor der Wirkung der Hitze gewissermaßen schütze. Man +glaubte somit, daß diese Sprengstoffe der Einwirkung des elektrischen +Funkens nur einen Augenblick lang, nämlich für den Augenblick ihrer +Entstehung, ausgesetzt sein dürften, solange sie nämlich diese Wärme +durch Aufschluckung unschädlich machten. Man hielt es also für eine +unerläßliche Bedingung des Gelingens, daß die gebildeten Sprengstoffe +der weiteren Einwirkung der elektrischen Gluthitze durch sofortige +Abkühlung entzogen würden. Man war so unerschütterlich von dem Dogma +der „Unbeständigkeit“ dieser Sprengstoffe überzeugt, daß man es +Jahrzehnte hindurch gar nicht für nötig hielt, die Frage überhaupt +nur aufzuwerfen, ob denn die endothermischen Verbindungen bei ihrer +hohen Entstehungstemperatur nicht auch bestehen könnten. Als diese +Frage einmal aufgeworfen wurde, war sie auch gleich beantwortet: +<em class="gesperrt">die Sprengstoffe denken gar nicht daran,<span class="pagenum" id="Seite_43">[S. 43]</span> in der Blauglut des +elektrischen Lichtbogens zu zerfallen, sondern sie sind gerade bei +den höchsten Temperaturen unzerstörbar feste Verbindungen</em>. Sie +verlieren also in der höchsten Glut ihren unbeständigen Charakter und +fangen an, beständig zu werden, wenn die „beständigen“ exothermischen +Verbindungen anfangen zu zerfallen. Dieses sonderbare Gesetz gilt nicht +bloß für chemisch einheitliche Verbindungen, sondern es gilt auch für +explosive <em class="gesperrt">Gemische</em> von Elementen: das bekannte <em class="gesperrt">Knallgas</em>, +die höchst explosive Mischung von zwei Raumteilen Wasserstoffgas +mit einem Raumteil Sauerstoffgas, ist oberhalb von 1800 ° nicht +mehr explosionsfähig. Deshalb erzählt der berühmte nordische +Chemiker <em class="gesperrt">Svante Arrhenius</em> in seinem Buche über die Chemie der +Himmelskörper, daß es in der glühenden Sonne nur zwei Arten von Stoffen +gibt: chemische <em class="gesperrt">Elemente</em> und <em class="gesperrt">endo</em>thermische Verbindungen. +Die gewöhnlichen, bei uns so beständigen exothermischen Verbindungen +zerfallen bei dieser Glut sämtlich in ihre Elemente.</p> + +<p>Wärme kann also bei zwei Arten von chemischen Vorgängen auftreten: +entweder bei der <em class="gesperrt">Entstehung</em> exothermischer Verbindungen, oder +beim <em class="gesperrt">Zerfall</em> endothermischer Verbindungen. Die erste Art haben +wir bereits als einen Widerstand gegen die bevorstehende Veränderung +erkannt. Nach diesen Ausführungen wird es uns nicht schwer fallen, +auch die zweite Art der Wärmebildung als einen solchen Widerstand zu +erkennen. Denn die zerfallenden Sprengstoffe, welche Wärme abgeben, +nähern sich doch gerade dadurch demjenigen Zustand, in welchem sie +nicht mehr zerfallen können: dem Zustand höchster Erhitzung. Aber +wie in jenem, so wird auch in diesem Falle der Widerstand durch die +Ableitung der Wärme in die Umgebung teilweise wirkungslos gemacht.</p> + +<p>Die Sprengstoffe haben, soweit ihr Verhältnis zur Wärme in Betracht +kommt, auf physikalischem Gebiet ein Gleichnis: dies sind die +unterkühlten Schmelzen. Wenn nämlich ein schmelzender Körper erstarrt, +so gibt er dabei beträchtliche Mengen Wärme ab. Er kann überhaupt nur +unter der Bedingung erstarren, daß ihn diese Wärme verläßt. Wir sind +aber an diesen Vorgang so gewöhnt, daß wir meistens ihm nicht viel +Beachtung schenken, sondern wir begnügen uns mit der Feststellung: „Die +Schmelze erstarrt, weil<span class="pagenum" id="Seite_44">[S. 44]</span> sie kalt wird“. Nun gibt es aber Schmelzen, +welche kalt werden können, ohne zu erstarren. Schmilzt man z. B. das +in der Photographie verwendete Fixiernatron, oder auch essigsaures +Natron, das man mit wenig Wasser durchfeuchtet hat, so kann man die +Schmelzflüssigkeit in einer Flasche kalt werden lassen, ohne daß sie +erstarrt. Es läßt sich aber leicht nachweisen, daß sich die erkaltete +Flüssigkeit in einem gleichsam erzwungenen, unnatürlichen Zustand +befindet: denn wenn man in sie ein einziges Kriställchen des festen +Salzes hineinwirft, so fängt sie augenblicklich an, zu erstarren. Aber +dabei entwickelt sich nun die ganze Wärmemenge, welche den flüssigen +Zustand der Körper vom festen unterscheidet, und das Gefäß wird so +warm, daß nur ein Teil seines Inhalts erstarren kann. Der Rest bleibt +infolge der freigewordenen Erstarrungswärme flüssig. — Aus diesen +Vorgängen müssen wir schließen, daß die unter ihren Erstarrungspunkt +abgekühlten Schmelzen, welche dabei nicht erstarrt sind, sich in +thermischer Beziehung in einem ganz ähnlichen Zustand befinden wie +die Sprengstoffe; beide enthalten überflüssige Wärme in verborgenem +(latentem) Zustand. Beide geben diese Wärme bei entsprechender Reizung +ab und nähern sich infolge der auftretenden Erwärmung wieder dem +Zustand ihrer wahren Beständigkeit. Die endothermischen Verbindungen +sind also auf chemischem Gebiet das, was die unterkühlten Schmelzen auf +physikalischem sind.</p> + +<p>Bis jetzt wurde nur von solchen chemischen Vorgängen gesprochen, +welche zwischen zwei Elementen stattfinden. Sie bestehen entweder in +einer Vereinigung oder in einem Zerfall. Weitaus die Mehrzahl aller +chemischen Vorgänge sind jedoch anderer Art: an ihnen beteiligen +sich nicht bloß chemische Elemente, sondern auch Verbindungen, und +zwar immer in der Art, daß Vereinigung und Zerfall gleichzeitig +nebeneinander einherschreiten. Solch einen Vorgang haben wir schon +kennen gelernt, als wir Bleiasche mit Holzkohle im Tiegel glühten. +Da <em class="gesperrt">zerfiel</em> die Bleiasche in metallisches Blei und Sauerstoff; +gleichzeitig <em class="gesperrt">vereinigte</em> sich dieser Sauerstoff mit der Kohle +zu Kohlensäuregas. Es hat also ein Austausch stattgefunden: das Blei +hat die Bleiasche verlassen, die Kohle ist an seine Stelle getreten. +Solche Austauschprozesse können entweder <em class="gesperrt">einseitig</em> sein, wie der +eben genannte, oder auch <em class="gesperrt">wechselseitig</em>, wenn es sich nämlich um +zwei Verbindungen handelt,<span class="pagenum" id="Seite_45">[S. 45]</span> welche je einen Bestandteil gegeneinander +austauschen und dadurch in zwei neue Verbindungen übergehen. Es findet +dann also ein doppelter Zerfall und ein doppelter Wiederaufbau von +chemischen Verbindungen statt. Diese Vorgänge sind stets von sehr +interessanten Wärmebewegungen begleitet, welche wir jetzt näher +betrachten wollen.</p> + +<figure class="figcenter illowe27" id="abb09"> + <img class="w100" src="images/abb09.jpg" alt="Eisendarstellung im Tontiegel im + Thermitverfahren"> + <figcaption class="caption">Abb. 9. Wie man im Zimmer dünnflüssiges Eisen darstellen + kann, welches so heiß ist, daß es durch eine schmiedeeiserne Platte + hindurchschmilzt.</figcaption> +</figure> + +<p>Schon die <em class="gesperrt">einseitigen</em> Austauschprozesse verlaufen am liebsten +in einer solchen Richtung, daß dabei Wärme entwickelt wird. Ein +überraschend schönes Beispiel dieser Art ist seit einiger Zeit unter +dem Namen des <em class="gesperrt">Goldschmidtschen Eisenschmelzverfahrens</em> bekannt +geworden. Wir haben schon früher gesehen, daß man das Eisen aus seinen +in der Natur vorkommenden Erzen mit Kohle im Hochofen ausschmilzt. +Die hierfür in Betracht kommenden Erze sind Verbindungen des Eisens +mit Sauerstoff und geben in der Glühhitze ihren Sauerstoff an die +Kohle ab. Es ist also ein einseitiger Austauschprozeß, der erst in der +Glühhitze vor sich geht. Nimmt man aber Aluminiummetall statt Kohle, +so braucht man das Gemisch nicht in einen Hochofen zu füllen, sondern +man kann die Reaktion im offenen Tontiegel erfolgen lassen. Es ist +nur nötig, das innige Gemisch von Eisenerzpulver und Aluminiumgrieß +an einer kleinen Stelle heftig zu erhitzen, indem man z. B. in den +gefüllten Tiegel ein Stück Magnesiumdraht steckt und ihn anzündet. +Sobald das brennende Magnesium mit dem Gemisch in Berührung kommt, +entzündet sich dieses und brennt mit ungeheurer Glutentwicklung langsam +nieder, ohne daß man von außen zu erhitzen braucht. Die freiwerdende +Wärme ist so groß,<span class="pagenum" id="Seite_46">[S. 46]</span> daß nicht bloß das sich bildende Eisen, sondern +auch das entstehende Aluminiumoxyd weißglühend und so dünnflüssig wie +Wasser werden. Das geschmolzene Eisen ist sogar dermaßen überhitzt, +daß man damit eine schmiedeeiserne Platte durchschmelzen kann, wenn +man es durch ein Loch im Tiegelboden auf diese Platte fließen läßt. +(<a href="#abb09">Abb. 9.</a>) Das geschmolzene Aluminiumoxyd, die Verbindung des Aluminiums +mit dem Sauerstoff des Eisenoxyds, erstarrt dabei zu einer ungeheuer +harten Masse, welche in allen Eigenschaften mit dem natürlichen +Mineral <em class="gesperrt">Korund</em> übereinstimmt. Seine Härte übertrifft die des +besten Stahls und wird selbst nur von der des Diamanten überragt. Man +kann mit den zerschlagenen Stücken dieser Masse auf Glas schreiben +und man kann Glasplatten damit fast ebenso gut zerschneiden, wie mit +einem Diamanten. Der Erfinder Goldschmidt hat sich dieses Verfahren +patentieren lassen zum Zusammenschweißen von großen Eisenstücken, +z. B. von Schienenstößen. Denn das flüssige Eisen im Tiegel ist so +entsetzlich heiß, daß man es nur in den Zwischenraum zwischen den +beiden Schienenköpfen fließen zu lassen braucht, um diese dauerhaft +miteinander zu verschmelzen. Man kann die außerordentliche Weißglut des +Tiegelinhalts nur durch dunkelgefärbte Brillengläser ohne Gefahr für +die Augen betrachten.</p> + +<p>Was ist nun der Grund, daß man mit Kohle das Eisen aus dem Erz nur +unter großer Wärmezufuhr ausschmelzen kann, während die Ausschmelzung +durch Aluminium von selbst unter heftiger Wärmeabgabe erfolgt? — +Diesen Grund erkennen wir leicht in den Wärmewanderungen, welche bei +unserem Versuch erfolgen. Wir müssen uns nur darüber klar werden, daß +unsere Austauschreaktion eigentlich aus <em class="gesperrt">zwei</em> verschiedenen +chemischen Vorgängen besteht, nämlich:</p> + +<p class="center">I. Eisenerz = Eisen + Sauerstoff,<br> +II. Sauerstoff + Aluminium = Aluminiumoxyd.</p> + +<p>Der erste Vorgang, die Zerspaltung des Eisenerzes in seine beiden +Bestandteile, erfordert eine große Wärme<em class="gesperrt">zufuhr</em>, da das +Eisenoxyd eine stark exothermische Verbindung ist. Der zweite +Vorgang, die Bildung des Aluminiumoxyds, <em class="gesperrt">liefert</em> eine noch +viel größere Wärmemenge, als für den ersten Vorgang verbraucht +wird.<span class="pagenum" id="Seite_47">[S. 47]</span> Infolgedessen schließt die Bilanz zwischen beiden Reaktionen +mit einem starken Überschuß an freigewordener Wärme ab. Nimmt man +statt des Aluminiums Kohle an, so liegt die Sache weniger günstig, +und es ist dann notwendig, dem Gemisch noch Wärme zuzuführen. +Man könnte sich nun fragen, warum das Gemisch aus Eisenoxyd und +Aluminiumpulver so schwierig zu entzünden ist, da es doch einen +so gewaltigen Wärmeüberschuß in sich trägt. Denn es ist eine ganz +auffallende Tatsache, daß diese Mischung wenigstens an einer, wenn +auch noch so kleinen, Stelle bis auf Weißglut erhitzt werden muß, um +in Reaktion zu treten. Deshalb haben wir die Entzündung mit einem +brennenden Magnesiumdraht vorgenommen, welcher eine außerordentlich +hohe Temperatur erzeugt. Denn ein Zündholz oder eine glühende Kohle +würde ganz wirkungslos bleiben; ja, man könnte sogar den ganzen Tiegel +ohne Gefahr auf Rotglut erhitzen. Dies erklärt sich daraus, daß die +Aluminiumteilchen mit einer sehr dünnen, aber sehr schwer schmelzbaren +Haut von Aluminiumoxyd umhüllt sind, welche sie vor der Einwirkung des +Eisenerzes schützt, wenn nicht diese Hülle zuvor durch große Hitze +geschmolzen wird. Ist dies aber an einer noch so kleinen Stelle einmal +geschehen, so schreitet der Prozeß infolge der von ihm selbst erzeugten +Hitze selbsttätig vorwärts. <em class="gesperrt">Die ganze Masse</em> dürfte man auf +keinen Fall von außen her bis zur Weißglut erhitzen: sonst würde ohne +Zweifel eine heftige Explosion erfolgen, weil der große Wärmeüberschuß +an allen Stellen zugleich frei würde. —</p> + +<p>Dieses Beispiel hat uns die thermischen Vorgänge bei einem +<em class="gesperrt">einseitigen</em> Austauschprozeß erläutert. Wie die Verhältnisse bei +<em class="gesperrt">zweiseitigen</em> Austauschvorgängen liegen, werden wir in einem +späteren Abschnitt kennenlernen.</p> + +<div class="chapter"> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_48">[S. 48]</span></p> + +<h2 class="nobreak" id="6_Saeuren_Basen_und_Salze">6. Säuren, Basen und Salze.</h2> + +</div> + +<p class="center mbot2">(Ein Gespräch zwischen einem Laien und einem Chemieprofessor +im Laboratorium.)</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Was ist eine <em class="gesperrt">Säure</em>? Ist mit diesem Wort ein +chemischer Begriff verbunden, oder versteht man darunter schlechthin +alles, was sauer schmeckt?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Die Säure ist ein chemischer Begriff, und zwar, +genau betrachtet, ein recht verwickelter. Aber ich hoffe, daß ich +Ihnen doch eine Vorstellung davon geben kann. Sie wissen doch, was ein +<em class="gesperrt">Oxyd</em> ist?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Ich denke, die Verbindung eines Elements mit +Sauerstoff.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Ja. Und ferner ist Ihnen wohl bekannt, daß man +die Elemente nach ihren Eigenschaften oft in <em class="gesperrt">Metalle</em> und in +<em class="gesperrt">Nichtmetalle</em> unterscheidet?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Die Unterscheidung ist mir wohl bekannt, aber ich +muß gestehen, daß ich sie nicht gerade als scharf empfinde. Welche +Eigenschaften sollen für diese Unterscheidung maßgebend sein? Ich +denke, für die Metalle wird man wohl ihren Glanz, ihre Schwere, ihr +Leitungsvermögen für Wärme und Elektrizität als maßgebend betrachten. +Aber gibt es nicht auch leichte Metalle einerseits und glänzende und +schwere Nichtmetalle andrerseits?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Allerdings, z. B. die Metalle <em class="gesperrt">Natrium</em> +und <em class="gesperrt">Kalium</em> und das nichtmetallische Element <em class="gesperrt">Jod</em>. Der +Unterschied zwischen Metallen und Nichtmetallen ist in der Tat nicht +scharf, und man kann bei manchem Element im Zweifel sein, wohin man es +rechnen soll. Aber im großen und ganzen ist es doch eine berechtigte +Unterscheidung, wenn man sich nur nicht auf eine einzige Eigenschaft +bei der Beurteilung stützt, sondern vielmehr ihre Gesamtheit in +Betracht zieht. Auch muß man die Eigenschaften<span class="pagenum" id="Seite_49">[S. 49]</span> richtig bewerten: für +die Metalle ist namentlich ihre <em class="gesperrt">Undurchsichtigkeit</em> und ihr +Leitungsvermögen für Elektrizität kennzeichnend.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Die Undurchsichtigkeit soll eine metallische +Eigenschaft sein? Aber Schwefel, Kohle, Porzellan sind doch gewiß keine +Metalle trotz ihrer Undurchsichtigkeit?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Jeder nichtmetallische Stoff läßt sich +durch gewisse Kunstgriffe, wie Umschmelzen oder Umkristallisieren +aus Lösungen, in eine durchsichtige Form verwandeln; ganz leicht +gelingt dies bei den Nichtmetallen Schwefel, Phosphor, Kohle, Bor, +Silizium! Denken Sie nur an den Diamanten, der die durchsichtige +Form der Kohle ist. Auch das Porzellan besteht aus an und für sich +durchsichtigen, freilich sehr kleinen Kristallen, die nur infolge ihres +ungleichwertigen Lichtbrechungsvermögens ein weißes Gemisch geben. Ein +durchsichtiges Metall gibt es dagegen nicht; zwar sind auch die Metalle +in sehr dünnen Lagen etwas durchscheinend, aber niemals, auch in den +dünnsten Schichten nicht, klar durchsichtig.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Also, den Unterschied zwischen Metallen und +Nichtmetallen zugegeben, wie kommen wir zum Begriff der Säure?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Sehr einfach: Sie brauchen nur das Oxyd eines +nichtmetallischen Elements in Wasser zu lösen.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Demnach wäre Schwefelsäure eine Verbindung von +Schwefeloxyd mit Wasser?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Ja.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Und Phosphorsäure eine Verbindung von Phosphoroxyd mit +Wasser?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Ja, und ebenso erhalten Sie Kohlensäure aus +Wasser und einem Oxyd des Kohlenstoffs, Borsäure aus Boroxyd und +Wasser, Salpetersäure aus Stickstoffoxyd und Wasser, Chlorsäure aus +Chloroxyd und Wasser usw.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Und was entsteht, wenn man ein Metalloxyd in Wasser +auflöst?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Da kommt es zunächst darauf an, ob sich das +Oxyd in Wasser löst, was in verhältnismäßig wenigen Fällen erfolgt. +Dann kommt es darauf an, ob das Metalloxyd viel oder wenig Sauerstoff +enthält. Enthält es wenig, so gibt<span class="pagenum" id="Seite_50">[S. 50]</span> es mit Wasser eine <em class="gesperrt">Lauge</em> +oder <em class="gesperrt">Base</em>. Enthält es viel, so hat seine Verbindung mit Wasser +häufig die Eigenschaften einer Säure.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Da ist es wohl möglich, daß die sauerstoffarmen +Oxyde eines Metalls basische Eigenschaften haben, während die +sauerstoffreichen mit Wasser Säuren geben?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Dies könnte man sogar fast als die Regel +bezeichnen. Jedenfalls gilt es für Chrom, Mangan, Eisen und viele +andere Metalle. Ihre „niederen“, d. h. sauerstoffarmen Oxyde sind in +Wasser unlöslich, haben aber trotzdem basische Eigenschaften; die +höheren, sauerstoffreichen Oxyde sind in Wasser löslich und bilden +damit echte Säuren.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Wie erkennt man eine Säure? Wodurch unterscheidet sie +sich praktisch von einer Base?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Zunächst ist es auffallend, daß die wässerigen +Lösungen der Säuren fast alle einen sauren Geschmack haben, obgleich +sie oft ungeheuer verschieden zusammengesetzt sind. Auch einige andere +Eigenschaften sind den meisten Säuren gemeinsam: sie färben blauen +Lakmusfarbstoff rot, sie lösen Metalle und Metalloxyde auf, sie +entwickeln mit Metallen, die sie lösen, Wasserstoffgas. Viele von ihnen +wirken auch wasserentziehend auf wasserhaltige Stoffe. Es läßt sich +nun nicht leugnen, daß manche von diesen Eigenschaften auch den Basen +zukommen: auch sie lösen manche Metalle unter Wasserstoffentwicklung, +auch sie wirken ätzend und wasserentziehend auf viele Stoffe. Aber +gegen Lakmus und andere Farbstoffe verhalten sich die Basen stets +umgekehrt und entgegengesetzt wie die Säuren: sie färben Lakmus, das +von Säure gerötet ist, wieder blau, Methylorange, das durch Säuren +gerötet ist, wieder gelb. Der Geschmack der Basen ist ebenfalls ganz +anders als der der Säuren.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Wie verhalten sich nun diese beiden gegnerischen +Stoffe zu einander? Was tritt ein, wenn man eine Säure und eine Base +zusammenbringt?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Sie vereinigen sich miteinander, oft unter sehr +heftiger Reaktion, zu einem <em class="gesperrt">Salz</em>. Dabei wird stets das Wasser, +welches in der Säure und in der Base chemisch gebunden ist, wieder +abgestoßen.</p> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_51">[S. 51]</span></p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Also bestehen die Salze aus Verbindungen von +Metalloxyden mit Nichtmetalloxyden?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Ja, und man kann sie dementsprechend ebenso gut +aus diesen durch Zusammenschmelzen darstellen. So können Sie z. B. das +Kupfersalz der Phosphorsäure, welches man phosphorsaures Kupfer oder +Kupferphosphat nennt, entweder so herstellen, daß Sie die Kupferbase in +Phosphorsäure auflösen, oder durch Zusammenschmelzen von Kupferoxyd mit +Phosphoroxyd.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Warum heißt man diese Stoffe <em class="gesperrt">Salze</em>? Hat dieser +Name etwas mit dem Kochsalz zu tun, womit wir die Speisen salzen?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Ja. Das Kochsalz entsteht beim Zusammenbringen +von Natronlauge und Salzsäure. Es ist sozusagen ein Normaltypus des +Begriffes „Salz“, denn es vereinigt alle kennzeichnenden Eigenschaften +der Salze in sich. Es löst sich in Wasser und kristallisiert aus +dieser Lösung beim Verdunsten des Lösungsmittels aus; es erhöht den +Siedepunkt, den osmotischen Druck und die elektrische Leitfähigkeit +des Lösungsmittels und erniedrigt seinen Gefrierpunkt. Es rötet weder +blauen, noch bläut es geröteten Lakmusfarbstoff. Es tauscht gegen +stärkere Säuren seine Säure, gegen stärkere Basen seine Base aus.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Sind denn diese Eigenschaften wirklich kennzeichnend +für die Salze? Gibt es nicht auch unlösliche Salze?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Allerdings, sogar recht viele. Aber selbst die +„unlöslichsten“ unter ihnen, wie das schwefelsaure Barium, sind eben +doch nicht ganz unlöslich; sie sind in Wasser nur so wenig löslich, +daß wir es nur schwierig bemerken. Aber in der Natur sind selbst diese +schwerlöslichen Stoffe aus wässerigen Lösungen im Lauf langer Zeiten +in prächtigen, großen Kristallen abgeschieden worden. Wir können daher +auch die sogenannten unlöslichen Salze nur als schwerlöslich betrachten +und müssen für sie dieselben Gesetze als gültig annehmen, welche für +die löslichen Salze gelten.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Sie sagten vorhin, das Kochsalz röte weder den blauen, +nach bläue es den geröteten Lakmusfarbstoff. Ist dies auch für alle +Salze kennzeichnend? Ich dächte, ein Salz, das aus einer sehr starken +Säure und einer sehr schwachen Base besteht, müßte auch noch saure +Eigenschaften besitzen.</p> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_52">[S. 52]</span></p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Dies ist auch tatsächlich der Fall. Das +Kupfersulfat und überhaupt viel Schwermetallsalze der Schwefelsäure, +Salzsäure und Salpetersäure reagieren noch deutlich sauer, weil diese +drei Säuren viel stärker sind als die Schwermetallbasen. Dagegen +reagieren z. B. das phosphorsaure und das borsaure Natrium wie Basen, +weil die Natronlauge als Base in diesen Salzen viel stärker ist als die +Säuren, an die sie gebunden ist.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Solche Salze nennt man dann wohl „<em class="gesperrt">saure Salze</em>“, +bzw. „<em class="gesperrt">basische Salze</em>“?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: O nein! Diese Namen bedeuten etwas ganz anderes, +nämlich chemische Verbindungen von Salzen mit einem Überschuß ihrer +eigenen Säuren bzw. Basen. So kann sich z. B. 1 Molekül Kaliumsulfat +mit 1 Molekül Schwefelsäure zu „<em class="gesperrt">saurem Kaliumsulfat</em>“ verbinden; +ebenso 1 Molekül Kohlensäure mit 1 Molekül kohlensaurem Natrium zu +„<em class="gesperrt">saurem kohlensaurem Natrium</em>“ (Natriumbikarbonat). Viele dieser +sauren Salze reagieren gegen Lakmus durchaus nicht sauer, sondern +alkalisch, weil ihre Säure viel schwächer als ihre Base ist. Dies +gilt z. B. vom Natriumbikarbonat, vom Borax, der sogar einen großen +Überschuß an Borsäure enthält, vom sauren Natriumphosphat und vielen +anderen Salzen.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Sie erwähnten vorhin, daß man den Säurebestandteil +eines Salzes durch eine stärkere Säure austreiben könne. Ich denke +mir, daß dies eine vorteilhafte Darstellungsweise für alle schwächeren +Säuren sein müßte.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Sie haben recht. Die Methode ist für den Chemiker +geradezu unersetzlich, weil er durch die <em class="gesperrt">Kristallisation</em> unreine +Säuren auf dem Umweg über ihre Salze leicht und vollständig reinigen +kann. Die Säuren haben nämlich häufig nur eine geringe Neigung zu +kristallisieren, oder sie tun es, wie z. B. Essigsäure, nur in ganz +reinem Zustand. Ihre Salze kristallisieren dagegen meistens leicht und +hinterlassen dabei alle Unreinigkeiten in der „Mutterlauge“, d. i. +in dem nicht kristallisierenden Rest der Lösung. Will man also z. B. +aus dem stinkenden, braungefärbten, rohen Holzessig reine Essigsäure +darstellen, so verfährt man etwa folgendermaßen: man schüttet in den +Holzessig Natronlauge oder kohlensaures Natrium und erhält so eine ganz +unreine<span class="pagenum" id="Seite_53">[S. 53]</span> Lösung von essigsaurem Natrium. Diese läßt man in der Wärme +solange eindunsten, bis beim Abkühlen der größte Teil des essigsauren +Natriums sich in Kristallen abscheidet. Dieses beständige Salz kann +man nun beträchtlich erhitzen, so daß die meisten Verunreinigungen +herausdestillieren, ohne daß es selbst Schaden leidet. Dann löst man es +nochmals in Wasser auf und „kristallisiert es um“, d. h., man scheidet +aus dieser Lösung abermals durch Eindampfen die Hauptmasse des Salzes +in Kristallen ab. Diese sind nun fast als ganz rein zu betrachten. +Erhitzt man sie mit Schwefelsäure, so verdrängt diese durch ihre große +Stärke die Essigsäure, und es hinterbleibt schwefelsaures Natrium, +während die Essigsäure herausdestilliert. So kann man viele Säuren +chemisch rein darstellen.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Ist denn die Essigsäure eine Verbindung eines +Nichtmetall-Oxydes mit Wasser?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Nein. Sie hat eine viel kompliziertere +Zusammensetzung. Sie werden sich erinnern, daß ich Ihnen ausdrücklich +sagte, ich vermöchte Ihnen nur einen Begriff von dem zu geben, was +Säuren und Basen sind. Dieser Begriff ist aber nicht erschöpfend; es +gibt noch viele Säuren und auch viele Basen, die weder ein Metalloxyd +noch ein Nichtmetalloxyd enthalten. Um auch diese zu verstehen, müßten +wir uns zuerst mit der <em class="gesperrt">Ionen-Theorie</em> vertraut machen. Dies +wollen wir aber, wegen der erforderlichen bedeutenden Vorkenntnisse, +lieber auf später vertagen.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Können zwei verschiedene Salze ebenfalls aufeinander +einwirken?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: O ja. Sie tun es sehr häufig, um nicht zu sagen: +immer. Dabei erfolgt dann ein wechselseitiger Austausch derart, daß +beide Salze ihre Säuren miteinander vertauschen. Ich möchte Ihnen da +doch ein prachtvolles Beispiel im Versuch vorführen. Sehen Sie diese +farblose Lösung: sie enthält salpetersaures Quecksilberoxyd. Und hier +eine zweite, ebenfalls farblose Flüssigkeit: es ist eine Lösung von +Jodkalium in Wasser (Jodkalium = jodwasserstoffsaures Kalium, das Salz +aus Jodwasserstoffsäure und Kalilauge). Nun schütte ich beide Lösungen +zusammen, und Sie sehen eine herrlich scharlachrote Färbung. Sie setzt +sich als dickes<span class="pagenum" id="Seite_54">[S. 54]</span> Pulver zu Boden, während die überstehende Flüssigkeit +farblos ist. Was ist dieses scharlachrote Pulver?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Wenn das jodwasserstoffsaure Kalium und das +salpetersaure Quecksilberoxyd ihre Säuren gegenseitig ausgetauscht +haben, so kann nur salpetersaures Kalium und jodwasserstoffsaures +Quecksilberoxyd entstanden sein. Der Niederschlag muß aus einem dieser +beiden Stoffe bestehen.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: So ist es auch. Er besteht aus Jodquecksilber, +wie man der Kürze halber statt „jodwasserstoffsaures Quecksilber“ sagt. +Das andere Umsetzungsprodukt, das salpetersaure Kalium, ist in der +überstehenden, farblosen Flüssigkeit gelöst.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Wenn man also diese farblose Flüssigkeit vorsichtig +vom roten Bodensatz abgießt und eindampft, so erhält man Kristalle von +salpetersaurem Kalium?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Jawohl. Und das Jodquecksilber ist nur deshalb +zu Boden gesunken, weil es zu den „unlöslichen“ Salzen gehört. Es ist +in Wasser nur sehr wenig löslich. Setzt man aber mehr Jodkaliumlösung +hinzu, so sehen Sie, wie es sich darin wieder völlig auflöst.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Und die Lösung ist wieder ganz farblos geworden! Die +Farbe dieser Umsetzungsstoffe tritt offenbar nur dann zutage, wenn +sie unlöslich sind und infolgedessen als Niederschläge aus der Lösung +ausfallen.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Hier sind Sie entschieden im Irrtum. Ich zeige +Ihnen hier eine gelbe Lösung von salzsaurem Eisen und eine farblose +von rhodanwasserstoffsaurem Ammonium. Lassen Sie sich durch die +schrecklichen Namen nicht irre machen, es sind zwei echte, einfache +Salze. Wenn ich diese Lösungen zusammenschütte, so sehen Sie eine +prächtig blutrote <em class="gesperrt">Lösung</em> von rhodanwasserstoffsaurem Eisen. Hier +zeigt nur die <em class="gesperrt">Farbe</em> die Umsetzung an, denn ein Niederschlag +ist nicht entstanden. — Ein zweites Beispiel: Hier ist eine farblose +Lösung von Chlorkalzium (salzsaurem Kalzium), und hier eine blaue von +salpetersaurem Kupfer. Ich gieße beide zusammen: es entsteht eine +grasgrüne Lösung von salzsaurem Kupfer.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Ich bin mir in dieser interessanten Sache über +eine Frage noch nicht im klaren: wenn ich salpetersaures Kalium mit +Schwefelsäure mische, so erwarte ich, daß schwefelsaures Kalium<span class="pagenum" id="Seite_55">[S. 55]</span> und +Salpetersäure entstehen. Wenn ich, umgekehrt, schwefelsaures Kalium +mit Salpetersäure mische, so erwarte ich aus denselben Gründen, daß +salpetersaures Kalium und Schwefelsäure entstehen. Was gilt nun? Beides +zugleich kann doch nicht richtig sein? Wie kann ich mir merken, welcher +von beiden Vorgängen der richtige ist?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Sie berühren hier eine außerordentlich wichtige +Sache, die ich Ihnen ausführlich erklären möchte. Wir wollen bei dem +von Ihnen gewählten Beispiel bleiben und wollen es in der Form einer +Gleichung anschreiben:</p> + +<p class="center">Salpetersaures Kalium + Schwefelsäure = schwefelsaures +Kalium + Salpetersäure.</p> + +<p>Liest man die Gleichung von links nach rechts, so bedeutet sie den +einen, von rechts nach links aber den anderen Vorgang. Tatsächlich sind +nun beide Vorgänge möglich, beide finden auch wirklich statt, aber +unter merklich verschiedenen Begleitumständen. Ich vermische hier in +diesem Glasgefäß trockenes salpetersaures Kalium mit konzentrierter +Schwefelsäure: Sie sehen Dämpfe von Salpetersäure aufsteigen und +bemerken beim Anfassen des Gefäßes eine beträchtliche Erwärmung. Nun +vermische ich in einem zweiten Gefäß trockenes schwefelsaures Kalium +mit konzentrierter Salpetersäure. Sie sehen keine Dämpfe aufsteigen, +denn die vorhandene Salpetersäure verschwindet zum Teil, und Sie +bemerken, daß das Gefäß in diesem Fall sehr <em class="gesperrt">kalt</em> wird.</p> + +<p>Aus dem ersten Vorgang müssen Sie schließen, daß reines salpetersaures +Kalium und reine Schwefelsäure nicht nebeneinander bestehen können, +ohne aufeinander einzuwirken. Also können diese beiden Stoffe unmöglich +allein als Endergebnis des zweiten Vorgangs auftreten. Aus dem zweiten +Vorgang erkennen Sie dagegen, daß auch schwefelsaures Kalium und +Salpetersäure unmöglich nebeneinander bestehen können, ohne aufeinander +einzuwirken. Also können diese beiden Stoffe nicht das ausschließliche +Endergebnis des ersten Vorgangs sein.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Demnach müßte man annehmen, daß in einem solchen +Gemisch alle vier Stoffe zugleich vorhanden sind: nämlich +salpetersaures Kalium, Schwefelsäure, schwefelsaures Kalium und +Salpetersäure.</p> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_56">[S. 56]</span></p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Dies ist auch tatsächlich der Fall. Aus dem +ersten Paar bildet sich fortwährend das zweite, aus dem zweiten +bildet sich gleichzeitig fortwährend das erste zurück. Somit halten +die vier Stoffe einander sozusagen das Gleichgewicht. Dies ist aber +nicht immer so möglich, wie in unserem Beispiel. Wenn nämlich einer +der neugebildeten Stoffe <em class="gesperrt">unlöslich</em> ist, so entzieht er sich +dadurch dem Einfluß des anderen. Das ist z. B. bei unserem schönen, +scharlachroten Jodquecksilber der Fall, wenn Sie Jodkalium mit +salpetersaurem Quecksilber zusammenbringen.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Sie wollen sagen, daß in diesem Fall das gebildete +Jodquecksilber sich mit dem ebenfalls neugebildeten salpetersauren +Kalium nicht wieder rückläufig umsetzen kann, weil das Jodquecksilber +unlöslich ist?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Ja. Dasselbe gilt für alle diejenigen chemischen +Vorgänge, bei welchen einer der neugebildeten Stoffe entweder unlöslich +ist, oder sich als Gas aus dem Wirkungsbereich der anderen Stoffe +entfernt. In allen diesen Fällen verläuft der chemische Vorgang +nur in einer Richtung und dauert so lange, bis die letzte Spur der +Ausgangsstoffe verschwunden ist, bis sich also kein unlöslicher oder +gasförmiger Stoff mehr neu bilden kann. In allen anderen Fällen +entsteht ein chemischer Gleichgewichtszustand.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Nun bleibt immer noch die Frage offen, wie weit in +diesen anderen Fällen der Prozeß in einer Richtung fortschreitet. +Dauert dies so lange, bis die vier Stoffe in gleichen Mengen vorhanden +sind, oder müssen sie im Verhältnis ihrer Molekulargewichte stehen, +oder von welchen Umständen sonst hängt das Gleichgewicht ab?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Dafür sind <em class="gesperrt">drei</em> Umstände maßgebend: +die <em class="gesperrt">Konzentration</em> der Lösungen, ihre <em class="gesperrt">Temperatur</em> und +der <em class="gesperrt">Druck</em>, unter welchem sie stehen. Denken Sie nur an +die Darstellung der Salpetersäure aus salpetersaurem Kalium und +Schwefelsäure. Je mehr man dieses Gemisch erwärmt, um so vollständiger +wird die Salpetersäure aus dem Salpeter „ausgetrieben“. Denn die +Salpetersäure ist in der Hitze bestrebt, sich als Dampf der Reaktion zu +entziehen. Durch <em class="gesperrt">Druck</em>anwendung kann dies aufgehalten werden, +weil Druck den Salpetersäuredampf wieder verflüssigt.<span class="pagenum" id="Seite_57">[S. 57]</span> Denken Sie +ferner an den Vorgang des <em class="gesperrt">Kalkbrennens</em>. Wenn man kohlensauren +Kalk glüht, so zerfällt er in seine beiden Oxydkomponenten, nämlich +in das Metalloxyd <em class="gesperrt">Kalziumoxyd</em> und in das Nichtmetalloxyd +<em class="gesperrt">Kohlendioxyd</em>. Dieses entweicht als Gas. Schließt man aber das zu +brennende Kalkstück in ein Gefäß ein, so daß das Kohlendioxydgas nicht +entweichen kann, so übt es auf seinen Entstehungsherd einen Druck aus. +Dieser Druck verhindert den weiteren Zerfall des Kalkstücks.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Das sieht ja gerade so aus, als ob sich das +zerfallende Kalkstück einen Widerstand gegen seinen eigenen Zerfall in +Gestalt dieses Druckes erzeugt?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: So ist es auch. Der ganze „<em class="gesperrt">Satz vom chemischen +Gleichgewicht</em>“, den <em class="gesperrt">Guldberg</em> und <em class="gesperrt">Waage</em> in Christiania +entdeckt und als „<em class="gesperrt">Massenwirkungsgesetz</em>“ bezeichnet haben, besagt +nichts anderes, als daß sich jeder chemische Vorgang während seiner +Abwicklung von selbst einen Widerstand erzeugt, der diese Abwicklung +zu hemmen sucht. Entsteht bei einem solchen Vorgang Wärme, so sind die +neugebildeten Körper ganz gewiß in der Hitze unbeständig; wird Wärme +verbraucht, so ist ebenso sicher anzunehmen, daß sie in der Kälte +unbeständig sind. Entsteht ein Gas, welches einen Druck ausübt, so +hemmt dieser Druck den Prozeß; wird aber dabei ein Gas verschluckt, +so daß ein luftleerer Raum entsteht, so ist dieses Vakuum bestrebt, +die weitere Absorption des Gases zu hindern. Und wenn in einer Lösung +die neugebildeten Stoffe aufeinander einwirken und die Ausgangsstoffe +rückbilden, so ist dies eben auch nichts anderes, als ein Widerstand +gegen die Neubildung.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Laie</em>: Ich bin Ihnen zu großem Dank verpflichtet. Sie haben +mir verwickelte Vorgänge, die ich niemals glaubte verstehen zu können, +auf ein großartig einfaches Grundgesetz zurückgeführt.</p> + +<div class="chapter"> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_58">[S. 58]</span></p> + +<h2 class="nobreak" id="7_Die_Salpetersaeure_und_was_man_daraus_macht">7. Die +Salpetersäure und was man daraus macht.</h2> + +</div> + +<p>Wenige Stoffe haben für unsere Zivilisation eine so große Bedeutung, +wie die Salpetersäure. Wir wollen uns daher mit ihr, mit ihrer +Darstellung und Anwendung etwas gründlicher befassen.</p> + +<p>Die Salpetersäure wurde früher ausschließlich durch Erhitzen von +Salpeter mit Schwefelsäure dargestellt. Man benutzt dazu den billigen, +sogenannten „Natronsalpeter“ oder „Chilisalpeter“, welcher in Chile in +ungeheuren Lagern bergmännisch gewonnen wird. Diesen salzartigen Stoff +könnte man sich aus Natronlauge und Salpetersäure entstanden denken; +wenn man ihn mit konzentrierter Schwefelsäure erhitzt, so verbindet +sich die Natronlauge mit der Schwefelsäure zu schwefelsaurem Natrium, +während die Salpetersäure herausdampft und durch Abkühlung der Dämpfe +gewonnen werden kann. Man kann dies z. B. in gläsernen Gefäßen machen, +wie <a href="#abb10">Abb. 10</a> zeigt.</p> + +<p>Diese Darstellungsweise der Salpetersäure hängt von der Einfuhr des +Chilisalpeters ab, also von einem ausländischen Rohstoff. Dies war +schon in Friedenszeiten ein Anlaß, nach einer anderen Darstellungsart +zu suchen. Der Krieg hat dieses Bestreben der Deutschen mit Erfolg +gekrönt: sie benutzen jetzt als Ausgangsstoff für die Gewinnung der +Salpetersäure das Billigste, was man sich denken kann, nämlich die +<em class="gesperrt">Luft</em>.</p> + +<p>Um diese wertvolle Entdeckung zu verstehen, erinnern wir uns, daß sich +die Salpetersäure bildet, wenn man ein Oxyd des Stickstoffgases, also +eine Verbindung von Stickstoffgas mit Sauerstoffgas, in Wasser löst. +Nun besteht die Luft zufälligerweise aus einem <em class="gesperrt">Gemeng</em> dieser +beiden Gase. In der Luft sind sie nur miteinander gemengt, aber nicht +chemisch verbunden. Denn wenn man Luft z. B. in kaltem Wasser sich +auflösen läßt und dann durch Erwärmen<span class="pagenum" id="Seite_59">[S. 59]</span> wieder austreibt, so zeigt sich, +daß sich der Sauerstoff in reichlicherem Maße in Wasser gelöst hat als +der Stickstoff. Dies wäre nicht möglich, wenn in der Luft Sauerstoff +und Stickstoff chemisch aneinander gebunden wären.</p> + +<p>Läßt man aber durch die Luft elektrische Funken schlagen, wozu sich +namentlich Wechselstrom von etwa 1000 Volt Spannung gut eignet, so +verbinden sich beide miteinander zu einem rotbraunen Gas, welches sich +in Wasser zu Salpetersäure auflöst. Dieses Gas zeigt so recht, wie +verschieden eine chemische Verbindung von einem bloßen Gemeng ihrer +Bestandteile ist: das <em class="gesperrt">Gemeng</em> ist farblos und für unsere Lunge +zum Atmen notwendig; die Verbindung dagegen ist rotbraun, für die Lunge +höchst giftig, und löst sich in Wasser zu Salpetersäure.</p> + +<figure class="figcenter illowe47" id="abb10"> + <img class="w100" src="images/abb10.jpg" alt="Salpetersäureherstellung aus + Kaliumnitrat und Schwefelsäure im Labor"> + <figcaption class="caption">Abb. 10. Darstellung der Salpetersäure aus Salpeter und + Schwefelsäure.</figcaption> +</figure> + +<p>Als diese Erfindung, Salpetersäure aus Luft und Wasser darzustellen, +gemacht war, war sie noch lange nicht lebensfähig. Denn die +Geschicke solcher Erfindungen sind immer auf das engste mit der +Preis- und Rentabilitätsfrage verknüpft: es mußte gelingen,<span class="pagenum" id="Seite_60">[S. 60]</span> die +„Luft“-Salpetersäure zum gleichen Preis oder billiger herzustellen +als die Salpetersäure aus Chilisalpeter, dann war erst die Erfindung +technisch wertvoll. Wovon hängt nun der Preis beider Produkte +ab? — Die Gewinnung des Chilisalpeters ist an der Fundstelle +ungemein einfach und billig; sein Preis wird daher, außer durch die +Nachfrage, im wesentlichen durch die Transportkosten bestimmt. Der +Preis der Luftsalpetersäure richtet sich hauptsächlich nach den +Gestehungskosten der verwendeten Elektrizität. Stellt man diese, wie +bei uns in Deutschland, durch Umwandlung aus Dampfmaschinenarbeit +her, so ist sie für die Salpetersäuregewinnung in der Regel zu teuer. +Dies ist aber nicht mehr der Fall, wenn die Elektrizität, wie in +Norwegen, aus natürlichen Wasserkräften gewonnen wird. Deshalb ist +Norwegen („<span class="antiqua">Norge</span>“ auf norwegisch) der eigentliche Sitz der +Luftsalpetersäuregewinnung. Es hat bereits im Jahre 1910 mehr als +260 000 Zentner Kalksalpeter (sog. Norgesalpeter) im Wert von über +2 Millionen Mark ausgeführt. Die Erzeugung von Chilisalpeter hat +allerdings zurzeit noch etwa den vierzigfachen Wert.</p> + +<p>Man verwendet die Salpetersäure sowohl im freien Zustand als flüssige +Säure, als auch in Form ihrer festen Salze. Sprechen wir zuerst von +dieser zweiten Anwendung. Es sind nur drei Salze der Salpetersäure, +welche in sehr großen Mengen angewendet werden: das salpetersaure +Natrium (Natronsalpeter oder Chilisalpeter), das salpetersaure +Kalium (Kalisalpeter) und das salpetersaure Kalzium (Kalksalpeter, +Norgesalpeter). Die wichtigste Anwendung des Natron- und des +Kalksalpeters ist die als <em class="gesperrt">Düngemittel</em>. Er kräftigt durch seinen +Stickstoffgehalt das Blattwachstum außerordentlich, ist daher bei Mais, +Rüben, Kartoffeln und Klee mit Vorteil zu verwenden. Da aber beide +Salpeterarten im Regenwasser leicht löslich sind, gibt man nicht die +ganze Jahresdüngung auf einmal, sondern besser in kleineren Mengen +nach und nach. Der Kalksalpeter enthält um ⅐ weniger Stickstoff als +der Chilisalpeter; diese Tatsache ist beim Einkauf der Berechnung +des Preises und bei der Düngung der Berechnung der erforderlichen +Menge zugrunde zu legen. Bei der Gewinnung der Luftsalpetersäure +entsteht zugleich eine kleine Menge <em class="gesperrt">salpetrige Säure</em>; diese +verhält sich ihrer chemischen Zusammensetzung nach zur Salpetersäure<span class="pagenum" id="Seite_61">[S. 61]</span> +etwa so, wie Mennige zum Bleisuperoxyd, d. h. sie ist etwas ärmer an +Sauerstoff. Die salpetrige Säure und ihre Salze sind aber für die +Pflanzen giftig. Wenn daher im Norgesalpeter etwas salpetrigsaurer +Kalk enthalten ist, so verschlechtert dies seine Wirkung beträchtlich. +Dieser Umstand erschwerte anfangs den Wettbewerb des Kalksalpeters +mit dem Chilisalpeter; inzwischen jedoch hat man gelernt, den Gehalt +des Kalksalpeters an dieser schädlichen Substanz auf ein Mindestmaß +herabzudrücken.</p> + +<p>Während also die Salze der Salpetersäure für fast alle Pflanzen ein +hervorragendes Nahrungsmittel bilden, sind sie für den tierischen +Körper, also auch für den menschlichen, starke Gifte. Trinkt man +eine, wenn auch sehr verdünnte, Lösung von Salpetersäure, so wird +einem fast augenblicklich schlecht, und es folgt Erbrechen mit allen +Erscheinungen einer Vergiftung. Die Salze der Salpetersäure, also +alle Arten von Salpeter, wirken nicht so giftig wie die freie Säure. +Da aber im tierischen Magensaft etwas freie Salzsäure enthalten ist, +welche aus einer Salpeterlösung stets etwas Salpetersäure frei macht, +so ist auch der Genuß von Salpeterlösung gesundheitsgefährlich. Es ist +nicht überflüssig, dies zu wissen, weil der Salpeter die Eigenschaft +hat, geräucherte Fleischwaren mit schön roter Farbe zu konservieren. +Obgleich seine Anwendung verboten ist, findet man in den Rauchfleisch- +und Wurstwaren nicht selten Salpeter, dessen Genuß besonders für Kinder +schädlich ist.</p> + +<p>Die hauptsächlichste Anwendung fand der Salpeter in vergangenen +Zeiten zur Bereitung des Schwarzpulvers. Dazu kann man aber weder den +Natronsalpeter noch den Kalksalpeter verwenden, weil diese beiden +Salze die Eigentümlichkeit haben, aus der Luft Wasser anzuziehen +und zu zerfließen. Man benutzt daher zur Schießpulverbereitung den +luftbeständigen Kalisalpeter. Dieser wird aus dem überseeischen +Natronsalpeter durch eine Wechselumsetzung in der Weise gewonnen, +daß man heißgesättigte wässerige Lösungen von Natronsalpeter und +<em class="gesperrt">Chlorkalium</em> miteinander vermischt. Dann findet folgende +Umsetzung statt:</p> + +<div class="csstab s5"> + <div class="cssrow"> + <div class="csscell vat">salpetersaures Natrium<br> + (Chilisalpeter)</div> + <div class="csscell vat"> + </div> + <div class="csscell vat">Chlorkalium</div> + <div class="csscell vat"> = </div> + <div class="csscell vat">salpetersaures Kalium<br> + (Kalisalpeter)</div> + <div class="csscell vat"> + </div> + <div class="csscell vat">Chlornatrium<br> + (Kochsalz)</div> + </div> +</div> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_62">[S. 62]</span></p> + +<p>Es bildet sich also neben dem Kalisalpeter noch Kochsalz. Nach +dem Satz vom chemischen Gleichgewicht kann die Umsetzung keine +vollständige sein, weil die beiden neugebildeten Stoffe sich wieder +rückwärts miteinander zu den Ausgangsstoffen umsetzen. Indessen, ein +besonderer Umstand sorgt doch dafür, daß die Ausbeute an Kalisalpeter +reichlich genug ist: denn der Kalisalpeter ist in heißem Wasser viel +leichter löslich als das Kochsalz (etwa achtmal mehr), in kaltem +dagegen schwerer. Infolgedessen scheidet sich beim Vermischen der +heißgesättigten Lösungen von Chilisalpeter und Chlorkalium eine Menge +Kochsalz in fester Form aus, wodurch der rückläufige Prozeß sehr +eingeschränkt wird.</p> + +<p>Diesen Kalisalpeter, der also durch eine Umwandlung (Inversion) aus dem +Chilisalpeter gewonnen wird, nennt man <em class="gesperrt">Inversions</em>salpeter. Das +Chlorkalium, welches zu seiner Darstellung gebraucht wird, findet sich +in Deutschland in den Steinsalzlagern in ungeheuren Mengen. Obgleich +nun das aus Kalisalpeter, Schwefel und Holzkohle zusammengesetzte +Schwarzpulver seit der Erfindung des rauchschwachen Pulvers bei weitem +nicht mehr in so großen Mengen verbraucht wird, wie früher, gehen doch +noch etwa 1½ Millionen Zentner jährlich durch den Handel, die einen +Wert von 30 Millionen Mark bedeuten.</p> + +<p>Weit umfangreicher und bedeutungsvoller ist die Verwendung der +<em class="gesperrt">freien Salpetersäure</em>. Sie hat nämlich die Eigenschaft, eine +große Anzahl von Stoffen, wie Baumwolle, Holzstoff, Papier, Stärke- +und Zuckerarten, Glyzerin, Benzol usw. in <em class="gesperrt">Sprengstoffe</em> +umzuwandeln, wenn man sie damit kurze Zeit in Berührung läßt. Diesen +Umwandlungsvorgang nennt der Chemiker das <em class="gesperrt">Nitrieren</em> der +Stoffe (vom lateinischen Wort <span class="antiqua">nitrum</span>, der Salpeter). Beim Nitrieren +entsteht als Nebenprodukt immer Wasser, welches als Widerstand gegen +den Nitrierungsvorgang wirkt, weil es die Salpetersäure verdünnt und +schwächt. Deshalb setzt man stets eine gewisse Menge konzentrierte +Schwefelsäure hinzu, welche bekanntlich auf das Wasser eine stark +anziehende Kraft ausübt und dadurch seine schädliche Wirkung wieder +aufhebt. Will man also einen Stoff nitrieren, so legt man ihn eine +Viertelstunde lang in ein Gemisch von konzentrierter Salpetersäure (1 +Teil) und konzentrierter Schwefelsäure (1–2 Teile). Dann gießt man die<span class="pagenum" id="Seite_63">[S. 63]</span> +Säure ab und wäscht nun den nitrierten Stoff in kaltem, fließendem +Wasser so lange und so gründlich aus, bis ein aus ihm herausgepreßter +Tropfen auf der Zunge keine Spur von saurem Geschmack mehr erzeugt.</p> + +<p>So kann man z. B. Watte, Löschpapier, baumwollene Stoffe sehr leicht +und bequem in <em class="gesperrt">Schießbaumwolle</em> verwandeln, welche nach dem +Trocknen eine drei- bis viermal größere Sprengkraft besitzt als das +Schießpulver. Man muß, wenn man diese Versuche selbst ausführen will, +nur beachten, daß die „konzentrierte“ Salpetersäure des Handels in der +Regel etwa 40 % Wasser enthält und dann zur Nitrierung unbrauchbar +ist, auch wenn man sie mit Schwefelsäure vermischt. Ist man nicht +sicher, ob man genügend starke Salpetersäure vor sich hat, so ist es +am besten, sie aus Salpeter und Schwefelsäure selbst herzustellen oder +man benutzt als Nitriergemisch ein Gemeng von zerriebenem Salpeter mit +konzentrierter Schwefelsäure, welches in jeder Beziehung dieselben +Dienste tut.</p> + +<figure class="figcenter illowe34" id="abb11"> + <img class="w100" src="images/abb11.jpg" alt="Nitrierung von Baumwolle mit + Nitriersäure"> + <figcaption class="caption">Abb. 11. Darstellung von Schießbaumwolle durch Eintragen + von Watte in Salpeterschwefelsäure.</figcaption> +</figure> + +<p>Diese nitrierten Körper bilden die Grundlage aller Sprengstoffe und +rauchschwachen Pulverarten. Es ist unnötig, auf ihre Wichtigkeit +besonders hinzuweisen; wurden doch in diesem Weltkrieg von +Sprengstoffen dieser Art so ungeheure Mengen angefertigt, daß sie alle +anderen künstlichen Erzeugnisse weit hinter sich lassen. Aber auch für +die friedliche Arbeit spielen die Sprengstoffe eine große Rolle: der +Abbau der Steinbrüche, die Anlage von Weg- und<span class="pagenum" id="Seite_64">[S. 64]</span> Tunnelbauten erfordern +mitten im Frieden gewaltige Mengen von Sprengstoffen. Derjenige +von ihnen, welcher am meisten von sich reden gemacht hat, ist das +<em class="gesperrt">Dynamit</em> (auf deutsch etwa soviel wie „Kraftstoff“ bedeutend). +Die Erfindung des Dynamits durch den Schweden <em class="gesperrt">Alfred Nobel</em> +war eigentlich insofern <em class="gesperrt">keine</em> Erfindung, als der wirksame +Bestandteil dieses Sprengstoffes, das <em class="gesperrt">Nitroglyzerin</em>, schon +lange bekannt war. Man hat dieses Nitroglyzerin oder <em class="gesperrt">Sprengöl</em> +schon jahrelang in amerikanischen Apotheken als — Kopfwehmittel (!) +kaufen können, ohne daß man von seiner Gefährlichkeit viel Aufhebens +gemacht hätte. Diese Gefährlichkeit trat eben erst durch Nobels +Versuche zutage, das Nitroglyzerin in großen Mengen für Sprengzwecke +zu verwenden. Es erwies sich in größeren Mengen, bei ballonweiser +Verpackung, als zu empfindlich gegen Stöße und gegen schroffen +Temperaturwechsel. Es zeigte sich die Unmöglichkeit, durch bloße +Vorschriften über die Behandlung dieses Stoffes seine Explosion zu +verhindern, und Alfred Nobel mußte es wiederholt erleben, daß seine +Fabriken in die Luft flogen und sozusagen spurlos verschwanden. +Dies hatte seinerseits zur Folge, daß ihm die Errichtung solcher +Fabriken wegen der damit verbundenen Gefahren nach und nach in den +meisten Ländern verboten wurde. Die ungeheure Bedeutung der Erfindung +des Dynamits liegt nun darin, daß diese Erfindung dem Sprengöl +alle Gefährlichkeit benahm, ohne seine Explosivkraft wesentlich zu +schwächen. Man macht sich davon, ohne Versuche gesehen zu haben, +nicht leicht eine richtige Vorstellung. Bringt man einen Tropfen +Nitroglyzerin auf eine glatte, etwas angefeuchtete Steinfläche und +schlägt man mit einem Hämmerchen darauf, so erfolgt eine starke +Detonation, und der Stein wird zertrümmert. Dagegen ist Dynamit +gegen Schlag und Stoß so unempfindlich, daß Nobel in Gegenwart des +Königs von Schweden ein Faß voll Dynamit von einem Kirchturm herab +auf das Straßenpflaster fallen und zerschellen lassen konnte, ohne +daß es explodierte. Es ist nicht leicht möglich, Dynamit durch bloßen +Schlag zur Explosion zu bringen. Aber auch Feuer ist dem Dynamit +nicht ohne weiteres gefährlich: hält man ein brennendes Streichholz +an einen nußgroßen Klumpen Dynamit, so brennt er langsam, völlig +geräuschlos, mit großer, gelbgrüner Flamme ab, welche einen feinen +Sprühregen von Kieselgurteilchen ausstößt.<span class="pagenum" id="Seite_65">[S. 65]</span> Dynamit ist also in bezug +auf Ungefährlichkeit der Handhabung geradezu ein idealer Sprengstoff: +Kinder und Narren können ihn mit dem besten Willen nicht zu Unfug +verwenden. Man muß sich geradezu fragen: was muß man tun, um diesen +Stoff überhaupt zur Explosion zu bringen? — Die Antwort heißt: man +muß <em class="gesperrt">Initialzündung</em> anwenden. Man muß die Explosion an einem +Punkte einleiten (<span class="antiqua">initium</span> = Anfang, Einleitung). Dies geschieht +durch Entzündung einer kleinen Menge Knallquecksilber, welches sich +durch Stoß, Schlag oder Erhitzen ziemlich leicht zur Explosion bringen +läßt. Dabei reißt es die Dynamitmasse gleichsam mit sich und bewirkt, +daß diese vollständig explodiert. Durch solche Initialzündung kann man +sogar manche Stoffe, die auf andere Weise gar nicht explodierbar sind, +zur Explosion bringen, so z. B. das Azetylengas.</p> + +<p>Nobels Erfindung, die so gewaltige Folgen haben sollte, war im Grunde +verblüffend einfach: sie besteht nämlich darin, das flüssige Sprengöl +mit einer möglichst geringen Menge (25 %) eines feinen, sehr porösen +Sandes (der sog. Infusorienerde) zu einem Brei zu vermengen. Dieser +einfache Gedanke hat auf der Erde geradezu Umwälzungen hervorgebracht. +Nun erst war es möglich, die Sprengkraft des Nitroglyzerins unbegrenzt +auszunützen, da man nun den Sprengstoff ohne Gefahr in beliebigen +Mengen herstellen, transportieren und aufbewahren konnte.</p> + +<p>Nobel verdiente mit dieser Erfindung nach der langen Reihe von +Mißerfolgen und Enttäuschungen ein mehr als fürstliches Vermögen. Da er +ohne Leibeserben starb, errichtete er in seinem Testament die berühmte +Nobelstiftung, welche alle zwei Jahre die bedeutendsten Leistungen +auf den wichtigsten Kulturgebieten mit einem recht ansehnlichen Preis +belohnt. —</p> + +<p>Es wäre ganz falsch, aus dem bisher Gesagten zu folgern, daß die +Salpetersäure nur dem Krieg und der Zerstörungswut der Menschen +dient. Selbst wenn die Salpetersäure nur zur Fabrikation von +Sprengstoffen diente, dürfte man dies nicht behaupten, weil eben +auch die Sprengstoffe eine geradezu unersetzliche, friedliche Arbeit +leisten. Aber das Nitriergemisch dient gar nicht bloß zur Herstellung +von Sprengstoffen, sondern mindestens in gleichem Betrag zur +Gewinnung unzähliger Farben, Medikamente und anderer<span class="pagenum" id="Seite_66">[S. 66]</span> unentbehrlicher +Chemikalien. Aber auch die Sprengstoffe werden nicht allein zu +explosiven Zwecken verwendet, sondern ein Teil von ihnen wird wieder +in harmlose Gebrauchsstoffe des täglichen Lebens verwandelt: so macht +man aus Schießbaumwolle, indem man sie in einem Gemisch von Alkohol und +Äther auflöst, das <em class="gesperrt">Kollodium</em>, und durch gewisse Beimengungen +(von Kampfer) das wichtige Hornersatzmittel <em class="gesperrt">Zelluloid</em>, ohne +das man heute längst nicht mehr auskommen könnte. Auf ganz ähnliche +Weise werden die rauchschwachen Pulverarten hergestellt, die demnach +dem Kollodium und Zelluloid sehr nahe verwandt sind. Sie entwickeln +ihre Sprengkraft erst bei der Entzündung im geschlossenen Raum +(der Patrone), zündet man dagegen rauchschwaches Pulver in offener +Aufschüttung an, so brennt es langsam mit großer, lohender Flamme ab — +ganz ähnlich wie ein angezündetes Stück Zelluloid. Diese rauchschwachen +Pulver haben die drei- bis vierfache Brisanz (Sprengkraft) des alten +Schwarzpulvers. Aber da sie beim Abbrennen braune, salpeterhaltige +Dämpfe liefern, greifen sie den Flintenlauf stärker an als das +Schwarzpulver. Aus diesem Grund können sie für die Jagd das +Schwarzpulver durchaus nicht ganz ersetzen.</p> + +<figure class="figcenter illowe25" id="abb12"> + <img class="w100" src="images/abb12.jpg" alt=""> + <figcaption class="caption">Abb. 12. Spinndüse zur Kunstseideherstellung.</figcaption> +</figure> + +<p>Schüttet man Kollodium — also sozusagen flüssige Schießbaumwolle +— in Wasser, so gerinnt es; das Wasser entzieht ihm die +Alkohol-Äthermischung, infolgedessen scheidet sich die Schießbaumwolle +als weißliche Gallerte ab. Ein findiger Franzose namens Chardonnet kam +nun auf den Gedanken, auf diese Weise feine <em class="gesperrt">Fäden</em> herzustellen, +indem er das Kollodium durch ein sehr enges Metallrohr in Wasser +preßte. (<a href="#abb12">Abbildung 12.</a>) Aus der Rohrmündung trat ein weißer, wie +Seide glänzender Faden von Schießbaumwolle.<span class="pagenum" id="Seite_67">[S. 67]</span> Die Fäden ließen sich +spinnen wie Seide und hatten auch ihren Glanz. So wurde die erste +<em class="gesperrt">Kunstseide</em> erfunden und nach ihrem Entdecker Chardonnet-Seide +genannt. Sie hatte aber den fatalen Fehler, explosionsartig zu +verpuffen, wenn man ihr ein Zündholz zu nahe brachte. Diese Eigenschaft +war für Raucher, wenn sie etwa eine Halsbinde aus Chardonnetseide +trugen, nicht angenehm. Man konnte indessen der Kunstseide ihre +Explosivität, freilich nicht ohne Schaden für die Haltbarkeit und zum +Teil auch den Glanz, wieder nehmen, wenn man sie in Schwefelammonium +badete.</p> + +<p>Heute bestehen nur noch wenige Fabriken, welche Chardonnetseide +herstellen. Ein anderes Verfahren hat dieses erste verdrängt, aber +für die Geschichte der chemischen Technologie wird es nie seine +Bedeutung verlieren. Zeigt uns diese Erfindung doch die unglaublichsten +Verwandlungskünste der Chemie, welche aus Baumwolle nicht bloß Pulver, +sondern auch Kollodiumballons, Zelluloidkämme und „echt“ seidene +Krawatten hervorzaubert.</p> + +<div class="chapter"> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_68">[S. 68]</span></p> + +<h2 class="nobreak" id="8_Kohlehydrate_und_Alkohol">8. Kohlehydrate und Alkohol.</h2> + +</div> + +<p>Daß man heute das Holz der Waldbäume in Zeitungspapier umwandelt, +weiß jedes Kind. Daß man es aber auch in <em class="gesperrt">Kunsthonig</em> und in +<em class="gesperrt">Spiritus</em> verwandeln kann, ist weniger bekannt. Ebensowenig +wissen die meisten Leute, daß Schießbaumwolle, rauchloses Pulver, +Kollodium und Zelluloid heutzutage viel weniger aus Baumwolle als +aus Fichtenholz hergestellt werden. Dies alles wollen wir uns nun +klarzumachen versuchen.</p> + +<p>Es gibt drei große Gruppen von Stoffen in der Natur, welche chemisch +ganz gleich zusammengesetzt sind und nur aus Kohlenstoff und den +Bestandteilen des Wassers bestehen. Verbindungen mit Wasser nennt +man in der Chemie „<em class="gesperrt">Hydrate</em>“, deshalb heißt man diese drei +Stoffgruppen mit einer gemeinsamen Bezeichnung <em class="gesperrt">Kohlehydrate</em>. Sie +sind so zusammengesetzt, als ob sie nur aus Kohle und Wasser beständen. +Diese drei Gruppen sind:</p> + +<p>1. Die <em class="gesperrt">Zellulose</em> oder der <em class="gesperrt">Zellstoff</em>. Er bildet den +Hauptbestandteil der <em class="gesperrt">Baumwolle</em> und des <em class="gesperrt">Papiers</em>. +Entfettete Verbandwatte ist fast chemisch reiner Zellstoff, ebenso +das Filtrierpapier der Chemiker. Aus Zellstoff bestehen die Wände der +Pflanzenzellen.</p> + +<p>2. Die <em class="gesperrt">Stärke-</em> und <em class="gesperrt">Gummiarten</em>. Während die Gummiarten, +wie arabisches Gummi und Kirschgummi, in heißem Wasser löslich sind, +quillt die Stärke in heißem Wasser nur zu Kleister auf.</p> + +<p>3. Die <em class="gesperrt">Zuckerarten</em>.</p> + +<p>In bezug auf die chemische Zusammensetzung wurde schon erwähnt, +daß alle drei Stoffgruppen aus Kohlenstoff und den Elementen des +Wassers bestehen. Verrührt man in einem Weinglas einen Eßlöffel voll +gestoßenen Zucker mit konzentrierter Schwefelsäure zu einem Brei, so +entzieht die Schwefelsäure dem Zucker das Wasser, und es hinterbleibt +eine löcherige, gequollene Masse von<span class="pagenum" id="Seite_69">[S. 69]</span> schwarzer Kohle. Genauere +Untersuchungen haben ergeben, daß im Zellstoff, in den Stärke- und +Gummiarten auf 6 Atome Kohlenstoff ziemlich genau 5 Moleküle Wasser +enthalten sind, während die wichtigsten Zuckerarten auf dieselbe +Kohlenstoffmenge 6 Moleküle Wasser enthalten. Dies muß man wissen, +wenn man die märchenhaften Umwandlungsvorgänge verstehen will, welche +am Beginn dieses Abschnittes erwähnt worden sind. Denn man versteht +nun, daß der Zellstoff und die Stärke, welche doch beide die gleiche +Zusammensetzung haben, nur ein Molekül Wasser in sich aufnehmen müssen, +um in eine Zuckerart überzugehen. Beim bloßen Kochen erfolgt diese +Wasseraufnahme nicht leicht, man müßte zu diesem Zweck schon in einem +Druckkessel den Stärkekleister oder die Zellulose mit überhitztem +Wasser behandeln. Viel schneller geht die Verzuckerung vor sich, wenn +man sich gewisser chemischer Stoffe als Wasserüberträger bedient. +Solch ein Stoff ist z. B. die Schwefelsäure. Sie wirkt nicht nur +wasserentziehend, sondern ebensooft auch wasseraddierend. Wenn man +daher Baumwolle oder Filtrierpapier oder Leinen mit konzentrierter +Schwefelsäure beträufelt, so lösen sie sich darin auf; aber die +Lösung enthält nun nicht mehr Zellstoff, sondern — Traubenzucker. +Dieselbe Wirkung erzielt man durch andauerndes Kochen mit verdünnter +Schwefelsäure. Da die Schwefelsäure bei diesem Vorgang nur als +Wasserüberträger wirkt und selbst nicht angegriffen wird, so genügen +wenige Tropfen von ihr zur Verzuckerung großer Mengen von Zellstoff +oder von Stärkekleister. Um auf diese Weise Kunsthonig zu bereiten, +kann man z. B. einen Liter dicken Stärkekleister mit einigen Tropfen +Schwefelsäure verrühren und nun zwei Stunden lang kochen. Schon +unmittelbar nach dem Zusatz der Schwefelsäure wird der dicke Kleister +ganz dünnflüssig, weil die Stärke in ein gummiartiges Zwischenprodukt +zwischen Stärke und Zucker, nämlich in Dextrin, übergeht. Dieses wird +bei längerem Kochen ganz in Traubenzucker, den Hauptbestandteil des +Kunsthonigs, umgewandelt. Zuletzt entfernt man die Schwefelsäure wieder +aus dem Gemisch, indem man gepulverte Kreide hineinschüttet und dann +das Feste vom Flüssigen durch Filtrieren trennt. Die Schwefelsäure +treibt aus der Kreide unter Schäumen Kohlensäuregas aus und verwandelt +sie in schwefelsauren Kalk (Gips), wodurch sie selbst in eine +unlösliche Form gebracht wird. Die verbleibende<span class="pagenum" id="Seite_70">[S. 70]</span> Lösung muß nun in der +Wärme so lange eingedunstet werden, bis ein dicker, honigartiger Brei +von Traubenzucker übrigbleibt.</p> + +<p>Will man aus Filtrierpapier oder Verbandwatte Kunsthonig bereiten, so +löst man am besten möglichst große Menge dieser Stoffe nach und nach, +unter Umrühren, in einer kleinen Menge konzentrierter Schwefelsäure +auf, verdünnt die Lösung mit Wasser, kocht sie einige Zeit und verfährt +dann mit Kreide wie vorhin.</p> + +<p>Schwieriger ist es, Sägespäne in Kunsthonig zu verwandeln. Im Holz +sind nämlich neben dem Zellstoff noch 30–40 % andere Stoffe enthalten, +welche aus korkartigen und schleimigen Substanzen bestehen. Sie +verhalten sich gegen konzentrierte Schwefelsäure ganz anders als die +reine Zellulose: sie werden von ihr verkohlt, wie die Zuckerarten. Man +kann daher am Grad der Schwarzfärbung eines Papiers nach dem Betropfen +mit konzentrierter Schwefelsäure leicht erkennen, wieviel von diesen +Stoffen noch in dem Papier steckt. Um das Holz von ihnen zu reinigen +und in reinen Zellstoff umzuwandeln, gibt es zwei Wege: entweder +durch Erhitzen mit Natronlauge (Natronzellulose) oder durch Kochen +mit schwefligsaurem Kalk (Sulfitzellulose). Beide Reinigungsmittel +wirken lösend auf die zucker- und korkartigen Stoffe im Holz und +lassen den Zellstoff als eine graue, sehr mürbe Masse zurück, die sich +vom künftigen Zeitungspapier nicht sehr viel unterscheidet. Da aber +das Verfahren mit Natronlauge viel teurer ist, so ist es durch das +Sulfitverfahren fast ganz verdrängt worden. Deutschland allein erzeugt +so jährlich etwa 6 Millionen Zentner Zellstoff, der größtenteils zur +Papiererzeugung verwendet wird. Den meisten Kunsthonig stellt man +durch Verzuckerung von Stärkekleister her, namentlich in Amerika aus +Maisstärke. Dabei wird das Schwefelsäureverfahren angewendet.</p> + +<p id="Keimung">Es gibt noch eine zweite Methode, um stärkeartige Stoffe in Zucker +umzuwandeln. Sie spielt in der Natur und in der Technik eine große +Rolle. Dies ist die Verzuckerung mittels der sogenannten Enzyme. +Dies sind Eiweißstoffe von einer meist unbekannten Zusammensetzung, +welche auf die Stärkearten genau so wasseranlagernd wirken wie die +Schwefelsäure und dabei selbst ebensowenig verändert werden wie +diese. Ein solches Enzym ist z. B.<span class="pagenum" id="Seite_71">[S. 71]</span> im Speichel enthalten. Spuckt man +auf dicken, warmen Stärkekleister und rührt um, so wird er schnell +dünnflüssig, weil er sich in löslichen Zucker unwandelt. Wenn wir also +Brot, Kartoffeln oder andere stärkehaltige Speisen essen, so werden +sie bereits während des Kauens im Mund verflüssigt und in Zucker +umgewandelt. Große Mengen solcher Enzyme mit stärkeverflüssigender +Wirkung finden sich im Pflanzenreich mit allen <em class="gesperrt">Keimen</em> +vergesellschaftet. Sie liegen im Getreidekorn im Gewebe des Keims (<a href="#abb13">Abb. +13</a>) und begleiten die Keimanlagen der Kartoffeln, die sogenannten +Augen. Ihre Aufgabe beginnt im Frühjahr, wenn der Keim wächst und +treibt. Dann braucht er Nahrung und hat doch selbst noch keine +Wurzeln und Blätter, mit welchen er sich aus dem Boden und aus der +Luft Nahrung besorgen könnte. Gerade aus diesem Grund ist ihm ein +förmlicher Speicher von Nahrungsvorräten angelagert: das Stärkemehl +im Getreidekorn, in der Kartoffel und in der Rübe hat diese Aufgabe. +Als Stärke können aber diese Nahrungsvorräte nicht in den Stoffwechsel +der jungen Pflanze eintreten, weil Stärke als solche nicht löslich +ist, weil aber Pflanze und Tier so eingerichtet sind, daß ihre +Nahrungsstoffe zunächst stets in den flüssigen Zustand gebracht werden +müssen, um durch die Adern und Saftgefäße fließen zu können. Deshalb +vermehren sich die Enzymeinlagerungen der Keime im Frühjahr und wirken +im gleichen Maße verzuckernd, verflüssigend auf die Vorratsstärke. +Je mehr der Keim wächst, um so mehr schwindet der Stärkevorrat, der +gerade so lange ausreicht, bis die junge Pflanze kräftig genug ist, +sich selbst zu ernähren. Bei den Kartoffeln macht sich die Verzuckerung +im Frühjahr unangenehm bemerkbar, denn sie schmecken in dieser Zeit +bekanntlich etwas süßlich.</p> + +<figure class="figright illowe19" id="abb13"> + <img class="w100" src="images/abb13.jpg" alt=""> + <figcaption class="caption">Abb. 13. Roggenkorn (Längsschnitt).</figcaption> +</figure> + +<p>Diese Enzymvorräte in den Keimpflanzen macht man sich nun in der +chemischen Technik dienstbar, um damit Stärke in Zucker umzuwandeln. +Man benutzt dazu meistens die sogenannte <em class="gesperrt">Diastase</em>, d. i. das +Enzym der keimenden Gerste. Angefeuchtete Gerstenkörner läßt man in +Haufen keimen, bis der Keim eine gewisse Länge erreicht hat, von der +man erfahrungsgemäß weiß, daß sie dem<span class="pagenum" id="Seite_72">[S. 72]</span> erreichbaren Höchstgehalt des +Keims an Diastase entspricht. Denn die Menge dieses Enzyms wächst mit +der Keimung. Dann wird die weitere Keimung unterbrochen, indem man +die gekeimte Gerste durch Erhitzen tötet. Sie heißt nun <em class="gesperrt">Malz</em>. +Um daraus Diastase herzustellen, behandelt man es mit verdünntem +Alkohol, welcher die Diastase löst, und setzt dann zu der klaren Lösung +absoluten Alkohol, wodurch das Enzym als weißes Pulver ausgefällt wird. +Dieses etwas teure Gewinnungsverfahren ist übrigens in den meisten +Fällen entbehrlich, weil zerschrotetes Malz bereits alle Wirkungen der +Diastase zeigt. Setzt man daher solches Malzschrot zu einem Brei von +gekochten Kartoffeln, so zergeht dieser Brei in kurzer Zeit zu einem +flüssigen Gemisch von Dextrinlösung und Zuckerlösung, welches durch +weitere Einwirkung des Malzes bei etwa 60 ° größtenteils in Zucker +(Malzzucker) übergeführt wird.</p> + +<p>Dieser chemische Prozeß bildet die Grundlage für zwei +ungeheure Gewerbe: für die <em class="gesperrt">Bier</em>bereitung und für die +<em class="gesperrt">Spiritus</em>herstellung. Diese beiden Prozesse beruhen nämlich +darauf, daß Malz- und Traubenzucker durch <em class="gesperrt">Gärung</em> in Alkohol +(Spiritus) übergeführt werden. Dagegen vermögen die Stärkearten als +solche nicht zu gären, auch nicht alle Zuckerarten sind gärbar: gerade +z. B. der Rüben- oder Rohrzucker, unser beliebter Speisezucker, ist +<em class="gesperrt">nicht</em> gärungsfähig. Um also Stärke, Zellulose oder Rohrzucker +in Alkohol zu verwandeln, muß man diese Verbindungen zuerst in +<em class="gesperrt">Trauben-</em> oder <em class="gesperrt">Malz</em>zucker überführen. Diesen Vorgang +nennt der Chemiker <em class="gesperrt">Inversion</em>, den so gewonnenen Trauben- und +Malzzucker auch wohl <em class="gesperrt">Invert</em>zucker.</p> + +<p>Bei der <b>Bierbereitung</b> scheint die Sache besonders einfach zu +liegen, weil das Korn der Gerste sowohl die Stärke als auch das +zu ihrer Invertierung nötige Enzym, die Diastase, enthält. Aber es +ist klar, daß gerade aus demselben Grund alles darauf ankommt, die +<em class="gesperrt">Keimung</em> der Gerste, bei welcher die Diastase gebildet und +ein großer Teil der Stärke in Zucker verwandelt wird, im richtigen +Augenblick zu unterbrechen. Auch die Art dieser Unterbrechung ist +nicht gleichgültig: tötet man die Gerste durch heiße Luft oder +Rauch, so wird ein erheblicher Teil der Diastase zerstört, aber die +Verzuckerung der Stärke begünstigt. Will man möglichst viel Diastase +haben, um die Verzuckerung der Stärke erst später erfolgen<span class="pagenum" id="Seite_73">[S. 73]</span> zu lassen, +so tötet man das Malz nur durch Trocknen an der Luft bei gewöhnlicher +Temperatur. Man nennt solches enzymreiches Malz: Grünmalz. Die +vollständige Umwandlung der Gerstenstärke in Zucker erfolgt erst +beim <em class="gesperrt">Einmaischen</em> (Maischen = altes Wort für Mischen). Dieser +Vorgang ist ziemlich einfach und besteht nur darin, das geschrotete +Malz etwa eine Stunde lang mit heißem Wasser von 50–60 ° zu verrühren. +Dazu dienen besondere Bottiche mit mechanischen Rührwerken, die +Maischbottiche. Die so hergestellte Zuckerlösung heißt <em class="gesperrt">Würze</em>. +Ihr wird auf das Hektoliter etwa 1 Kilogramm <em class="gesperrt">Hopfen</em> zugesetzt, +um sie vor zu schnellem Verderben zu bewahren. Die Hopfenblüte enthält +nämlich Bitterstoffe von stark konservierenden Eigenschaften. Diese +Würze muß nun bloß noch der Gärung unterworfen werden, um in Bier +überzugehen.</p> + +<figure class="figleft illowe17" id="abb14"> + <img class="w100" src="images/abb14.jpg" alt=""> + <figcaption class="caption">Abb. 14. Ein Stückchen roher Kartoffel in 400fach. + Vergröß. (zeigt die geschichteten Stärkekörner innerhalb geschlossener + Zellwände.)</figcaption> +</figure> + +<p>Die Verzuckerung der <em class="gesperrt">Kartoffelstärke</em> für die Spiritus- +und Schnapsbereitung ist wesentlich weniger schwierig als die +Bierwürzebereitung. In den <em class="gesperrt">rohen</em> Kartoffeln ist die Stärke +von Zellhäuten umschlossen, welche sie vor dem Angriff der Enzyme +vollkommen schützt. (<a href="#abb14">Abb. 14.</a>) Kocht man die Kartoffeln, so wird +dadurch ein Teil dieser Zellhäute zersprengt und geöffnet, weil die +Stärke im heißen Wasser mit großer Kraft zu Kleister aufquillt. +<em class="gesperrt">Ganz</em> findet diese Sprengung jedoch nur dann statt, wenn man +die Kartoffeln mit überhitztem Dampf von etwa 2–3 Atmosphären Druck +behandelt. Der Dampf erfüllt allmählich auch die stärkehaltigen +Zellen, deren Wände er langsam durchdringt. Öffnet man nun plötzlich +ein Bodenventil des Kartoffeldämpfers, so werden die Kartoffeln nicht +bloß durch diese Öffnung herausgepreßt, sondern zugleich ganz fein +zerstäubt. Denn durch das Öffnen des Ventils wird der Druck des Dampfes +auf die Außenfläche der Kartoffeln plötzlich aufgehoben, während der +in den Zellen befindliche gespannte Dampf nicht so rasch durch die +Zellwände dringen kann und sie daher explosionsartig zersprengt.</p> + +<p>Diesen „aufgeschlossenen“ Kartoffelstaub versetzt man nun mit<span class="pagenum" id="Seite_74">[S. 74]</span> +geschrotetem Grünmalz (d. i. mit diastasereichem, an der Luft +getrocknetem Malz). Er wird dadurch sofort zu einer gärungsfähigen, +zuckerreichen Masse verflüssigt.</p> + +<p><b>Die Gärung.</b> — Rein chemisch betrachtet, besteht die +Gärung in einem Zerfall des Zuckermoleküls in <em class="gesperrt">Alkohol</em> und +<em class="gesperrt">Kohlensäure</em>. Die Kohlensäure entweicht unter Schäumen, der +Alkohol sammelt sich in der gärenden Flüssigkeit an. Dieser Zerfall +wird durch die <em class="gesperrt">Hefe</em> bewirkt. Die Hefe, eine breiige, säuerlich +riechende Masse, besteht aus mikroskopisch kleinen Lebewesen, welche zu +den Pilzen gerechnet werden müssen, und zwar zu den <em class="gesperrt">Spaltpilzen</em> +oder Bakterien. Der Name „Spalt“pilze bezieht sich auf ihre wichtige +Fortpflanzungsweise, welche darin besteht, daß sich jede Hefezelle +durch Abschnürung in zwei Stücke spaltet, welche durch rasches Wachstum +bald wieder die Größe der Mutterzelle erreichen. Durch diese Spaltung +wächst die Menge der Hefezellen ganz außerordentlich schon in wenigen +Stunden an.</p> + +<p>Was nun den Gärungsvorgang betrifft, so hat man früher geglaubt, er sei +an das <em class="gesperrt">Leben</em> der Hefepilze gebunden. Man glaubte, die lebenden +Hefezellen ernährten sich mit dem gärbaren Zucker, und den Alkohol und +die Kohlensäure hielt man sozusagen für die Fäkalstoffe dieser Zellen. +In gewissem Sinne ist diese Auffassung auch richtig; falsch ist nur +die Anschauung, als ob zur Zuckerspaltung das Leben, die „Seele“ der +Hefezellen notwendig wäre. Denn Professor <em class="gesperrt">Buchner</em> hat Hefezellen +ausgepreßt und mit dem sorgsam filtrierten Preßsaft, in welchem +durchaus keine lebenden oder toten Hefeorganismen mehr enthalten +waren, hat er in Zuckerlösungen genau die gleichen Gärungsvorgänge +hervorgerufen, welche darin durch lebende Hefe erzeugt werden. Damit +hat er bewiesen, daß die Gärung — ähnlich der Inversion von Stärke +in Zucker — durch chemische Stoffe im Hefeleib, durch Enzyme, +hervorgerufen wird. Diese Enzyme haben sich bei näherer Untersuchung +als sehr verwickelt gebaute Eiweißstoffe erwiesen. Sie werden beim +Gärungsvorgang nicht verändert. Die Enzyme des Hefeleibes wirken am +besten bei Blutwärme, also bei etwa 37 °, und werden durch Erhitzen +über 60 ° zerstört, also genau wie die zuckerbildenden Enzyme des +Speichels und des Malzkeims und die verdauenden Enzyme des Darmsaftes.</p> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_75">[S. 75]</span></p> + +<p>Praktisch betrachtet ist das Leben der Hefezellen aber doch für den +Gärungsvorgang nicht bedeutungslos, weil die Hefezellen, indem sie +sich selbst vermehren, auch die wirksamen Mengen der gärungserregenden +Enzyme vermehren und somit die Gärung beschleunigen.</p> + +<p>Das Ende der Gärung tritt nicht etwa dann ein, wenn der ganze +vorhandene Zucker in Alkohol und Kohlensäure gespalten ist, sondern es +hängt von einem anderen Umstand ab. Der erzeugte Alkohol wirkt nämlich +lähmend auf seinen Erzeuger und hemmt sowohl die Vermehrung der Hefe, +als auch die alkoholbildende Wirkung ihres Enzyms. Die Gärung erzeugt +also in ihren Produkten sich selbst einen Widerstand.</p> + +<div class="figcontainer"> + +<figure class="figsub_b illowe20" id="abb15"> + <img class="w100" src="images/abb15.jpg" alt=""> + <figcaption class="caption">Abb. 15. Bierhefe (Saccharomyces cerevisiae).</figcaption> +</figure> + +<figure class="figsub_b illowe18" id="abb16"> + <img class="w100" src="images/abb16.jpg" alt=""> + <figcaption class="caption">Abb. 16. Carlsberger Unterhefe Nr. 1 (nach Fischer, + Technologie).</figcaption> +</figure> + +</div> + +<p>Theoretisch gibt es also gar nichts Einfacheres als die Herstellung +von Bier und von Spiritus durch Gärung: man braucht nur die oben +beschriebene Bierwürze und die süße Kartoffelmaische mit Hefe zu +versetzen und gären zu lassen, bis die Gärung von selbst aufhört. In +Wirklichkeit müssen aber doch noch einige Umstände berücksichtigt +werden, die freilich zum Interessantesten gehören, was die +naturwissenschaftliche Forschung der letzten drei Jahrzehnte entdeckt +hat. Man hat nämlich gefunden, daß es eine ungeheure Anzahl von +verschiedenen Hefearten gibt, die sich zwar ihrem Aussehen nach +nicht viel voneinander unterscheiden (<a href="#abb15">Abb. 15</a> u. <a href="#abb16">16</a>), um so mehr +aber nach ihrem Verhalten bei der Gärung. Zwar spalten sie alle die +Hauptmengen des Zuckers in Alkohol und Kohlensäure; aber neben diesem +Hauptvorgang erzeugt jede Hefeart noch einen gewissen Prozentsatz von +Nebenprodukten. Diese Nebenprodukte sind z. B. Fuselöle, Buttersäure, +Weinsäure, Essigsäure, Glyzerin und<span class="pagenum" id="Seite_76">[S. 76]</span> viele andere Substanzen von mehr +oder weniger auffallendem Geschmack und Geruch. Die Menge und die +Zusammenstellung dieser Nebenprodukte ist für jede der vielen Hefearten +anders, aber auch kennzeichnend, so daß man unter Umständen sofort am +Geschmack des Bieres erkennen kann, welche Hefeart die Gärung erregt +hat. Aber nicht bloß der Geschmack des Bieres hängt von der Hefeart +ab, sondern auch seine Klarheit, die Beschaffenheit und Haltbarkeit +seiner Schaumdecke, sein Geruch, seine Haltbarkeit. Nach diesen +Feststellungen ist es begreiflich, daß gerade den großen Brauereien +daran gelegen war, sich diese wissenschaftlichen Erkenntnisse für die +Bierbereitung nutzbar zu machen. Denn vorher kam es gar oft vor, daß +die Eigenschaften des Bieres durch eingedrungene fremde Hefesorten +verdorben wurden, welche bei der Gärungstemperatur üppig wucherten. +So findet sich z. B. in den Pferdeställen eine Bakterienart, welche +dadurch gekennzeichnet ist, daß sie unter dem Mikroskop stets in +paketartigen Bündeln von 4–8 Einzelpilzen erscheint (<a href="#abb17">Abb. 17</a>). +Daher hat sie den wissenschaftlichen Namen <span class="antiqua">Sarcinae</span> (= das +Gepäckstück) erhalten. Diese Sarcinen verursachen eine Gärung mit +widerlich schmeckenden Nebenprodukten. Da nun die Brauereien für den +Vertrieb des Bieres stets mit Pferden arbeiten müssen, so war es früher +fast unvermeidbar, daß mit dem aufwirbelnden Straßenstaub Sarcinenkeime +in die Gärbottiche gerieten und dem Bier einen Stallgeschmack gaben.</p> + +<figure class="figright illowe20" id="abb17"> + <img class="w100" src="images/abb17.jpg" alt=""> + <figcaption class="caption">Abb. 17. Das Aussehen der Sarcinen.</figcaption> +</figure> + +<p>Bei der Gärung tritt, wie schon erwähnt wurde, zugleich eine ungeheure +Vermehrung der Hefe ein, welche sich als grauer Schlamm in den +Gärgefäßen zu Boden setzt. Dieser Hefeschlamm wurde früher ohne +weitere Umstände wieder zur Gärung neuer Würze verwendet. Waren nun +unerwünschte Hefearten hineingeraten, so beeinflußten sie natürlich +auch die neue Gärung ungünstig. Jetzt verfährt man daher ganz anders. +Jetzt besitzt jede bessere Brauerei Einrichtungen zur <em class="gesperrt">Reinzucht</em> +ihrer spezifischen Hefeart und zur fortlaufenden Kontrolle der Reinheit +ihrer Zucht. Der „Spatengeschmack“ des Münchener Spatenbräus, der +Löwenbräu-, Hofbräu-,<span class="pagenum" id="Seite_77">[S. 77]</span> Kindlbräu-Geschmack wird also gewissermaßen im +Laboratorium reingezüchtet. Das Verfahren ist aus der Bakteriologie +übernommen. Es wurde von den großen Bakteriologen Robert <em class="gesperrt">Koch</em> +und <em class="gesperrt">Pasteur</em> ausgearbeitet und ist merkwürdig genug, um hier +ausführlich beschrieben zu werden. Es beruht auf der Entdeckung der +sogenannten <em class="gesperrt">festen Nährböden</em>. Unter dem Nährboden bzw. der +Nährflüssigkeit versteht man den Stoff, auf welchem sich die Bakterien +entwickeln und vermehren sollen. Dieser Stoff kann entweder flüssig +sein, wie die Bierwürze, oder fest, wie z. B. Kartoffeln oder Gelatine. +Voraussetzung ist nur, daß er alle diejenigen Stoffe in genügender +Menge enthält, welche das Bakterium zu seiner Entwicklung braucht. +Einer der brauchbarsten Nährböden für die meisten Bakterienarten +besteht aus einer kräftigen Fleischbrühe, in welcher man so viel +Gelatine aufgelöst hat, daß sie beim Erkalten fest wird. Diese +„Nährgelatine“ ist gewissermaßen zugleich ein flüssiger und ein fester +Nährboden, je nach der Temperatur, bei welcher man sie anwendet. Ihre +Anwendung hat umwälzend in der Bakteriologie gewirkt und hat die +planmäßige Erforschung der Bakterientätigkeit erst möglich gemacht. +Wenn man nämlich ein Gemisch verschiedener Bakterienarten in einen +<em class="gesperrt">flüssigen</em> Nährboden bringt, so vermehren sie sich darin nicht +bloß, sondern die Vermehrungsprodukte <em class="gesperrt">vermischen</em> sich auch +fortwährend miteinander. Hat aber der Nährboden die Eigenschaft, +nach kurzer Zeit zu erstarren, so muß jeder Keim sich an derjenigen +Stelle vermehren, an welcher er durch den erstarrten Nährboden +festgehalten wird. Die einzelnen Bakterien sind nun wegen ihrer +winzigen Größe (¹⁄₅₀₀ Millimeter und weniger) nicht mit bloßem Auge +sichtbar. Sobald sie aber, nach 2–3 Tagen, durch die Vermehrung zu +einer Kolonie angewachsen sind, kann man diese in der Nährgelatine +schon mit unbewaffnetem Auge als einen kleinen, grauen Fleck erkennen. +Es ist klar, daß jeder solche Fleck aus einer „Reinzucht“ derjenigen +Bakterienart bestehen muß, die sich im Augenblick des Erstarrens +der Gelatine an der betreffenden Stelle befunden hat. Entnimmt man +also diesem Fleck mittels einer Nadel so viel Bakterien, als an der +Nadel hängen bleiben, und überträgt man diese auf eine neue Portion +bakterienfreien Nährbodens, so können sich auf diesem nur Bakterien +dieser <em class="gesperrt">einen</em> Art entwickeln, die man in Reinzucht zu haben +wünscht.</p> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_78">[S. 78]</span></p> + +<p>Diese Kochsche Methode der fest-flüssigen Nährböden gestattet uns also +auf allereinfachste Weise, uns aus einem Gemisch der verschiedensten +Bakteriensorten jede Art in Reinzucht oder „Reinkultur“ herzustellen. +Freilich muß man dabei manche Vorsichtsmaßregeln beachten, wenn nicht +unliebe Überraschungen eintreten sollen. Denn wir müssen bedenken, +daß nicht bloß in der Luft Millionen von Bakterienkeimen schweben, +sondern daß auch jeder feste Gegenstand damit besät ist, und daß auch +das reinste Trinkwasser von solchen Keimen geradezu wimmelt. Würden +wir also unsere Versuche ohne Rücksicht auf diese Umstände ausführen, +so würden zahllose Keime aus der Luft und aus dem Wasser und aus den +Oberflächen unserer Gefäße alle Reinkulturversuche vereiteln. Aber +glücklicherweise lassen sich alle Bakterien und ihre Keime durch bloßes +Erhitzen auf 80–100 ° leicht töten. Man braucht also die Glasgefäße +und Instrumente, welche keimfrei sein sollen, bloß in kochendes Wasser +zu tauchen oder besser in trockener Luft auf 100 ° zu erhitzen, dann +sind sie solange keimfrei, bis aus der Luft oder durch Berührung mit +anderen Gegenständen neue Keime daran kommen. Die Flüssigkeiten werden +durch Kochen keimfrei gemacht. Deshalb ist frisch abgekochtes Wasser +stets keimfrei, und in dieser Beziehung dem reinsten Quellwasser +vorzuziehen. Schwieriger ist es, die Ansteckung eines Nährbodens durch +diejenigen Bakterien zu verhindern, welche aus der Luft hineinfallen +oder mit den Luftströmungen hineingerissen werden. Das bloße Zustopfen +der Flaschen nützt deshalb nicht viel, weil die Luft bei verschiedenen +Temperaturen und Barometerständen einen verschiedenen Raum einnimmt, +und weil daher häufig beim Öffnen des Stopfens die Luft stürmisch in +die Flasche eindringt und dabei Bakterien mitreißt. Deshalb kam Pasteur +auf den ausgezeichneten Gedanken, solche Flaschen mit einem trockenen +Wattebausch zu verschließen. Die Watte läßt die Luft ungehindert durch +sich hindurchtreten, nicht aber die Bakterien, obwohl es unter diesen +solche gibt, welche kleiner als ¹⁄₁₀₀₀ Millimeter sind. Sie bleiben +alle in den obersten Schichten des Wattebauschs zurück. Der Wattebausch +ist also ein richtiges Filter für die Bakterien. Unsere <a href="#abb18">Abbildungen +18</a> und <a href="#abb19">19</a> zeigen, in welcher Weise man Glaskolben und Reagensgläser +mit solchen Wattepfropfen bakteriendicht verschließt. Man stellt +dabei, namentlich beim Öffnen, die Gefäße gern schief,<span class="pagenum" id="Seite_79">[S. 79]</span> damit nicht +aus der Luft Keime hineinsinken; auch verkohlt man die Unterseite +der Wattepfröpfe gern ein wenig über einer Flamme, damit alle daran +hängenden Keime verbrannt werden.</p> + +<div class="figcontainer"> + +<figure class="figsub_b illowe18" id="abb18"> + <img class="w100" src="images/abb18.jpg" alt=""> + <figcaption class="caption">Abb. 18. Glas­kol­ben mit bak­te­rien­dich­tem Watte­ver­schluß.</figcaption> +</figure> + +<figure class="figsub_b illowe15" id="abb19"> + <img class="w100" src="images/abb19.jpg" alt=""> + <figcaption class="caption">Abb. 19. Schief­ge­stell­tes Rea­gens­rohr mit Nähr­ge­la­tine.</figcaption> +</figure> + +<figure class="figsub_b illowe18" id="abb20"> + <img class="w100" src="images/abb20.jpg" alt=""> + <figcaption class="caption">Abb. 20. Pe­tri­scha­le zum Her­stel­len von Rein­kul­tu­ren.</figcaption> +</figure> + +</div> + +<p>Wenn man nun aus einer unreinen Hefe eine bestimmte Sorte reinzüchten +will, verfährt man folgendermaßen: man bringt ein wenig von der Hefe +in einen Glaskolben, der keimfreie („sterile“ oder „sterilisierte“) +Nährgelatine enthält, welche man bei möglichst niederer Temperatur, +durch Eintauchen in warmes Wasser, verflüssigt hat. Die Hefe wird +vor dem Einbringen mit etwas Wasser fein zerrieben und dann durch +Umschwenken des Kolbens gut mit der Gelatine vermengt. Nun gießt man +den Inhalt des Glaskolbens auf eine sauber gereinigte, keimfreie +Glasplatte und läßt ihn dort in dünner Schicht unter dem Schutze einer +Glasglocke erstarren. An Stelle der Glasplatte und der Glasglocke kann +man auch eine sogenannte <em class="gesperrt">Petri</em>-Schale (vergl. <a href="#abb20">Abb. 20</a>) nehmen, +das sind zwei flache Glasschalen mit zylindrischem Rand, von welchen +die größere als Deckel über die kleinere gestülpt wird, während in +diese die Nährgelatine gefüllt wird. Nach einigen Tagen zeigt sich +die Gelatine ganz mit grauen Pünktchen besät, deren jedes aus einer +Kolonie von Bakterien bzw. Hefezellen einer Art besteht.<span class="pagenum" id="Seite_80">[S. 80]</span> Meistens +lassen sich verschiedene Arten schon am verschiedenen Aussehen ihrer +Kolonien erkennen, zumal wenn man das Vergrößerungsglas zu Hilfe nimmt. +Man sucht sich die gewünschte Art aus und überträgt sie mit einer +sogenannten Impfnadel in ein Kölbchen mit steriler Nährflüssigkeit (z. B. +Bierwürze). Die Impfnadel besteht aus einem 5 <span class="antiqua">cm</span> langen Stück +Platindraht von ½ <span class="antiqua">mm</span> Dicke, der mit einem Ende in einen langen +Glasstab eingeschmolzen, am anderen Ende zu einer Öse gebogen ist (vgl. +<a href="#abb21">Abb. 21</a>). Der Draht muß aus Platin sein, damit er durch Ausglühen in +einer Flamme keimfrei gemacht werden kann, ohne dabei zu oxydieren. Man +glüht die Öse aus und überträgt mit ihr ein wenig von der zu züchtenden +Kolonie in die neue Nährlösung, wo sie sich nun ganz rein und frei von +fremden Keimen entwickeln muß.</p> + +<figure class="figleft illowe2" id="abb21"> + <img class="w100" src="images/abb21.jpg" alt=""> + <figcaption class="caption2"><span class="center">Abb. 21. Impfnadel zum Uebertragen + von Reinkulturen.</span></figcaption> +</figure> + +<p>Nebenbei sei bemerkt, daß man die Kochschen festen Nährböden auch +benutzt, um die Bakterien in der Luft, im Trinkwasser, im Erdboden zu +<em class="gesperrt">zählen</em>: denn so viel Bakterien in einer gewissen Menge dieser +Stoffe sind, so viel sichtbare Kolonien müssen auf der Glasplatte nach +dem Vermischen mit Nährgelatine oder Pflanzengelatine (Agar-Agar) +entstehen.</p> + +<p>Erst seit der Einführung dieser Hefereinzucht ist es möglich, Biere +und destillierte Schnäpse von stets gleichen Eigenschaften mit aller +Sicherheit herzustellen. Auch für die Weingewinnung aus den Trauben +wendet man seit langem schon reingezüchtete Hefen an. Auf den reifen +Beeren der Weintrauben und auf den Zwetschen liegt ein Reif, welcher +aus Hefezellen besteht, die den Preßsaft dieser Früchte von selbst in +Gärung versetzen. Daher kommen zerquetschte Früchte stets von selbst in +Gärung, wobei, je nach ihrem Zuckergehalt, mehr oder weniger Alkohol +entsteht. Durch Abdestillieren gewinnt man dann die destillierten +Schnäpse daraus. Da aber die natürlichen Hefen auf der Fruchthaut in +verschiedenen Jahren von verschiedener Beschaffenheit sind, so ist es +zuverlässiger, auch diese Gärungen mit Reinzuchthefe von erprobten +Eigenschaften vorzunehmen. —</p> + +<p>Es wurde schon oben gesagt, daß durch Gärung zuckerhaltiger +Flüssigkeiten der Alkoholgehalt nicht höher als auf etwa 10–12 %<span class="pagenum" id="Seite_81">[S. 81]</span> +steigen kann. Wenn also ein „natürlich“ vergorenes Getränk, etwa ein +Wein, 15 % oder mehr Alkohol enthält, so können wir mit Bestimmtheit +sagen, daß er künstliche Zusätze von Sprit erhalten hat. Es gibt aber +noch ein anderes Verfahren, um den Alkoholgehalt einer vergorenen +Maische zu erhöhen: das <em class="gesperrt">Destillieren</em>. Während nämlich Wasser +bekanntlich erst bei 100 ° siedet, kocht der Alkohol schon bei 78 °. +Erhitzt man nun Gemische von Alkohol und Wasser zum Sieden und kühlt +man die Dämpfe vorsichtig ab, so wird zuerst der Wasserdampf wieder zu +Wasser, während der Alkoholdampf erst unterhalb von 78 ° verflüssigt +wird. Dieses Verdampfen und Wiederflüssigmachen des Dampfes nennt man +bekanntlich Destillieren. Die Erfahrung hat gezeigt, daß, wenn man aus +einer solchen Maische die Hälfte abdestilliert, darin <em class="gesperrt">aller</em> +Alkohol enthalten ist. Das Destillat nimmt aber nur die Hälfte Raum +ein, ist also in bezug auf seinen Alkoholgehalt doppelt so stark als +die ursprüngliche Maische. So kann man <em class="gesperrt">Branntwein</em> und Schnäpse +von hohem Alkoholgehalt destillieren. Man kann aber auch aus ordinärer +Kartoffelmaische reinen Spiritus, der nur noch 4–5 % Wasser enthält, +abdestillieren, wenn man die Dämpfe in sogenannten Kolonnenapparaten +sehr vorsichtig abkühlt. In Deutschland werden auf diese Weise jährlich +etwa 5 Millionen Hektoliter reiner Alkohol erzeugt.</p> + +<figure class="figright illowe4" id="abb22"> + <img class="w100" src="images/abb22.jpg" alt=""> + <figcaption class="caption">Abb. 22. Senkwage, um den Alkohol­gehalt einer + Flüssigkeit zu messen (nach Erdmann).</figcaption> +</figure> + +<p>Nebenbei erwähnt sei, wie man den Alkoholgehalt einer Flüssigkeit +bestimmt. Alkohol ist leichter als Wasser. Daher wird eine +Schwimmvorrichtung aus Glas, eine sogenannte <em class="gesperrt">Senkwage</em> +(Aräometer), in Alkohol und in alkoholhaltigen Mischungen tiefer +einsinken als in reinem Wasser. (<a href="#abb22">Abb. 22.</a>) Diese Aräometer werden +in der hier abgebildeten Form aus Glas geblasen; damit sie aufrecht +schwimmen, ist die untere Kugel mit Bleischrot oder Quecksilber +gefüllt, während die bauchige Erweiterung das Schwimmen erleichtert. +In der oberen, röhrenartigen Verlängerung des Schwimmers ist eine +Papierskala mit Ziffern angebracht, welche gleich den Alkoholgehalt der +betreffenden Flüssigkeit angeben. Sinkt das Aräometer also z. B. bis +zur Marke 20 ein, so hat die Flüssigkeit 20 %<span class="pagenum" id="Seite_82">[S. 82]</span> Alkohol. Dabei ist aber +folgendes zu beachten: die Zahlen stimmen nur, wenn die Mischung nur +Wasser und Alkohol enthält. Dies ist immer bei denjenigen Flüssigkeiten +der Fall, welche man durch <em class="gesperrt">Destillation</em> gegorener Maischen +erhält. Die Maischen selbst, also Bier und Wein z. B., enthalten noch +eine Menge anderer Stoffe, wie Dextrin, Gerbsäuren, Fruchtsäuren, +Zucker usw. Diese anderen Stoffe machen die Mischung schwerer, so +daß die Senkwage zu wenig Alkohol angeben würde. Will man also den +Alkoholgehalt eines Weines bestimmen, so destilliert man ein Drittel +davon ab, setzt die Senkwage in das Destillat und teilt das Ergebnis +durch die Zahl 3. —</p> + +<p>Bevor wir unsere Unterhaltung über den Alkohol schließen, wollen wir +uns noch ein wenig mit der <em class="gesperrt">Hefe</em> beschäftigen. Die Hefe vermehrt +sich bekanntlich bei der Gärung und setzt sich in den Gärbottichen als +grauer Schlamm zu Boden, mit dem man lange Zeit nichts Ordentliches +anzufangen wußte. Man bekam davon viel mehr, als man beim besten Willen +verbrauchen konnte. Dies wird verständlich, wenn man bedenkt, daß in +Deutschland jährlich an Bier allein etwa ein Hektoliter auf den Kopf +der Bevölkerung, im ganzen also etwa 65 Millionen Hektoliter, erzeugt +wird. Was soll mit der vielen Hefe gemacht werden? Zwar zum Brot- und +Kuchenbacken wird viel gebraucht, aber doch bei weitem nicht so viel, +als in den Gärungsgewerben erzeugt wird. Dazu kommt, daß die Hefe nicht +lange haltbar ist, selbst nicht in gepreßter Form (als <em class="gesperrt">Preßhefe</em>, +jährlich in Deutschland allein 450 000 Zentner Erzeugung!). Aber die +chemische Untersuchung hat gezeigt, daß die Hefe die Eigenschaften +eines ganz vorzüglichen <em class="gesperrt">Nahrungsmittels</em> besitzt, nämlich wegen +ihres <em class="gesperrt">Stickstoff</em>reichtums, wodurch sie dem Rindfleisch nahezu +gleichwertig ist. Sie direkt zu essen, geht wegen der Gärungen, die +sie im Darmkanal erregen würde, nicht wohl an; aber man kann sie durch +überhitzten Dampf töten und kann dann vorzügliche <em class="gesperrt">Fleischbrühen</em> +und <em class="gesperrt">Fleischextrakte</em> aus solcher Hefe machen, die an +Wohlgeschmack und Nährwert nicht hinter Liebigs Präparaten +zurückstehen. Und unter den landwirtschaftlichen Futtermitteln spielt +die stickstoffreiche „<em class="gesperrt">Futterhefe</em>“ schon lange eine bedeutende +Rolle. Aber damit ist die Zukunft der Hefe noch nicht erschöpft. +Neuerdings, während des<span class="pagenum" id="Seite_83">[S. 83]</span> Krieges, ist nämlich durch den Chemiker +der Universität Königsberg, Professor Lassar-Cohn, ein bedeutender +Fortschritt erzielt worden, den uns folgende Überlegung verständlich +machen wird. Bei der Fütterung des Viehs spielen die stickstoffhaltigen +Futtermittel, die Klee-, Lupinen- und Wickenarten eine bedeutende +Rolle als Mastmittel. Andrerseits geben die Tiere im Harn und in den +Fäkalien große Stickstoffmengen von sich, die dadurch wieder für die +Fütterung nutzbar gemacht werden, daß man die Klee- und Lupinenfelder +damit düngt. Auf diesem Umwege dauert es freilich ein halbes Jahr, bis +der Fäkalstickstoff von den Tieren wieder als Nahrung aufgenommen wird. +Lassar-Cohn kam auf den Gedanken, diese Zeit dadurch abzukürzen, daß er +den Harn der Kühe als Nährflüssigkeit für <em class="gesperrt">Hefekulturen</em> benutzte. +Der Harn wird aus dem Stall in ein Bassin geleitet und darin mit einer +geeigneten Hefeart besät. Nach einigen Stunden wird die vermehrte Hefe +abgesiebt, gewaschen und sogleich wieder verfüttert. Die Tiere nehmen +das nahrhafte Futter gern, und der Landwirt nutzt so den Stickstoff der +Jauche nicht bloß schneller, sondern auch viel besser aus als bei ihrer +Anwendung als Düngemittel.</p> + +<p>Die Hefe hat auch noch in anderer Beziehung eine Zukunft. Man hat +nämlich (Prof. <em class="gesperrt">Lintner</em> in Charlottenburg) die Beobachtung +gemacht, daß es Hefearten gibt, welche <em class="gesperrt">Fett</em> erzeugen, obwohl +sie auf ganz billigem fettfreiem Nährboden wachsen, und man hat +daran berechtigte Hoffnungen geknüpft, auf diese Weise dereinst aus +Kartoffelmehl Fett darstellen zu können.</p> + +<div class="chapter"> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_84">[S. 84]</span></p> + +<h2 class="nobreak" id="9_Brennstoffe">9. Brennstoffe.</h2> + +</div> + +<p>Unsere wichtigsten Brennstoffe sind das <em class="gesperrt">Holz</em>, die <em class="gesperrt">Kohle</em> +und das <em class="gesperrt">Erdöl</em>. Solange diese Stoffe, namentlich die beiden +erstgenannten, unmittelbar und ausschließlich zum Brennen verwendet +wurden, gab es keine Chemie der Brennstoffe. Aber teils durch +Zufall, teils gezwungen durch die Not der besten Ausnutzung, hat man +gelernt, diese Stoffe vor dem Verbrennen gar vielseitig zu behandeln +und eine Menge der wichtigsten Nebenprodukte aus ihnen zu gewinnen, +nämlich (um nur einige zu nennen): <em class="gesperrt">Leuchtgas</em>, <em class="gesperrt">Benzol</em>, +<em class="gesperrt">Naphthalin</em>, <em class="gesperrt">Teerfarbstoffe</em>, <em class="gesperrt">Ammoniak</em>, +<em class="gesperrt">Essigsäure</em>, <em class="gesperrt">Blutlaugensalz</em>, <em class="gesperrt">Benzin</em>, +<em class="gesperrt">Petroleum</em>, <em class="gesperrt">Vaseline</em>, <em class="gesperrt">Paraffin</em>, <em class="gesperrt">Schmieröle</em>, +<em class="gesperrt">Ceresin</em> usw. So entstand eine Chemie der Brennstoffe, deren +Ergebnissen wir dieses Kapitel widmen wollen.</p> + +<h3 id="Die_Kohle">1. Die Kohle.</h3> + +<p>Holz und Kohle verhalten sich zueinander wie Gegenwart und +Vergangenheit. Denn jedes Holz geht unter gewissen Umständen im Laufe +der Zeit in Kohle über. Das Wesentliche für diese Verwandlung ist, daß +das Holz <em class="gesperrt">feucht</em> erhalten und vor der Berührung mit der Luft +geschützt werden muß. Dann wird es schon nach einigen Jahrhunderten +dunkelbraun, nach Jahrtausenden schwarz, und noch später verliert es +seine faserige Beschaffenheit und geht in <em class="gesperrt">Braunkohle</em> über. Der +Übergang dieser Braunkohle in <em class="gesperrt">Steinkohle</em> scheint allerdings eine +fast unermeßlich lange Zeit beansprucht zu haben, die sich jedenfalls +über viele Jahrhunderttausende erstreckt.</p> + +<p>Man kann also das Werden der Kohle in drei Stufen teilen: es beginnt +mit der <em class="gesperrt">Vertorfung</em> des Holzes, wodurch es zwar schwarz wird, +aber seine Struktur noch behält; darauf folgt die Bildung der +<em class="gesperrt">Braunkohle</em> und dann die der <em class="gesperrt">Steinkohle</em>. Der Vorgang der +Vertorfung ist oft genug in geschichtlicher Zeit erfolgt: in den großen +Mooren Jütlands und Schleswigs finden wir vertorfte Eichbaumstämme und +Sumpfföhren neben den Geweih- und Knochenresten der ausgestorbenen +Riesenhirsche, Elche und Rentiere; auch Reste von normannischen +(Wikinger-) Schiffen aus vertorftem<span class="pagenum" id="Seite_85">[S. 85]</span> Eichenholz haben sich gefunden. +Aus dem Bett des Rheins wurden die unteren, ganz schwarzbraun +vertorften Teile der Eichenpfähle gehoben, auf welche Cäsar vor fast +2000 Jahren seine Rheinbrücke hatte bauen lassen.</p> + +<p>Die Bildung der Braunkohle, welche die Holzstruktur verloren hat, +geht fast immer auf die <em class="gesperrt">Tertiärzeit</em> zurück, also auf jene Zeit +vor etwa 200 000–300 000 Jahren mit italienischem Klima, in welcher wir +die ersten Menschenspuren bei uns nachweisen können, und in welcher +die vielen vulkanischen Basaltergüsse in der Eifel, im Vogelsgebirge, +in der Rhön und im böhmischen Mittelgebirge erfolgten und die Alpen +entstanden sind.</p> + +<p>Die Entstehung der Steinkohle aber reicht zurück bis in die ältesten +Zeiten organischen Lebens auf der Erde, als sich Böhmerwald, +Fichtelgebirge und Erzgebirge als höchste Gebirge Europas erhoben und +von Jura und Alpen noch keine Spuren vorhanden waren.</p> + +<p>Welche chemischen Veränderungen mit dem Holz während dieser +Verwandlungen vor sich gegangen sind, das lehrt am besten ein Vergleich +der Analysen von Holz, Braunkohle und Steinkohle. Wir erinnern uns +dabei, daß der Hauptbestandteil des Holzes, der <em class="gesperrt">Zellstoff</em>, aus +Kohlenstoff und Wasser im Verhältnis von 6 Atomen Kohlenstoff zu 5 +Molekülen Wasser zusammengesetzt ist. Wir werden also beim Vergleich +unser Augenmerk hauptsächlich auf das Verhältnis dieser drei Elemente +Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff zu richten haben.</p> + +<p class="center"><em class="gesperrt">Zusammensetzung:</em></p> + +<table class="kohle1"> + <tr> + <td class="btb br"> +   + </td> + <td class="btb br"> + <div class="center">Kohlen-<br> + stoff</div> + </td> + <td class="btb br"> + <div class="center">Wasser-<br> + stoff</div> + </td> + <td class="btb br"> + <div class="center">Sauer-<br> + stoff</div> + </td> + <td class="btb br"> + <div class="center">Stick-<br> + stoff</div> + </td> + <td class="btb br"> + <div class="center">Schwefel</div> + </td> + <td class="btb"> + <div class="center">Asche</div> + </td> + </tr> + <tr> + <td class="bt br"> + <div class="left">Eichenholz</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="center">50,22</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="center">6,0</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="center">43,4</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="center">0,1</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="center">—</div> + </td> + <td class="bt"> + <div class="center">0,3 </div> + </td> + </tr> + <tr> + <td class="bt br"> + <div class="left">Braunkohle vom<br> + Bauersberg</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="center">60,44</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="center">5,3</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="center">22,0</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="center">Spur</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="center">0,86</div> + </td> + <td class="bt"> + <div class="center">0,65</div> + </td> + </tr> + <tr> + <td class="bt br"> + <div class="left">Steinkohle von<br> + Duttweiler</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="center">83,63</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="center">5,2</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="center"> 9,1</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="center"> 0,6</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="center">—</div> + </td> + <td class="bt"> + <div class="center">1,53</div> + </td> + </tr> + <tr> + <td class="bt br bb"> + <div class="left">Englischer<br> + Anthrazit</div> + </td> + <td class="bt br bb"> + <div class="center">93,00</div> + </td> + <td class="bt br bb"> + <div class="center">3,1</div> + </td> + <td class="bt br bb"> + <div class="center"> 1,7</div> + </td> + <td class="bt br bb"> + <div class="center"> 0,5</div> + </td> + <td class="bt br bb"> + <div class="center">0,7 </div> + </td> + <td class="bt bb"> + <div class="center">1,0 </div> + </td> + </tr> +</table> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_86">[S. 86]</span></p> + +<p>Wir sehen, daß mit fortschreitender Verkohlung der Kohlenstoffgehalt +scheinbar zunimmt, weil der Gehalt an Wasserstoff und Sauerstoff +abnimmt. Daraus könnte man zunächst schließen, daß die natürliche +Verkohlung des Holzes bei der Braun- und Steinkohlenbildung der gleiche +Vorgang sei, wie die künstliche Verkohlung beim Erhitzen des Holzes, +z. B. die Meilerverkohlung. Aber dieser Schluß wäre ganz falsch. +Denn bei der künstlichen Verkohlung bleiben wirklich nur Kohle und +Aschenbestandteile zurück, aber in der natürlichen Steinkohle sind noch +eine Menge anderer Stoffe, die gerade beim Erhitzen erst verdampfen. +Diese Stoffe sind es, welche die Chemie der Steinkohle so interessant +machen.</p> + +<p>Holz, Torf und Braunkohle haben die gemeinsame Eigenschaft, Kali- oder +Natronlauge in der Hitze braun zu färben. Die echten Steinkohlen tun +dies in der Regel nicht mehr, und man kann auf diese Weise im großen +und ganzen Steinkohlen und Braunkohlen gut unterscheiden; Farbe und +Aussehen sind nicht kennzeichnend, denn die Braunkohlen sind oft ganz +schwarz wie echte Steinkohle.</p> + +<p>Erhitzt man Holz in einem Gefäße bis zum Glühen des Gefäßes, so +entweichen brenzliche Dämpfe, und es hinterbleibt lockere, poröse, +federleichte Holzkohle. Erhitzt man aber eine der natürlich +vorkommenden Kohlearten, so entweichen zwar ganz ähnliche Dämpfe, +aber es hinterbleibt eine viel dichtere, schwerere und härtere +Kohle, welche man bekanntlich <em class="gesperrt">Koks</em> nennt. Auch die Dämpfe +lassen in ihrer Beschaffenheit wichtige Unterschiede erkennen: die +Verflüchtigungsprodukte des Holzes sind <em class="gesperrt">sauer</em> und röten +angefeuchtetes Lakmuspapier deutlich; die der Steinkohle sind dagegen +infolge ihres Ammoniaküberschusses <em class="gesperrt">alkalisch</em> und bewirken, daß +gerötetes Lakmuspapier wieder blau wird. Kühlt man die brenzlichen +Dämpfe ab, so erhält man in beiden Fällen eine braunschwarze +Flüssigkeit, welche deutlich aus zwei übereinandergelagerten Schichten +besteht, die sich offenbar nicht miteinander mischen können, weil sie +sich zueinander verhalten wie Öl und Wasser. Die obere, leichtere +Schicht ist ganz schwarz und besteht aus dickem Teer; die untere, +mehr braun gefärbte Flüssigkeit, ist dagegen wässerig und läßt sich +mit Wasser in jedem Verhältnis mischen. Außer dem kohligen Rückstand +und diesen beiden Flüssigkeiten entsteht beim Erhitzen des Holzes +und der Kohlearten noch ein vierter, sehr wichtiger Stoff, nämlich<span class="pagenum" id="Seite_87">[S. 87]</span> +das <em class="gesperrt">Leuchtgas</em>. Die Gewinnung und weitere Verarbeitung dieser +vier Produkte hat eine gewaltige und sehr interessante Industrie +hervorgerufen, mit der wir uns nun etwas näher beschäftigen wollen.</p> + +<figure class="figright illowe27" id="abb23"> + <img class="w100" src="images/abb23.jpg" alt="Leuchtgaserzeugung durch Destillation + von Kohle"> + <figcaption class="caption">Abb. 23. Leuchtgasgewinnung im kleinen.</figcaption> +</figure> + +<p>Betrachten wir zunächst das <em class="gesperrt">Leuchtgas</em>. Seine Gewinnung aus +Steinkohle wurde um die Mitte des 18. Jahrhunderts in England entdeckt. +Unsere <a href="#abb23">Abbildung 23</a> zeigt, wie man sich das Gas selbst bereiten kann. +Man füllt eine kleine gläserne Retorte, am besten eine aus schwer +schmelzbarem, sog. böhmischem Glas, halb mit Steinkohlengrus und +erhitzt sie kräftig mit einer großen Spiritus- oder Gasflamme. An den +Retortenhals ist eine sogenannte „Vorlage“, ein Glasballon mit zwei +Halsöffnungen, mittels Korks luftdicht angeschlossen. In dieser Vorlage +sammelt sich der Teer und das Teerwasser, während das Gas durch ein +Glasröhrchen entweicht, das man in den zweiten Hals eingesetzt hat.</p> + +<p>Die Zusammensetzung des Leuchtgases wechselt in sehr weiten +Grenzen, je nach der Kohlensorte, welche man zu seiner Darstellung +verwendet. Durchschnittlich besteht es <em class="gesperrt">zur Hälfte</em> aus +<em class="gesperrt">Wasserstoffgas</em>, welches bekanntlich 14½mal leichter als Luft +ist. Infolgedessen ist auch das Leuchtgas ⅓ bis ½mal leichter als +Luft. Die andere Hälfte des Leuchtgases besteht zum größeren Teil +aus „Methan“ oder <em class="gesperrt">Sumpfgas</em>, einer Verbindung von Kohlenstoff +und Wasserstoff, aus welcher auch die Gasblasen bestehen, welche aus +den schlammigen Böden der Seen oft emporsteigen. Der Rest besteht +vorwiegend aus dem giftigen <em class="gesperrt">Kohlenoxydgas</em> sowie aus ein wenig +Kohlensäuregas und aus komplizierteren Verbindungen von Kohlenstoff mit +Wasserstoff, wie Äthylen, Azetylen usw. Das Kohlenoxydgas, dessen Menge +im Leuchtgas zwischen 6 und 12 % schwankt, ist sein gefährlichster +und schädlichster Bestandteil, denn er verursacht die zahllosen +Leuchtgasvergiftungen, welche in unseren Großstädten meistens von den +Beteiligten absichtlich herbeigeführt<span class="pagenum" id="Seite_88">[S. 88]</span> werden, und in ihrem Gefolge +viele, zwar in der Regel nicht beabsichtigte, aber darum nicht minder +gefährliche Explosionen. Es ist vielleicht sehr wenig schmerzhaft, +aber gewiß nicht sehr anständig, sich durch Öffnen der Gashähne mit +Leuchtgas zu vergiften; denn in vielen Fällen fordert diese Methode +des Selbstmords noch weitere Opfer an Menschenleben, wenn ahnungslose +Hausgenossen das betreffende Zimmer mit brennendem Licht betreten +und dadurch eine Explosion des gefährlichen Leuchtgas-Luft-Gemisches +hervorrufen. Leider hat man diesen üblen Bestandteil des Leuchtgases +bis jetzt nicht in befriedigender Weise beseitigen können.</p> + +<p>Eine Leuchtgasanalyse zeigt folgende Prozentgehalte der genannten Gase:</p> + +<table class="leuchtgasanalyse"> + <tr> + <td> + <div class="left">Wasserstoffgas</div> + </td> + <td> + <div class="center">  52,79 % </div> + </td> + </tr> + <tr> + <td> + <div class="left">Sumpfgas</div> + </td> + <td> + <div class="center">  34,43 % </div> + </td> + </tr> + <tr> + <td> + <div class="left">Kohlenoxydgas</div> + </td> + <td> + <div class="center">   7,19 % </div> + </td> + </tr> + <tr> + <td> + <div class="left">Äthylen, Azetylen usw.</div> + </td> + <td> + <div class="center">   4,01 % </div> + </td> + </tr> + <tr> + <td> + <div class="left">Kohlensäuregas</div> + </td> + <td> + <div class="center">   1,58 % </div> + </td> + </tr> + <tr> + <td> +   + </td> + <td class="btb"> + <div class="center"> 100,00 % </div> + </td> + </tr> +</table> + +<figure class="figcenter illowe44" id="abb24"> + <img class="w100" src="images/abb24.jpg" alt=""> + <figcaption class="caption">Abb. 24. Schematische Darstellung der +Leuchtgas-Fabrikation. a = Ofen, b = Kühler, c = Gaswäscher, d = +Reiniger, f = Gasometer, g = Ableitung mit Brenner.</figcaption> +</figure> + +<p>Im rohen, ungereinigten Leuchtgas sind noch einige Stoffe enthalten, +welche seine Anwendung zum Brennen ganz unmöglich machen würden, +nämlich <em class="gesperrt">Schwefelwasserstoff</em> und <em class="gesperrt">Zyan</em>. Denn diese +Stoffe sind nicht bloß sehr übelriechend und ungewöhnlich giftig, +sondern das Schwefelwasserstoffgas wird auch beim Verbrennen nicht +angenehmer, weil es sich in ein stechend riechendes, saures, die +Metalle angreifendes Gas (schweflige Säure) verwandelt,<span class="pagenum" id="Seite_89">[S. 89]</span> welches +noch obendrein die Farben der Kleider, Teppiche und Vorhänge +ausbleicht. Deshalb muß das rohe Gas vor der Verwendung zum Brennen +gereinigt werden. Dies geschieht, indem man das Rohgas über +natürlichen Raseneisenstein leitet, der im wesentlichen aus der +<em class="gesperrt">Eisenbase</em> besteht. Dieser geht zum Teil (durch die Einwirkung +des Schwefelwasserstoffes) in <em class="gesperrt">Schwefeleisen</em>, zum Teil (durch die +Einwirkung der Zyanverbindungen) in <em class="gesperrt">Berlinerblau</em> über. Wenn die +Gasreinigungsmasse nach einiger Zeit unwirksam geworden ist, so breitet +man sie an der Luft aus und schaufelt sie öfters um. Dadurch nimmt +das Schwefeleisen, in welches sich die Hauptmenge der Reinigungsmasse +verwandelt hatte, Sauerstoff auf und geht in schwefelsaures Eisen +über, welches wieder von neuem als Reinigungsmasse verwendbar +ist. Dies nennt man die <em class="gesperrt">Regenerierung</em> (Wiederherstellung) +der Reinigungsmasse. Schließlich, wenn die Masse nach mehrfacher +Regenerierung ziemlich erschöpft ist, ist sie erst recht wertvoll +geworden durch ihren Gehalt an Berlinerblau, der nicht selten bis 10 % +der Masse beträgt. Dieser wertvolle, aber noch unreine Bestandteil wird +nun durch Kochen mit Kalkmilch usw. in <em class="gesperrt">gelbes Blutlaugensalz</em> +(Ferrozyankalium) umgewandelt, woraus man wieder einerseits (durch +Vermischen mit Eisenchloridlösung) das reine Berlinerblau, andrerseits +(durch Schmelzen) das wichtige <em class="gesperrt">Zyankalium</em> gewinnt. Zyankalium +und Zyannatrium werden in ungeheuren Mengen als goldlösende +Auslaugungsmittel für goldführende Gesteine in Südafrika verbraucht, +ferner in der Herstellung galvanischer Metallüberzüge (Vernickeln, +Versilbern, Vergolden) zum Zusammensetzen der Bäder. So liefert in der +chemischen Technologie ein Gebiet Hilfsstoffe für ein anderes.</p> + +<p>Auf diese Weise erhält man schließlich das technisch „reine“ Leuchtgas. +Es wird bekanntlich in großen, schmiedeeisernen Gasometern aufgefangen +und durch deren Gewicht in das Rohrleitungsnetz gepreßt. Dabei ergeben +sich aus dem Gesetz der Druckverteilung höchst eigentümliche Folgen. +Man sollte nämlich erwarten, daß die ungeheuer schwere Gasometerglocke, +deren Gewicht bei großstädtischen Anlagen in die Hunderttausende +von Zentnern geht, das Gas mit viel zu hohem Druck in die +Verbraucherleitungen preßte. Das gerade Gegenteil ist der Fall. Gerade +die größten Leitungsnetze<span class="pagenum" id="Seite_90">[S. 90]</span> haben den geringsten Gasdruck aufzuweisen. +Dies erklärt sich daraus, daß der Leitungsdruck und der Druck der +Gasometerglocke zueinander im Verhältnis der Flächen stehen, auf welche +sie wirken. Hat die Leitung einen Querschnitt von 1 Quadratzentimeter, +die Gasometerglocke aber eine Innenfläche von 1 Quadratmeter = 10 000 +Quadratzentimeter, so entströmt das Gas aus der Leitung mit einem +Druck, welcher den zehntausendsten Teil vom Gewicht der Gasometerglocke +beträgt. Nun haben aber die Gasometerglocken eine ganz andere +Innenfläche als 1 Quadratmeter, nämlich den tausendfachen Betrag oder +noch mehr. Infolgedessen müssen diese Glocken ein gewaltiges Gewicht +haben, um das Gas in die Verbraucherleitung mit einem solchen Druck +pressen zu können, wie er für Brennzwecke erforderlich ist (6–12 +<span class="antiqua">cm</span> Wasserhöhe).</p> + +<figure class="figcenter illowe39" id="abb25"> + <img class="w100" src="images/abb25.jpg" alt=""> + <figcaption class="caption">Abb. 25. Gasometer im Durchschnitt.</figcaption> +</figure> + +<div class="figcontainer"> + +<figure class="figsub_b illowe16" id="abb26"> + <img class="w100" src="images/abb26.jpg" alt="Die drei verschiedenen Zonen einer Kerzenflamme, leuchtend und nichtleuchtend"> + <figcaption class="caption">Abb. 26. Eine Kerzenflamme.</figcaption> +</figure> + +<figure class="figsub_b illowe34" id="abb27"> + <img class="w100" src="images/abb27.jpg" alt="Die Flamme eines Schwalbenschwanzbrenners zum Vergleich"> + <figcaption class="caption">Abb. 27. Alter Schwalbenschwanzbrenner für Leuchtgas.</figcaption> +</figure> + +</div> + +<p>Die Anwendung des Leuchtgases hat eine außerordentlich interessante +Geschichte. Zunächst brannte man es unmittelbar und offen als +Lichtquelle und trieb so eine ungeheure Verschwendung, denn die +Leuchtkraft einer einfachen Gasflamme ist recht gering, weil der +Hauptbestandteil des Leuchtgases, der Wasserstoff, fast nichtleuchtend<span class="pagenum" id="Seite_91">[S. 91]</span> +verbrennt. Denn das <em class="gesperrt">Leuchten</em> der Flamme kommt fast stets dadurch +zustande, daß darin irgendwelche feine Staubteilchen — meistens +sind es Kohlenteilchen — zur Glut erhitzt werden. Daher können nur +solche Gase mit helleuchtender Flamme verbrennen, welche sich in der +Hitze unter Rußbildung, also unter Abscheidung von Kohlenstäubchen, +zersetzen. Solche Gase sind die sogenannten Kohlenwasserstoffe, +also Verbindungen von Kohlenstoff und Wasserstoff. Sie zerfallen +in der Glühhitze ihrer eigenen Flamme in ihre beiden Elemente, von +welchen der Wasserstoff mit sehr heißer, aber nichtleuchtender Flamme +verbrennt, während die abgeschiedenen Rußteilchen zunächst durch das +Wasserstoffgas vor dem Verbrennen geschützt werden; dies hindert +aber nicht, daß sie durch die Hitze der Wasserstofflamme in hohe +Glut versetzt werden und dadurch diese Flamme leuchtend machen. Dann +aber kommen auch diese Teilchen am Rand der Flamme mit der Außenluft +in Berührung und verbrennen dadurch zu Kohlensäuregas, werden also +nichtleuchtend. Diese Vorgänge kann man in jeder leuchtenden Flamme, +z. B. in der Kerzenflamme (<a href="#abb26">Abb. 26</a>) und der Leuchtgasflamme alten +Stils (<a href="#abb27">Abb. 27</a>) gut erkennen. Man sieht zunächst dem Docht bzw. der +Gasausströmungsöffnung einen nichtleuchtenden Kern unverbrannten +„<em class="gesperrt">kalten</em>“ (d. h. noch nicht glühenden) Gases. Dieser Kern +ist umgeben von der leuchtenden Zone der abgeschiedenen, glühenden +Kohleteilchen, und diese wieder ist von einer nichtleuchtenden, sehr +heißen Zone der verbrennenden Rußteilchen umgeben. Es ist demnach +klar, daß die Leuchtkraft einer Flamme davon abhängt,<span class="pagenum" id="Seite_92">[S. 92]</span> wieviel +Kohlenstoffteilchen in ihr abgeschieden und zum Glühen gebracht werden. +Diese Frage ist aber innig verknüpft mit dem Gehalt des Gases an +„schweren“, d. i. kohlenstoffreichen Kohlenwasserstoffverbindungen. +Sobald man sich darüber im klaren war, nämlich um die Mitte des +19. Jahrhunderts, begann man die Leuchtkraft des Gases planmäßig +zu erhöhen, indem man ihm „schwere“ Kohlenwasserstoffe beimengte. +Solche sind z. B. das Azetylengas und der Benzoldampf. Diesen Vorgang +nannte man das <em class="gesperrt">Karburieren</em> des Leuchtgases (<span class="antiqua">carbo</span> = +die Kohle). Die <a href="#abb28">Abbildungen 28</a> und <a href="#abb29">29</a> zeigen, wie man Wasserstoff +darstellen und durch Überleiten über benzolgetränkte Watte karburieren +kann. — Als nun seit dem letzten Viertel des 19. Jahrhunderts die +elektrische Bogenlampe und die Kohlenfadenglühlampe dem Gaslicht +energische Konkurrenz machten, bekamen es die Gastechniker mit der +Angst zu tun und erfanden in der Not die <em class="gesperrt">Regenerativlampen</em>. Bei +diesen wird die Leuchtkraft dadurch erheblich gesteigert, daß sowohl +das Gas als die Verbrennungsluft vor ihrem Zusammentreffen durch die +eigene Flammenhitze kräftig vorgewärmt werden.<span class="pagenum" id="Seite_93">[S. 93]</span> Aber gegenüber der +bequemen, billigen und die Luft nicht verderbenden Glühlampe konnten +auch die Siemensschen Regenerativbrenner nicht standhalten, und es +schien fast, als ob der Gasbeleuchtung das Todesurteil gesprochen +wäre. Der Gasverbrauch ging in allen Städten gewaltig zurück. Da +machte ein genialer Chemiker, Auer von Welsbach in Wien, gerade +rechtzeitig eine gewaltige Erfindung: das Gasglühlicht. Er holte +sozusagen aus den leuchtenden Flammen das leuchtende Prinzip heraus, +das glühende Kohlenstoffteilchen, fand es für seinen Zweck (Wärme +in Licht umzuwandeln) ganz unzulänglich und ersetzte es daher durch +eine viel wirksamere Substanz in einer viel wirksameren Anordnung: +durch die seltenen Erdmetalloxyde in der Form des Glühstrumpfes. +Seitdem, besonders auch seit der Erfindung des Hängeglühlichts, ist +die Gasbeleuchtung unbestritten die billigste Beleuchtungsart der +Gegenwart, mit welcher das elektrische Licht trotz Metallfadenlampen, +trotz Halbwattlampen und Intensivflammenbogenlampen nicht mehr voll +konkurrieren kann. Dies ergibt sich aus der folgenden Tabelle, welche +wir dem Werkchen von H. <em class="gesperrt">Lux</em> „Das moderne Beleuchtungswesen“ +(Leipzig 1914) entnehmen:</p> + +<div class="figcontainer"> + +<figure class="figsub_b illowe16" id="abb28"> + <img class="w100" src="images/abb28.jpg" alt="Verbrennung von reinem Wasserstoff"> + <figcaption class="caption">Abb. 28. Aus Zinkblechschnitzeln und verdünnter + Salzsäure entwickelt sich Wasserstoff, der mit nichtleuchtender Flamme brennt.</figcaption> +</figure> + +<figure class="figsub_b illowe18" id="abb29"> + <img class="w100" src="images/abb29.jpg" alt="Sättigen des Wasserstoffs mit + Benzoldampf"> + <figcaption class="caption">Abb. 29. Das Wasserstoffgas wird mit Benzol karburiert + und leuchtet nun sehr hell beim Brennen.</figcaption> +</figure> + +<figure class="figsub_b illowe10" id="abb30"> + <img class="w100" src="images/abb30.jpg" alt=""> + <figcaption class="caption">Abb. 30. Normaler Auerbrenner (nach Lux).</figcaption> +</figure> + +</div> + +<p class="center"><em class="gesperrt">Kosten einer Zimmerbeleuchtung von +200-Kerzenstärken-Helligkeit.</em></p> + +<table class="zimmerbeleuchtung"> + <tr> + <td class="btb br"> + <div class="center">Lampenart</div> + </td> + <td class="btb br"> + <div class="center">Zahl der<br> + erforderlichen<br> + Lampen</div> + </td> + <td class="btb"> + <div class="center">Betriebs-<br> + kosten für<br> + 10 Stunden</div> + </td> + </tr> + <tr> + <td class="bt br"> + <div class="left">Petroleum</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="center">10</div> + </td> + <td class="bt"> + <div class="center">1,75 M.</div> + </td> + </tr> + <tr> + <td class="br"> + <div class="left">Spiritusglühlicht</div> + </td> + <td class="br"> + <div class="center"> 6</div> + </td> + <td> + <div class="center">3,00 „ </div> + </td> + </tr> + <tr> + <td class="br"> + <div class="left">Gasglühlicht:</div> + </td> + <td class="br"> +   + </td> + <td> +   + </td> + </tr> + <tr> + <td class="br"> + <div class="left"><span class="mleft1">1. stehend</span></div> + </td> + <td class="br"> + <div class="center"> 3</div> + </td> + <td> + <div class="center">0,53 „ </div> + </td> + </tr> + <tr> + <td class="br"> + <div class="left"><span class="mleft1">2. hängend</span></div> + </td> + <td class="br"> + <div class="center"> 3</div> + </td> + <td> + <div class="center">0,46 „ </div> + </td> + </tr> + <tr> + <td class="br"> + <div class="left">Kohlenfadenglühlampe</div> + </td> + <td class="br"> + <div class="center">10</div> + </td> + <td> + <div class="center">3,20 „ </div> + </td> + </tr> + <tr> + <td class="br"> + <div class="left">Osramlampe</div> + </td> + <td class="br"> + <div class="center"> 5</div> + </td> + <td> + <div class="center">1,17 „ </div> + </td> + </tr> +</table> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_94">[S. 94]</span></p> + +<p>Dieser Sieg des Gases auf dem Gebiet des Beleuchtungswesens wurde noch +verstärkt durch seine Verwendbarkeit für Kochzwecke. Fällt es doch in +der Großstadt heutzutage keiner Frau mehr ein, Feuer auf dem Herd zu +machen! Denn überall hat sich der außerordentlich bequeme, reinliche +und billige <em class="gesperrt">Gasherd</em> eingebürgert. —</p> + +<figure class="figcenter illowe35" id="abb31"> + <img class="w100" src="images/abb31.jpg" alt="Querschnitt durch den Brenner eines + Gasherds"> + <figcaption class="caption">Abb. 31. Prinzip des Gasherds</figcaption> +</figure> + +<p>Bei der Herstellung des Gases entstehen auch <em class="gesperrt">flüssige</em> +Nebenprodukte, nämlich <em class="gesperrt">Teer</em> und <em class="gesperrt">Gaswasser</em> und +<em class="gesperrt">Koks</em>. Über die Mengenverhältnisse gibt folgende Tabelle +Aufschluß:</p> + +<p>100 <span class="antiqua">kg</span> englische (Derbyshire-Silkstone-)Kohle liefern +nach <em class="gesperrt">Fischer</em> (Chem. Technologie, Leipzig 1900) bei 800 ° +Destillationstemperatur:</p> + +<table class="kohle2"> + <tr> + <td> + <div class="left">Koks</div> + </td> + <td> + <div class="center">65 </div> + </td> + <td> + <div class="center"><span class="antiqua">kg</span></div> + </td> + </tr> + <tr> + <td> + <div class="left">Teer</div> + </td> + <td> + <div class="center"> 7⅓</div> + </td> + <td> + <div class="center">„</div> + </td> + </tr> + <tr> + <td> + <div class="left">Gaswasser</div> + </td> + <td> + <div class="center">10 </div> + </td> + <td> + <div class="center">„</div> + </td> + </tr> + <tr> + <td> + <div class="left">Leuchtgas</div> + </td> + <td> + <div class="center">21 </div> + </td> + <td> + <div class="center"><span class="antiqua">cbm</span></div> + </td> + </tr> +</table> + +<p>Das wichtigste dieser Nebenprodukte ist der <em class="gesperrt">Teer</em>, von dem auf +diese Weise in Europa jährlich etwa 40 Millionen Zentner gewonnen +werden (davon in Deutschland 10, in England 20 Millionen). Er bildet +eine tiefschwarze, glänzende Flüssigkeit von einer etwas dickflüssigen +Beschaffenheit, der man wirklich nicht ansieht, welche ungeheuren Werte +in ihr enthalten und aus ihr gewonnen werden. Um nur einige seiner +wichtigsten Bestandteile anzuführen, seien genannt: <em class="gesperrt">Benzol</em>, +<em class="gesperrt">Toluol</em>, <em class="gesperrt">Naphthalin</em>, <em class="gesperrt">Karbolsäure</em> (Phenol), +<em class="gesperrt">Anthrazen</em>, <em class="gesperrt">Kreosole</em> (Karbolineum), <em class="gesperrt">Pyridin</em>; aber +was bedeuten diese fremdklingenden Namen dem, der nicht Chemiker +ist! Aber auch er wird aufhorchen, wenn ich ihm erzähle, daß fast +alle die prachtvollen Farbstoffe, womit unsere Kleider und Stoffe +und Papiere gefärbt sind, aus dem Teer gewonnen werden. Aber<span class="pagenum" id="Seite_95">[S. 95]</span> auch +<em class="gesperrt">Schwerbenzin</em>, <em class="gesperrt">Pech</em>, <em class="gesperrt">Asphalt</em> und <em class="gesperrt">schwarzer +Eisenlack</em> werden aus Bestandteilen des Teers gewonnen. Die +Scheidekunst, mittels deren der Teer in seine wichtigsten Bestandteile +zerlegt wird, ist im Grund ein sehr einfaches Verfahren, das uns schon +aus der Spiritusindustrie bekannt ist: die <em class="gesperrt">Destillation</em>. Der +Teer wird in riesigen eisernen Kesseln zum Kochen erhitzt, die Dämpfe +werden in gekühlten Rohrschlangen verdichtet. So erhält man (nach +<em class="gesperrt">Lunge</em>) hauptsächlich drei Destillate: den „<em class="gesperrt">Vorlauf</em>“ +(das, was aus der Kühlschlange zuerst abläuft, also am leichtesten +verdampfbar ist), dann das „<em class="gesperrt">Leichtöl</em>“, und schließlich das +„<em class="gesperrt">Schweröl</em>“. Was im Teerkessel zurückbleibt, ist <em class="gesperrt">Pech</em> +und wird zu Asphalt und Eisenlack verarbeitet. Aus dem Vorlauf und +Leichtöl gewinnt man durch wiederholte Destillation die Flüssigkeiten +<em class="gesperrt">Benzol</em> und <em class="gesperrt">Toluol</em>, woraus viele der obengenannten +Teerfarbstoffe hergestellt werden. Das Schweröl enthält dagegen mehr +<em class="gesperrt">Naphthalin</em> und <em class="gesperrt">Kreosole</em>. Diese vier Stoffe sind die +Muttersubstanzen nicht bloß für die Farbstoffindustrie, sondern auch +für die Gewinnung zahlloser Arzneimittel, mit welchen Deutschland die +ganze Welt versorgt hat. Außer den bekannten Desinfektionsmitteln +<em class="gesperrt">Karbolsäure</em>, <em class="gesperrt">Lysol</em> und <em class="gesperrt">Salizylsäure</em> seien hier +nur noch die technisch wichtigen Teerabkömmlinge <em class="gesperrt">Kumaronharz</em> +und <em class="gesperrt">Solventnaphtha</em> erwähnt. Das Kumaronharz, ein Bestandteil +des Teerpechs, ist zwar kein echtes Harz, hat aber so harzartige +Eigenschaften, daß es jetzt während des Weltkrieges die in Deutschland +knapp gewordenen Harzvorräte für die <em class="gesperrt">Seifensiederei</em> und +<em class="gesperrt">Papierleimung</em> strecken hilft. Das Solventnaphtha ist eine +benzolartige Flüssigkeit von bedeutender Lösungsfähigkeit für Harze, +Fette und andere Stoffe (<span class="antiqua">solvere</span> = auflösen).</p> + +<p>Nicht so reich an verschiedenen Stoffen, wie der Teer, aber +dennoch sehr wichtig und wertvoll ist das <em class="gesperrt">Gaswasser</em> der +Steinkohlengasdestillation. Denn dieses Gaswasser enthält und +liefert fast alles <em class="gesperrt">Ammoniak</em>, welches für die Industrie und +Landwirtschaft von größter Wichtigkeit ist. Man destilliert zu diesem +Zweck das Gaswasser mit Kalkbrei und erhält so das Ammoniak als Gas +von dem bekannten stechend scharfen Geruch, wie er in Pferde- und +Kuhställen herrscht, in welchen sich Ammoniak durch Zersetzung des +Harns bildet. Das Ammoniakgas wird entweder durch Druck zu<span class="pagenum" id="Seite_96">[S. 96]</span> einer +Flüssigkeit verdichtet oder in Wasser, welches es sehr begierig +aufnimmt, gelöst. Es wird zur Herstellung zahlloser chemischer +Präparate und wichtiger Sprengstoffe (Roburit usw.) benutzt. In +der Landwirtschaft bildet das schwefelsaure Ammoniak eines der +wirkungsvollsten Kunstdüngemittel, dessen Bedeutung von Jahr zu Jahr +wächst. —</p> + +<p>Alle bisher genannten Nebenprodukte der Leuchtgasgewinnung bezogen +sich auf beste <em class="gesperrt">Steinkohle</em> als Ausgangsstoff. Wendet man aber +an ihrer Statt <em class="gesperrt">Braunkohle</em>, Torf oder Holz an, so erhält man +wohl ebenfalls die Nebenprodukte Teer und Gaswasser, aber doch von +wesentlich anderer Zusammensetzung. Namentlich in Sachsen wird eine +besondere Braunkohle, die sogenannte Schwelkohle, auf Teer und Koks +verarbeitet („geschwelt“). Das entwickelte Gas dient teils zum Heizen +der Schwelretorten, teils zum Betrieb großer Gaskraftmaschinen. Das +Gaswasser ist in der Regel wertlos. Aber um so wertvoller ist der +geschwelte Teer, denn er ist die Muttersubstanz des <em class="gesperrt">Paraffins</em> +und wertvoller „Mineral“öle, die als <em class="gesperrt">Schmieröle</em> für Maschinen, +zum Teil auch als <em class="gesperrt">Leuchtöle</em> für Lampen („Solaröl“) und als +<em class="gesperrt">Benzin</em> Verwendung finden. Man gewinnt sie aus dem Schwelteer +durch Destillation unter vermindertem Luftdruck und durch Reinigen +mittels konzentrierter Schwefelsäure. Diese zerstört nämlich alle +Unreinigkeiten und verwandelt sie durch Wasserentziehung in Kohle, +während sie das Paraffin, Schmieröl, Petroleum und Benzin ganz +unverändert läßt. Nebenbei gesagt, kommt von diesem Verhalten der Name +Paraffin: „<span class="antiqua">parum affinis</span>“ heißt im Lateinischen soviel wie +„wenig geneigt zu (chemischen) Verbindungen“. Aus dem Paraffin werden +dann die bekannten durchscheinenden Kerzen gegossen. Wer sieht ihnen +an, daß sie einst einen Bestandteil der ordinären Braunkohle bildeten? +— Die Öle, Solaröl und Benzin, sind etwas anders zusammengesetzt +als die eigentlichen Petroleum- und Benzinarten, welche aus dem +Rohpetroleum gewonnen werden; wegen ihrer Neigung zur Rußbildung eignen +sie sich nicht so gut wie diese zum Brennen, wohl aber zu chemischen +Zwecken als Auflösungsmittel für Harze und Fette.</p> + +<p>Was bei der Schwelerei der Braunkohle in den Retorten zurückbleibt, +wird mit Wasser abgelöscht und bildet nun eine eigentümliche<span class="pagenum" id="Seite_97">[S. 97]</span> Art von +Koks, den sogenannten „<em class="gesperrt">Grudekoks</em>“. Er ist zwar im Vergleich mit +Steinkohlenkoks minderwertig, hat aber doch gegenüber der Braunkohle +alle Vorteile des Koks, von welchen wir bald noch sprechen werden.</p> + +<figure class="figcenter illowe29" id="abb32"> + <img class="w100" src="images/abb32.jpg" alt=""> + <figcaption class="caption">Abb. 32. Kohlenmeiler.</figcaption> +</figure> + +<p>Wieder anders und eigenartig verläuft die Schwelerei, die trockene +Destillation, beim <em class="gesperrt">Holz</em>. Sie wird hauptsächlich des +Rückstandes, der wertvollen <em class="gesperrt">Holzkohle</em> wegen, vorgenommen, und +jahrhundertelang hat man den Prozeß in der <em class="gesperrt">Meiler</em>verkohlung +so roh betrieben, daß die flüssigen und gasförmigen Nebenprodukte +überhaupt nicht aufgefangen wurden, sondern in die Luft verdampften. +Mit dem Teer, der in der Braunkohlendestillation so wertvoll ist, +weiß man in der Holzschwelerei auch heute noch nicht viel anzufangen; +man verbrennt ihn, um ihn los zu werden. Anders ist es aber mit +dem <em class="gesperrt">Gaswasser</em>. Es ist eine der wichtigsten Quellen für die +<em class="gesperrt">Essig</em>gewinnung, denn es enthält, neben 1 % Methylalkohol +(„Holzgeist“), etwa 10 % Essigsäure. Der Speiseessig besteht aus einer +dreiprozentigen Lösung der Essigsäure. Man darf aber nun beileibe nicht +glauben, daß man das Gaswasser der Holzschwelerei nur dreifach zu +verdünnen brauchte, um es als Essig dem Salat zusetzen zu können. Das +gäbe einen üblen Salat, denn dieses Gaswasser ist durch dunkelbraune, +abscheulich stinkende Holzteerbestandteile verunreinigt und mit einem +Geruch behaftet, den man so leicht nicht wieder vergessen wird, wenn +man einmal nähere Bekanntschaft mit ihm gemacht hat. Aber der Chemiker +weiß sich zu helfen. Umdestillieren würde nichts nützen, denn da +würden neben Essigsäure und Wasser auch diese stinkenden Stoffe mit +überdestillieren. Also muß man versuchen, sie auf eine andere Weise zu +trennen. Man setzt Kalkbrei (die billigste Base) hinzu und verwandelt +dadurch die Essigsäure in ihr festes Kalksalz, welches mäßiges Erhitzen +verträgt und in ziemlich reinem Zustand zurückbleibt, wenn man die +anderen Bestandteile abdestilliert. Diese Salzform der Essigsäure +bietet auch den Vorteil, daß man sie durch Umkristallisieren<span class="pagenum" id="Seite_98">[S. 98]</span> (vgl. +das 6. Kapitel!) reinigen kann. Um daraus wieder Essigsäure, und +zwar in ganz reiner Beschaffenheit, zu erhalten, braucht man den +essigsauren Kalk nur mit verdünnter Schwefelsäure zu destillieren. +Die „Essigessenz“ des Handels wird häufig so dargestellt, ist also +ein Produkt der Holzschwelerei. Ihr fehlen natürlich die aromatischen +Stoffe, welche der „natürliche“ Essig enthält, den man durch saure +Gärung alkoholischer Flüssigkeiten gewinnt. Solcher Essig ist aber +teurer, und zwar nicht bloß wegen der teureren Ausgangsstoffe, +sondern auch deshalb, weil Gärungsessig in der Regel nicht mehr als +4–5 % Essigsäure enthält (ein höherer Gehalt wirkt lähmend auf den +Erreger der Essiggärung). Wenn man also im Handel Essigessenz mit 30 % +Essigsäure gekauft hat, so kann man sicher sein, daß sie aus Holz +gemacht ist.</p> + +<hr class="tb"> + +<p>Wir müssen nun unsere Aufmerksamkeit auch den Rückständen der +Leuchtgasgewinnung schenken, dem <em class="gesperrt">Koks</em>. Koks und Steinkohle +zeigen gegeneinander sehr wichtige Unterschiede. Beide sind ungemein +wichtige Brennstoffe, beide in ihrer Art unersetzlich, von beiden +kann keiner den anderen vertreten. <em class="gesperrt">Die Steinkohle brennt mit +Flamme, der Koks glüht nur.</em> Aus diesem Grunde kann der Koks seine +wirksamste Hitze nur unmittelbar da entwickeln, wo er liegt. Die +Flammen der brennenden Steinkohle dagegen tragen ihre Hitze so weit, +als sie reichen. Sie umspülen die Bratröhre und das Wasserschiff des +Herdes, und sie tragen ihre Wärme auch zu denjenigen Kochstellen der +Herdplatte, welche vom Rost weit entfernt sind. Ganz unentbehrlich sind +die Steinkohlen wegen ihrer Flammenbildung für die großen Muffel- und +Tiegelöfen der keramischen und der chemischen Industrie; denn diese +Öfen heizen sehr große Räume mit Feuerungen, welche verhältnismäßig +sehr klein sind. Dies ist also ein großer Vorteil der Steinkohlen vor +dem Koks. Aber diesem Vorteil stehen bedeutende Nachteile gegenüber: +Die Steinkohle <em class="gesperrt">erweicht</em> in der Wärme teigartig und bildet +infolgedessen auf dem Rost dicke und große Klumpen. Diese breiigen +Klumpen können natürlich nur an ihrer Außenseite brennen, weil das +Innere für die Verbrennungsluft unzugänglich ist. Deshalb ist das +Schüren großer Feuerungen mit Steinkohle nicht so ganz einfach und +erfordert Übung und Sachkenntnis vom<span class="pagenum" id="Seite_99">[S. 99]</span> Heizer. Im Gegensatz zum Koks +erzeugt die Steinkohle da, wo sie brennt, also auf dem Rost, zunächst +am wenigsten Hitze, weil die verdampfenden Teerbestandteile einen +großen Teil der Wärme zur Vergasung beanspruchen. Erst wenn die Kohle +ihre flüchtigen Bestandteile verloren hat und ganz verkokt ist, gibt +sie auch auf dem Rost eine große Hitze.</p> + +<figure class="figleft illowe28" id="abb33"> + <img class="w100" src="images/abb33.jpg" alt=""> + <figcaption class="caption">Abb. 33. Durchschnitt durch einen Koksvergaser.</figcaption> +</figure> + +<p>Die Steinkohle neigt dazu, in der Hitze zu zerspringen; sie zerfällt +in Blätter und Staub, welche der Verbrennungsluft den Durchgang +erschweren und welche das Erweichen und Zusammenbacken zu großen +Kuchen begünstigen. Man erzielt daher mit groben und staubfreien +Steinkohlenbrocken viel bessere Ergebnisse als mit kleinstückiger Ware; +Staub und Grus von Steinkohle ist überhaupt wertlos, weil er in der +Hitze sofort zu unverbrennlichen Kuchen zusammenbackt. Aber auch grobe +Stücke können nur auf flachen Herden mit weit getrennten Roststäben +verbrannt werden, nicht aber in Füllöfen. Beschickt man einen Füllofen +mit Steinkohle, so geht das Feuer nach einiger Zeit ganz aus, weil sich +der enge Schacht des Füllofens durch einen teerigen Kuchen verstopft, +der keine Verbrennungsluft hindurchläßt. Für solche Ofenarten +ist das beste Brennmaterial <em class="gesperrt">Koks</em>. Infolge seiner lockeren +Beschaffenheit, und weil er alle teerigen Bestandteile bereits verloren +hat, gestattet er der Luft ungehinderten Durchgang und brennt daher +am besten in dicker, hoher Aufschüttung, wie z. B. in den bekannten +Füllöfen für Zimmerheizung. Auf flachen Herden Koks zu schüren, ist +nicht ratsam, weil dieses Brennmaterial bei guten Zugverhältnissen +unmittelbar auf dem Rost eine so gewaltige Hitze liefert, daß der +Schlackenrückstand mit den Roststäben verschmilzt. Der Rost wird +dadurch sehr schnell unbrauchbar. Aus diesem Grund ist es unmöglich, +große technische Ofenanlagen, welche für Steinkohlen eingerichtet +sind, mit Koks zu heizen. Nun sprechen aber viele Umstände dagegen, +die Steinkohle als solche zum Heizen zu verwenden. Denn wir haben oben +gesehen, welch ungeheure Mengen wertvoller Stoffe da mitverbrannt +werden, die wir als Farben, Arzneimittel und Rohstoffe der chemischen +Industrie wirklich nützlicher anwenden können. Dazu kommt der Umstand, +daß wir mit unseren Kohlen keine Verschwendung treiben dürfen, weil die +Kohlenlager der Erde recht deutlich ihrer Erschöpfung entgegengehen. +Denn selbst wenn<span class="pagenum" id="Seite_100">[S. 100]</span> unsere Industrie nicht von Jahr zu Jahr mehr Kohlen +verbrauchte, so würden doch die deutschen Kohlen in 700–800 Jahren +(die sächsischen schon in 100), die englischen in 600–700 Jahren +zu Ende gehen. Also handelt es sich für uns darum, die vorhandenen +Kohlenmengen so wirtschaftlich als möglich auszunützen. Dies geschieht +erfahrungsgemäß am besten dadurch, daß man sie in Gas, Teer und Koks +zerlegt und auch den Koks zum Teil wieder in Gasform umwandelt. Denn +Gas ist und bleibt der idealste aller Brennstoffe, weil er rauch-, ruß- +und aschenfrei verbrannt werden kann. Die Zerlegung der Kohle in Gas, +Teerprodukte und Koks ist also schon eine Art Veredlungsprozeß, der +durch die Vergasung des Koks vollends beendet wird. Diese Vergasung +des Koks erfolgt in den sogenannten <em class="gesperrt">Generatoren</em> dadurch, daß +man einen Turm voll Koks am unteren Ende entzündet und nun von unten +nach oben Luft durchbläst, während gleichzeitig von oben Wasser auf +den Koks tropft. Am oberen Ende entweicht dann aus dem Turm ein Strom +brennbaren Gases. Dieses Gas, Generatorgas genannt, besteht allerdings +zum Teil aus dem unverbrennlichen und daher wertlosen Stickstoff der +eingeblasenen Luft; außerdem enthält es aber die brennbaren Gase +<em class="gesperrt">Wasserstoff</em> und <em class="gesperrt">Kohlenoxyd</em>. Die chemischen Vorgänge, +welche dabei stattfinden, sind folgende: Zunächst bildet sich über dem +Rost (<a href="#abb33">Abb. 33</a>), da, wo die Gebläseluft auf den glühenden Koks einwirkt, +das wertlose Kohlensäuregas als Verbrennungsprodukt der Kohle. Dieses +Kohlensäuregas besteht aus einer Verbindung von einem Atom Kohlenstoff +mit zwei Atomen Sauerstoff. Sobald aber etwa die untere Hälfte des +Generatorinhalts in Glut geraten ist, muß das gebildete Kohlensäuregas +über glühenden Koks streichen. Dabei nimmt es noch ein Atom Kohlenstoff +auf und<span class="pagenum" id="Seite_101">[S. 101]</span> verwandelt sich in brennbares Kohlenoxydgas. In der untersten +Zone, dicht über dem Rost, wo helle Weißglut herrscht, findet außer +der Bildung des Kohlensäuregases noch ein zweiter Vorgang statt, +nämlich die Zerlegung des von oben zugeführten Wassers durch die +glühende Kohle in Wasserstoffgas und Kohlenoxyd. Denn der Sauerstoff +des Wassers verbindet sich mit der glühenden Kohle zu Kohlenoxyd. +Die Zerlegung des Wassers ist ein <em class="gesperrt">endothermischer</em> Vorgang, +also ein Prozeß, bei welchem Wärme verbraucht wird. Bläst man z. B. +Wasserdampf über glühenden Koks, so verschwindet die Glut sehr schnell, +und die Kohlen werden schwarz. Das dabei entstehende Gasgemisch von +Wasserstoff und Kohlenoxyd wäre von höchstem Brennwert, weil es gar +keine unverbrennlichen Bestandteile (Luftstickstoff) enthält; aber +da sich bei seiner Bildung die Glut schnell abkühlt, kann man dieses +reine „Wassergas“ technisch leider nur portionenweise und in geringen +Mengen gewinnen. Dann muß man den Wasserdampfstrom abstellen und Luft +einblasen, um die erkaltenden Kohlen wieder in Weißglut zu bringen, +bevor man von neuem Wasserdampf darauf wirken läßt. Bei unserem oben +beschriebenen Generator für „Mischgas“ ist dies aber nicht notwendig, +weil die weißglühenden Kohlen nicht mit Wasser allein, sondern zugleich +mit Luft in Berührung kommen. Da muß nur die Wasserzuführung so +geregelt und eingestellt werden, daß durch die Zerlegung des Wassers +nicht ganz so viel Wärme verbraucht wird, als durch die Einwirkung der +Luft auf den Koks gebildet wird.</p> + +<p>So erhält man aus einem Kilogramm gewöhnlichem Koks 1,13 Kubikmeter +Wassergas und 3,13 Kubikmeter Generatorgas, welche zusammen (als +Mischgas) 84 % der Verbrennungswärme des Koks in sich tragen. 16 % der +Heizkraft des Koks gehen also bei seiner Vergasung verloren. Dieser +Verlust ist aber praktisch deshalb bedeutungslos, weil beim direkten +Verfeuern von Koks in den Öfen meistens viel mehr als 16 % von seinem +Brennwert verloren gehen, während Gasfeuerungen mit außerordentlicher +Sparsamkeit und fast ohne alle Verluste arbeiten. Rechnet man dazu +noch die anderen, wiederholt genannten Vorteile der Gasfeuerungen, +so versteht man leicht die immer ausgebreitetere Verwendung von +Vergasungsapparaten in der Technik. Auch muß man bedenken, daß 1 +Kilogramm guter Kohle gegen 0,3 Kubikmeter Leuchtgas liefert<span class="pagenum" id="Seite_102">[S. 102]</span> und +sich durch den Wert dieses Gases und der Teerprodukte allein schon +besser bezahlt macht, als wenn man es direkt verfeuert. Die Verkokung +der Kohle und die Vergasung des Koks bilden also zusammen einen +Veredelungsprozeß, der für unsere Zukunft von der größten Bedeutung +sein wird. Hat man doch schon allen Ernstes daran gedacht, die Kohlen +in Zukunft gleich an den Gruben so zu vergasen und, statt die Kohlen +auf Eisenbahnzügen durch das Land zu schicken, gewaltige Gasleitungen +für Kraft- und Leuchtgas zu erbauen und die Städte von den Kohlengruben +aus mit Gas zu versorgen. Denn die Transportkosten verteuern die +Kohlen durchschnittlich so, daß sie im Lande mehr als doppelt so viel +kosten als an der Förderstelle. Deutschland verbraucht <em class="gesperrt">täglich</em> +für etwa 2¼ Millionen Mark Kohlen, welche an den Gruben, unmittelbar +nach ihrer Förderung, erst etwa 1 Million Mark kosten. Aber zurzeit +wogt noch ein unentschiedener Streit zwischen den Fachleuten, ob +derartige riesengroße Vergasungsanlagen nebst den dazu gehörigen +Leitungen nicht durch ihre Amortisation die Kosten des Gases um soviel +verteuern, daß der Unternehmer gegenüber der direkten Verfeuerung +keinen wesentlichen Gewinn hätte. Aber selbst in diesem Falle würde die +Zentralisation der Vergasung doch den Vorteil bieten, daß mit unseren +Kohlenvorräten sparsamer umgegangen würde. Denn gegenwärtig gehen noch +unverantwortlich große Brennstoffmengen als Rauch und Ruß in die Luft.</p> + +<p>Die gasförmige Gestalt eines Brennstoffes hat noch einen anderen +Vorzug: man kann damit Explosionsmotoren treiben. Wir haben schon +früher auf die Bedeutung der <em class="gesperrt">Hochofengichtgase</em> hingewiesen, +welche so lange unbenutzt in die Luft entwichen sind und jetzt zum +Betrieb von Riesengasmotoren dienen. Die Erfindung dieser Motoren +für Gasmischungen von sehr geringem Brennwert gründet sich auf den +Gedanken, daß sich der Brennwert solcher Mischungen unter Druck, also +in verdichtetem Zustand, erhöht. Man kann z. B. zeigen, daß eine sehr +luftreiche Mischung von Leuchtgas und Luft, welche im gewöhnlichen +(nicht zusammengepreßten) Zustande nicht mehr explosiv ist, beim +Zusammenpressen auf ⅓ oder ¼ ihres Raumes die Fähigkeit erlangt, +beim Anzünden heftig zu explodieren. Die weitere Entwicklung dieser +Riesengasmotoren wird vielleicht auf die Lösung eines anderen Problems +Einfluß gewinnen,<span class="pagenum" id="Seite_103">[S. 103]</span> welche zur Streckung unserer Kohlenvorräte beitragen +könnte: die Ausnützung des <em class="gesperrt">Torfs</em> unserer Moore.</p> + +<div class="section"> + +<h3 id="Erdoel">2. Das Erdöl.</h3> + +</div> + +<p>Im Mittelalter wurden als Brennstoffe allein Holz und Holzkohlen +benutzt; um die Mitte des 18. Jahrhunderts fing man an, die Steinkohlen +zu benutzen; aber erst tief im 19. Jahrhundert wurde man auf das +Erdöl aufmerksam. Noch 1843 kostete in <em class="gesperrt">Pittsburg</em> der Liter +Erdöl 1 Mark, und erst in den Jahren 1859–61 wurden dort so viele +Ölbrunnen erbohrt, daß die Produktion in Pennsylvanien allein auf 2 +Millionen Fässer anschwoll, so daß das Faß zu 160 Liter Inhalt an +Ort und Stelle nur noch 10 Cents kostete! Freilich hatte man schon +vorher, um 1850 herum, in Deutschland und Österreich viel Lampenöl +durch Braunkohlen- und Teerschwelerei gewonnen und hatte bereits +geeignete Lampen erfunden, um diese Öle darin zu brennen: es waren die +Schnittbrennerlampen, die man noch heute in ländlichen Haushaltungen +antrifft, die Vorläufer unserer modernen (und doch schon wieder +unmodernen) Petroleumlampen. Jetzt beträgt die gesamte Erdölgewinnung +in den Vereinigten Staaten etwa 170 Millionen Zentner, im Kaukasus 140 +Millionen, in Galizien 4 Millionen, in Rumänien 2 Millionen Zentner +jährlich.</p> + +<figure class="figcenter illowe25" id="abb34"> + <img class="w100" src="images/abb34.jpg" alt=""> + <figcaption class="caption">Abb. 34. Alte Schnittbrennerlampe im Durchschnitt.</figcaption> +</figure> + +<p>Die Erdölquellen haben die Eigentümlichkeit, nach einiger Zeit (z. B. +3 Jahren) zu versiegen. Jedoch haben einige von ihnen trotzdem einen +ungeheuren Ertrag gegeben. So lieferte die Mammutquelle von Baku +anfangs pro Stunde nicht weniger als 100 000 Zentner Röhöl,<span class="pagenum" id="Seite_104">[S. 104]</span> welches in +einem über 60 Meter hohen Strahl aus dem Bohrloch sprang.</p> + +<p>Die Frage, wie so ungeheure Mengen Erdöl entstanden sein können, +wird verschieden beantwortet. Die größte Wahrscheinlichkeit hat die +Theorie von <em class="gesperrt">Müller</em> und <em class="gesperrt">Engler</em>, welche im Rohpetroleum das +umgewandelte <em class="gesperrt">Fett</em> von Fischen, Schnecken und Muscheln erblickt. +Denn nicht bloß ist es Engler gelungen, durch Erhitzen von Fischtran +unter hohem Druck Rohpetroleum künstlich darzustellen, sondern es wurde +auch beobachtet, daß die Petroleumquellen stets versteinerte Reste von +solchen Meerestieren und salzhaltiges Wasser auswerfen.</p> + +<p>Das rohe Erdöl bildet eine dunkelbraune oder schwarze, etwas dickliche +Flüssigkeit, für die man lange Zeit keine andere Verwendung hatte, +als daß man damit durch Einreiben des Haarbodens die Läuse vertrieb. +Als Lampenöl war es nicht bloß durch seine schmierige Beschaffenheit, +sondern auch wegen seiner Feuergefährlichkeit unbrauchbar; Rohöl brennt +in den Lampen flackernd und rußend, verschlackt den Docht sehr schnell +und gibt zu häufigen und sehr gefährlichen Explosionen Anlaß. Ein +schlechteres Füllungsmittel für Petroleumlampen könnte kaum künstlich +zusammengestellt werden. Trotzdem ist gerade dieses rohe Erdöl seit +einiger Zeit einer der allerwichtigsten Brennstoffe geworden: man +betreibt damit die riesigen Explosionsmotoren der Kriegsschiffe. +Das Öl wird in Gestalt eines feinen Nebels, mit Luft vermischt, im +Zylinder zur Explosion gebracht, wodurch der Kolben herausgetrieben +und das Schwungrad in Umdrehung versetzt wird. Allein, diese +Anwendung des Rohöls ist doch eine rechte Vergeudung, vergleichbar +dem Verheizen der Steinkohle. Denn wie aus dieser, so lassen sich +auch aus dem Rohöl durch Destillation eine Menge der wichtigsten +Stoffe gewinnen: <em class="gesperrt">Petroleumäther</em>, <em class="gesperrt">Gasolin</em>, <em class="gesperrt">Benzin</em>, +<em class="gesperrt">Lampenpetroleum</em>, <em class="gesperrt">Ligroin</em>, <em class="gesperrt">Schmieröl</em>, +<em class="gesperrt">Vaseline</em>, <em class="gesperrt">Paraffin</em>. Alle diese Stoffe bestehen nur +aus Kohlenstoff und Wasserstoff, unterscheiden sich aber durch ihre +Siedepunkte in der Weise, daß Petroleumäther am leichtesten siedet +(zwischen 40 ° und 70 °), und daß der Siedepunkt in der angegebenen +Reihenfolge immer höher steigt. Schon vom Lampenpetroleum ab muß die +Destillation unter vermindertem Druck, also unter der Luftpumpe, +vorgenommen werden, weil bei<span class="pagenum" id="Seite_105">[S. 105]</span> gewöhnlichem Druck Zersetzung eintritt. +Wenn man Lampenpetroleum in einer gewöhnlichen Retorte mit Vorlage +destillieren würde, wie wir es früher mit der Salpetersäure machten +(<a href="#abb10">Abb. 10</a>), so würden wir aus einem Liter Lampenpetroleum vielleicht +¾ Liter Destillat erhalten; der Rest würde sich zu einem Gemisch +brennbarer Gase zersetzen. Pumpt man aber während der Destillation +die Luft aus der Retorte und Vorlage, so wird die Ausbeute bedeutend +größer. In noch höherem Grade gilt dies für die Destillation der feinen +Maschinenöle, welche daher seit einiger Zeit unter der amerikanischen +Bezeichnung „<span class="antiqua">Vacuum-Oil</span>“ in den Handel kommen.</p> + +<p>Die Reinigung oder „Raffinierung“ des Rohpetroleums geschieht jedoch +nicht bloß durch Destillation, sondern außerdem noch durch eine +chemische Behandlung mit konzentrierter Schwefelsäure, mit Wasser, +Soda und Natronlauge. Schüttelt man nämlich Rohöl andauernd mit +konzentrierter, noch besser mit rauchender Schwefelsäure, so wird es +allmählich wasserhell, während sich die Säure schwarz färbt. Dabei +werden alle braunen Farbstoffe des Rohöls durch die Säure in harzige +Massen verwandelt, welche dann ausgewaschen werden. Man macht diese +Reinigung jedoch erst mit den Destillaten, um nicht zuviel Säure zu +verbrauchen. Schließlich entfernt man den Säureüberschuß aus dem Öl +durch Schütteln mit Natronlauge und diese durch Nachbehandlung mit +Wasser. Immerhin können von dieser Reinigung Spuren der Säure im +Petroleum und sogar im Maschinenöl verbleiben und bewirken, daß die +damit geölten Maschinenteile später rosten. Mit <em class="gesperrt">Petroleum</em> +geputztes Eisen rostet aus diesem Grund ganz bestimmt nach kurzer +Zeit. Man muß daher das Petroleum von blanken Eisenteilen stets wieder +durch Benzin abwaschen, bevor man als endgültigen Rostschutz feines, +säurefreies Vakuumöl anwendet.</p> + +<p>Im allgemeinen kann man rechnen, daß man aus dem Rohöl etwa 5–7 % +Gasolin und Benzin und etwa 40 % Lampenpetroleum gewinnt. Der Rest +besteht aus den schweren, paraffinhaltigen Schmierölen und aus Asphalt.</p> + +<p>Das <em class="gesperrt">Benzin</em> benützt man bekanntlich als Betriebsstoff für +Automobile, in zweiter Linie zum Auflösen von Fetten und Ölen in der +chemischen Industrie und in der chemischen Wäscherei. Man könnte, wenn +es nicht zu teuer wäre, auch die <em class="gesperrt">Hände</em> mit Benzin<span class="pagenum" id="Seite_106">[S. 106]</span> sehr sauber +waschen; der Schmutz wird nämlich in der Wäsche und an den Händen +hauptsächlich durch <em class="gesperrt">Fett</em> festgehalten und fällt wie Staub ab, +sobald man das Fett durch Benzin auflöst.</p> + +<p>Das <em class="gesperrt">Gasolin</em> dient, wie sein Name andeutet, zur Erzeugung von +Gas. Wenn man nämlich in eine leere Flasche ein wenig Gasolin bringt +und dann die Flasche schüttelt, so entsteht nicht, wie man erwarten +sollte, eine <em class="gesperrt">explosive</em> Mischung von Luft und Gasolindampf, +sondern man kann das Gemisch ohne Sorge anzünden: es brennt ruhig, +ohne zu explodieren, mit leuchtender Flamme, wie Gas. Dies hat +seinen Grund darin, daß die Luft viel mehr Gasolindampf in sich +aufnimmt, als sie durch ihren geringen Sauerstoffgehalt verbrennen +kann. Das Gemisch verhält sich also beim Anzünden so, als ob es bloß +Gasolindampf wäre. Die Luft spielt dabei nur die Rolle eines Trägers, +eines Mittels, das das Gasolin zum Verdampfen zwingt. Die <a href="#abb35">Abb. 35</a> +verdeutlicht uns das Prinzip, auf welchem die <em class="gesperrt">Gasolingas</em>- +oder <em class="gesperrt">Leuchtgas</em>-Apparate beruhen: ein Gefäß A ist zur Hälfte +mit Gasolin gefüllt. Durch das Rohr a, welches bis auf den Boden des +Gefäßes reicht, wird ein Luftstrom eingeblasen, der sich beim Durchgang +durch das Gasolin ganz mit dem Dampf dieser Flüssigkeit sättigt. Er +verläßt das Gefäß durch das Rohr b und kann am oberen Ende dieses +Rohrs angezündet werden. Gasolingas ist nicht wesentlich teurer als +Leuchtgas, hat aber den Vorzug, nicht giftig zu sein. Es eignet sich +sehr gut zur Beleuchtung und als Kochgas für einzelne Villen usw., +welche keinen Anschluß an Leuchtgas bekommen können. —</p> + +<figure class="figleft illowe30" id="abb35"> + <img class="w100" src="images/abb35.jpg" alt=""> + <figcaption class="caption">Abb. 35. Ein einfacher Gaserzeugungsapparat (mit + Gasolinfüllung).</figcaption> +</figure> + +<p>Wichtige Dinge sind über das <em class="gesperrt">Petroleum</em> als Beleuchtungsmittel<span class="pagenum" id="Seite_107">[S. 107]</span> +zu sagen. Petroleum, Benzin, Spiritus sind bekannt als brennbare und +daher feuergefährliche Flüssigkeiten; aber brennbar und brennbar ist +doch zweierlei, und es ist kein kleiner Triumph der Technik und der +Gesetzgebung, daß sie dem Petroleum die Eigenschaft der Brennbarkeit +belassen und ihm die der Feuergefährlichkeit in hohem Grade benommen +haben. Dies ist eine Sache, die sich ganz gut mit Alfred <em class="gesperrt">Nobels</em> +Tat vergleichen läßt, der dem Nitroglyzerin durch die Erfindung des +Dynamits seine Gefährlichkeit nahm, ohne seine Sprengkraft wesentlich +einzuschränken. Mit dem Petroleum verhält es sich aber so: wenn man +eine Kaffeetasse mit Petroleum füllt und ein brennendes Zündholz +hineintaucht, so geht das Zündholz aus. Nimmt man aber Rohpetroleum +oder Benzin oder guten Spiritus statt des Petroleums, so geht das +Zündholz nicht aus, und der ganze Tasseninhalt brennt lichterloh. +Die Ursache ist, daß diese verschiedenen Flüssigkeiten durch die +Hitze recht verschieden schnell verdampft werden. Wenn nämlich eine +Flüssigkeit brennen soll, muß immer zuerst die Dampfschicht entzündet +werden, welche über der Flüssigkeit lagert. Flüssigkeiten, auf welchen +bei gewöhnlicher Temperatur keine merkliche Dampfschicht lagert, können +sich daher auch nicht entzünden, wenn man ein brennendes Zündholz +in sie taucht. So ist es mit dem Lampenpetroleum. Dagegen verdampft +Benzin schon bei gewöhnlicher Temperatur so stark, daß es stets mit +einer Schicht brennbarer Dämpfe überlagert ist. Ein angenähertes +Zündholz bringt diese Dämpfe, und mit ihnen die Flüssigkeit, sofort +zum Brennen. Dasselbe tritt mit Mischungen von Petroleum und Benzin +ein. Rohpetroleum ist eine solche Mischung. Aus dem Lampenpetroleum +dagegen sind durch Destillation alle diejenigen Kohlenwasserstoffe +entfernt, welche bei gewöhnlicher Temperatur brennbare Dämpfe bilden. +Erhitzt man aber Lampenpetroleum auf, ich glaube 28 °, so entwickeln +sich solche Dämpfe, und das Petroleum entzündet sich nun sofort auf +der ganzen Fläche, wenn man ihm ein brennendes Zündholz nähert. Diese +Dinge sind von großer Wichtigkeit für die Entscheidung der Frage, ob +Petroleumlampen feuergefährlich sind. Solange das Petroleum nicht die +Temperatur des „Entflammungspunktes“ (28 °) erreicht, kann das Feuer +auch nicht vom Docht aus auf die Füllung des Behälters überspringen; +die Lampe kann nicht explodieren,<span class="pagenum" id="Seite_108">[S. 108]</span> weil über dem Petroleum keine +entzündliche Dampfschicht lagert. Der Entflammungspunkt ist nun in +Deutschland gesetzlich so hoch gelegt, daß sich das Petroleum in +richtig gebauten Lampen niemals bis zu ihm erwärmen kann. Wenn trotzdem +noch manchmal Petroleumlampenexplosionen vorkommen, so sind daran +ungünstige Nebenumstände schuld. Z. B. pflegen die Mechaniker, wenn +sie Fahrradteile mit Petroleum geputzt haben, das Petroleum mit Benzin +abzuspülen. Solches benzinhaltiges Petroleum wird dann manchmal aus +Sparsamkeitsgründen noch in die Lampe gefüllt. Dies ist außerordentlich +gefährlich und sollte unter keinen Umständen geduldet werden. Auch +sollte man niemals Petroleumlampen auf den Ofen stellen.</p> + +<p>Unsere besondere Aufmerksamkeit verdient im Zusammenhang mit dem +soeben Gesagten die Wirkung des <em class="gesperrt">Lampendochts</em>. Diese Wirkung, +das Aufsaugen des Petroleums, ist eine physikalische Erscheinung, +welche zu den Haarröhrchenwirkungen gehört und auf den Gesetzen +der Oberflächenspannung beruht. Wir haben diese an anderer Stelle +ausführlich besprochen. Aber am Docht gibt es auch außerdem noch +manches Merkwürdige. Ein neu eingezogener Docht kann länger als eine +Stunde gebrannt werden, ohne daß er oben schwarz wird. Warum verkohlt +er nicht? — Warum verkohlt er später? — Diese beiden Tatsachen +scheinen einander zu widersprechen. Außerdem müssen wir uns auch +darüber wundern, daß das Petroleum am Docht sofort durch ein Zündholz +entflammt wird, während dasselbe Zündholz in einer Tasse voll Petroleum +sich auslöscht.</p> + +<figure class="figcenter illowe27" id="abb36"> + <img class="w100" src="images/abb36.jpg" alt=""> + <figcaption class="caption">Abb. 36. Zur Erklärung der Saugwirkung des Dochtes. In + den drei Glasröhren 1, 2, 3 steigt das Wasser um so höher, je enger sie sind.</figcaption> +</figure> + +<figure class="figcenter illowe40" id="abb37"> + <img class="w100" src="images/abb37.jpg" alt=""> + <figcaption class="caption">Abb. 37. Ein Sandhäufchen inmitten eines Tellers voll + Petroleum brennt mit hoher Flamme.</figcaption> +</figure> + +<p>Zunächst wollen wir uns durch einen einfachen Versuch überzeugen, +daß es gar nicht der Docht ist, welcher in der Lampe brennt, sondern +allein das Petroleum in den Poren des Dochtes. Wir schütten zu diesem +Zweck auf einen Teller ein Häufchen Sand,<span class="pagenum" id="Seite_109">[S. 109]</span> gießen rings um dasselbe +in den Teller eine Schicht Petroleum, und zünden nun das Sandhäufchen +an. So unglaublich das klingt, es geht: der Sand brennt ruhig, mit +großer, schwelender Flamme. Natürlich brennt hier in Wirklichkeit der +Sand so wenig, wie dort der Docht in der Petroleumlampe, sondern es +ist allein das Petroleum, welches in beiden Fällen brennt. Der Docht +braucht also gar nicht aus einem brennbaren Stoff zu sein, es ist +sozusagen reiner Zufall, daß die Baumwolle neben der Saugkraft, die sie +zum Docht geeignet macht, auch noch die Eigenschaft der Brennbarkeit +hat. Es ist also nicht so, als ob das Petroleum nur deshalb am Docht +leichter brennte, weil der Docht gleichsam ein bißchen mitbrennt. Der +Docht brennt nicht mit, sondern das Petroleum brennt ganz allein, +dasselbe Petroleum, in welchem ein eingetauchtes Zündholz verlischt, +ohne es zum Brennen zu bringen. Dieser scheinbare Widerspruch klärt +sich durch folgende Betrachtung auf: jeder Stoff, der ganz dicht an +eine Flamme gehalten wird, wird durch die <em class="gesperrt">strahlende</em> Wärme +dieser Flamme erhitzt. Dieses Erhitzen erfolgt besonders leicht, +wenn man den betreffenden Stoff auf eine Unterlage aufstreicht, von +welcher die Wärme zurückgestrahlt wird. Der Stoff befindet sich dann +zwischen der Unterlage und der Flamme im Kreuzfeuer der Wärmestrahlen. +Dies ist die Lage des Petroleums am oberen Dochtende einer brennenden +Lampe: der Docht ist die Unterlage, welche von der Flamme durch +eine ganz dünne Schicht Petroleum getrennt ist. Deshalb erhitzt die +strahlende Wärme diese dünne Ölschicht fast augenblicklich auf den +Entflammungspunkt,<span class="pagenum" id="Seite_110">[S. 110]</span> so daß fortwährend brennbare Dämpfe da sind. +Das verdampfende Petroleum hält dabei den Docht so kühl, daß er gar +nicht selbst zum Brennen kommen kann. Wie wenig der Docht erwärmt +wird, kann man durch zwei sehr verblüffende Versuche beweisen: wenn +man nämlich statt des Sandhäufchens ein gleiches aus Magnesiumpulver +errichtet, welches bekanntlich sehr leicht und heftig brennt, so kann +man diesen Magnesiumdocht ebenso anzünden, und das Petroleum brennt +darauf ebenso wie auf Sand, ohne daß auch nur eine Spur des Magnesiums +verbrennt. Noch auffälliger ist es aber, daß man auch trockene +Schießbaumwolle, diesen gefährlichen Explosivstoff, ohne alle Gefahr +als Docht für Petroleum verwenden kann. Man fragt sich angesichts +dieser Tatsachen, wie es nur möglich ist, daß die Dochte schließlich, +bei längerem Gebrauch, am oberen Ende doch verkohlen. Dies erklärt +sich aber leicht aus folgender Überlegung: Das obere Dochtende ist die +Verdampfungsstelle für eine große Menge Erdöl; obgleich dieses Erdöl +im Handel in sehr reiner Beschaffenheit vorkommt, hinterläßt es beim +Verdampfen doch geringe Rückstände, zumal da es sich ja beim Erhitzen +unter gewöhnlichem Druck etwas zersetzt. Diese harzigen oder teerigen +Rückstände verstopfen die Poren des Dochts und bewirken dadurch eine +Verminderung der Kühlung, weil aus den verstopften Teilen weniger +Öl verdampft. So kommt es, daß diese Teile durch die Flamme stärker +erhitzt und verkohlt werden. —</p> + +<p>Mit dieser etwas altväterisch scheinenden Untersuchung des Dochtes +wollen wir unsere Betrachtung über das Erdöl schließen. Wir wollen auch +im Scheine der elektrischen und Gasglühlichtlampen nicht vergessen, +daß die gewaltigen Produktions- und Exportziffern der Erdölindustrie +deutlich genug beweisen, daß die Stunde der Petroleumlampe noch nicht +geschlagen hat.</p> + +<div class="chapter"> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_111">[S. 111]</span></p> + +<h2 class="nobreak" id="10_Fette_OEle_Seifen_und_Kitte">10. Fette, Öle, Seifen und +Kitte.</h2> + +</div> + +<p>Nun, haben wir nicht soeben von Fetten und Ölen gesprochen? Ist etwa +Schmieröl kein Öl, ist Vaseline kein Fett? — So könnte man beim +Lesen der Überschrift dieses Abschnittes erstaunt fragen. Nach dem +Sprachgebrauch besteht allerdings kein Gattungsunterschied zwischen den +soeben behandelten „mineralischen“ Ölen und den Fetten und Ölen des +Pflanzen- und Tierreichs, von welchen wir jetzt reden wollen. Aber die +chemische Zusammensetzung und die Eigenschaften beider Gruppen sind +doch recht verschieden.</p> + +<p>Die aus der Erde stammenden „Mineral“öle zeichnen sich, wie wir gesehen +haben, durch eine außerordentliche Widerstandskraft gegen chemische +Mittel, namentlich gegen Schwefelsäure (sogar rauchende!), Natronlauge +und Soda aus. Deshalb nennt der Chemiker die sämtlichen Bestandteile +des Rohpetroleums „Paraffine“, was auf deutsch soviel heißt wie „Stoffe +mit geringer Neigung zu chemischer Umsetzung“. Die pflanzlichen und +tierischen — sagen wir kurz: die <em class="gesperrt">organischen</em> — Fette und +Öle werden dagegen durch Säuren, durch Laugen, durch überhitzten +Wasserdampf, durch gärungsartige Vorgänge usw. recht leicht in zwei +Hauptbestandteile gespalten: in <em class="gesperrt">Glyzerin</em> einerseits und in +eine sogenannte <em class="gesperrt">Fettsäure</em> andrerseits. Das Glyzerin ist der +nie fehlende und durch nichts anderes vertretbare eine Bestandteil +aller organischen Fette und Öle, so verschieden sie auch sonst +voneinander sein mögen (denken wir nur an Olivenöl und Rindertalg). +Dieses Glyzerin, eine dicke, süßschmeckende, ölige Flüssigkeit, ist +seiner chemischen Natur nach eine ganz schwache Lauge. Die Fette sind +also als salzartige Stoffe, als Verbindungen einer Lauge mit einer +Säure, aufzufassen. Ihr zweiter Bestandteil, die Fettsäure, kommt +in der Natur in verschiedenen Arten vor: in der Butter findet sich +die <em class="gesperrt">Buttersäure</em>; die meisten übrigen Fette und Öle enthalten +drei verschiedene,<span class="pagenum" id="Seite_112">[S. 112]</span> aber einander ziemlich ähnliche Fettsäuren in +wechselnden Mengenverhältnissen: die <em class="gesperrt">Palmitinsäure</em>, die +<em class="gesperrt">Stearinsäure</em> und die <em class="gesperrt">Ölsäure</em>. Die Ölsäure ist bei +Zimmertemperatur flüssig, Palmitin- und Stearinsäure sind fest. Die +Stearinsäure ist wohl jedem bekannt, denn aus ihr sind die bekannten +weißen Stearinkerzen gemacht. Je mehr ein Fett von der flüssigen +Ölsäure enthält, um so weicher, ja flüssiger ist es: Schweinefett z. B. +enthält mehr als die Hälfte, Rindertalg etwa ein Viertel Ölsäure.</p> + +<p>Die Fette und Öle werden beim Kochen mit verdünnten Säuren, oder +wenn man sie mit überhitztem Wasserdampf unter Druck behandelt, in +ihre beiden Bestandteile gespalten. Diesen Vorgang nennt man die +<em class="gesperrt">Verseifung</em> der Fette, obwohl sich dabei keine Seife bildet. Die +Verseifbarkeit ist der wichtigste Unterschied zwischen den echten, +organischen Fetten und den Mineralölen. <em class="gesperrt">Mineralöle sind nicht +verseifbar.</em> Auf der Verseifbarkeit beruhen fast alle Anwendungen +der organischen Fette und Öle. Die Verseifung tritt unter Mitwirkung +von Bakterien von selbst ein, wenn die Fette, namentlich in der Wärme, +mit Luft und Licht in Berührung kommen: dann sagt man, sie werden +<em class="gesperrt">ranzig</em>. Sie strömen dann einen üblen Geruch aus und sind auch +wegen ihres schlechten Geschmacks ungenießbar. Geruch und Geschmack +verraten, daß das Ranzigwerden nicht bloß in einer Spaltung der Fette +besteht, sondern daß die beiden Spaltungsprodukte durch den Sauerstoff +der Luft noch weiter verändert werden. Ranzige Butter riecht allerdings +vorwiegend nach Buttersäure. Durch <em class="gesperrt">Einsalzen</em> kann man das +Ranzigwerden der Fette bekanntlich ebenso verzögern, wie das Faulen +des Fleisches. Diese Wirkung des Salzes beruht darauf, daß es die +Bakterien, welche die Zersetzung erregen, lähmt und hemmt.</p> + +<p>Die Verseifung tierischen Talgs durch hochgespannten und überhitzten +Wasserdampf bildet eine der großartigsten Industrien der Erde. Sie +blüht in den Präriedistrikten Südamerikas und der Union, wo das +Fleisch der Herdentiere auf Büchsenkonserven, Fleischextrakt und +Kraftfuttermittel, ihr Fett auf Glyzerin und Fettsäuren verarbeitet +wird. Das Glyzerin geht in den Handel über zur weiteren Verwendung in +der Sprengstoffindustrie; die Gemische von Palmitin- und Stearinsäure +wandern teils in die Kerzenfabriken,<span class="pagenum" id="Seite_113">[S. 113]</span> teils in die Seifenfabriken. Die +weicheren oder flüssigen, ölsäurereichen Mischungen von Fettsäuren +werden neuerdings in einem großartigen chemischen Prozeß in harte +Fettsäuren umgewandelt, weil man die flüssigen Fettsäuren nicht +brauchen kann, während die festen sowohl für die Kerzen- als für die +Seifenfabrikation von größtem Wert sind.</p> + +<p>Seitdem man die Fette durch überhitzten Dampf in Glyzerin und +Fettsäuren spaltet, ist die <em class="gesperrt">Seifensiederei</em> ein einfacher Prozeß +geworden. Man braucht nämlich die Fettsäure nur mit Natronlauge zu +erhitzen, um sofort die schönste, härteste Kernseife ohne jeden Abfall +zu erhalten. Die <em class="gesperrt">Seifen</em> sind nämlich nichts anderes als die +Metallsalze der Fettsäuren. Früher, als die Seifensiederei noch ein +Kleingewerbe war, stellte man die Seife durch Kochen von <em class="gesperrt">Fett</em> +mit <em class="gesperrt">Lauge</em> dar. Dabei verband sich die Fettsäure des Fettes +mit der Lauge zu Seife, und das Glyzerin schied sich als Flüssigkeit +ab. Die Seife schwamm, da sie sich in Wasser nur in geringer Menge +löst, oben auf, während sich das Glyzerin in der darunterliegenden, +braunen Brühe (der sogenannten <em class="gesperrt">Unterlauge</em>) vorfand. Als Lauge +benutzten die Seifensieder in der ältesten Zeit ein selbstbereitetes +Präparat, das aus <em class="gesperrt">Holzasche</em> durch Kochen mit gelöschtem Kalk +gewonnen wurde. Die Holzasche enthält kohlensaures Kalium, welches +sich mit der Kalkbase zu kohlensaurem Kalk und Kalilauge umsetzt. +Der wirksame Bestandteil in der alten Seifensiederlauge war also die +<em class="gesperrt">Kalilauge</em>. Da sie zugleich die stärkste aller Laugen ist, +so verseift sie die Fette verhältnismäßig schnell und vollständig. +Aber die Kaliseifen haben samt und sonders die Eigenart, nicht hart +zu werden, sondern schmierig zu bleiben. Man nennt sie daher auch +<em class="gesperrt">Schmierseifen</em>. Dagegen sind die <em class="gesperrt">Natronseifen</em> fest. Alle +festen Seifen des Handels sind Natronseifen. Zu ihrer Herstellung +hat man zwei Wege: entweder, man verseift das entsprechende Fett +unmittelbar mit starker Natronlauge, oder man stellt zuerst eine +Kaliseife her und kocht diese dann mit starkem Salzwasser. Diesen +Vorgang nennt man das <em class="gesperrt">Aussalzen</em> der Seife. Dabei tauschen das +Kochsalz (Chlornatrium) und die Kaliseife ihre Metalle gegeneinander +aus. Außerdem erhöht das Aussalzen auch die Ausbeute, weil die Seife +in Salzwasser fast ganz unlöslich ist, während in einer<span class="pagenum" id="Seite_114">[S. 114]</span> salzfreien +Unterlauge noch immer ziemlich viel Seife gelöst bleibt. Durch +das Aussalzen erhält man aber niemals reine Natronseife, weil ein +erheblicher Teil des fettsauren Kalis nach dem Satz vom chemischen +Gleichgewicht (vgl. das 6. Kapitel) sich immer wieder aus Chlorkalium +und fettsaurem Natrium rückbildet. Aber dies ist kein Nachteil, sondern +ein Vorteil für die praktische Verwendung, weil reine Natronseife sehr +hart und bröckelig ist. Durch einen Gehalt an weicher Kaliseife wird +das Fabrikat geschmeidiger, es verliert seine Brüchigkeit. Für den +Weichheitsgrad ist auch das verwendete Fett von Bedeutung: harte Fette +geben harte Seifen, während die Öle sehr weiche, schmierige Seifen +(Marseiller Seifen) bilden.</p> + +<p>Die Seifen haben die Eigenschaft, gewisse Stoffe in sich aufzunehmen, +so daß man sie mit diesen Stoffen „füllen“ kann. Solche Verdünnungs- +oder Füllmittel sind: Wasserglas, Kaliumsulfat und namentlich +<em class="gesperrt">Ton</em>. Wasserglas und Ton lassen sich einer guten Seife fast in +beliebigen Mengen zusetzen, ohne daß sich die Seife bei der Abkühlung +wieder vom Füllmittel trennt. So darf den deutschen Seifen während der +Kriegszeit nicht mehr als 20 %, das ist ein Fünftel ihres Gewichts, +an Fett zugrunde gelegt werden. Nahezu vier Fünftel werden also von +den Füllmitteln, namentlich von Ton, gebildet. Das Fett, welches für +Seifensiedereizwecke zugelassen ist, ist Abschöpf- und Abfallfett +der übelsten Sorte, ranzig und angefault und von pestilenzartigem +Geruch. Aber durch Umschmelzen mit oxydierenden Mitteln läßt es +sich soweit reinigen, daß man den fertigen Seifen nicht mehr viel +anmerkt von den übelduftenden Bestandteilen. Ich habe gesehen, wie in +Seifensiedereien Abfallfette von einer Metzgerei abgeliefert wurden, +welche von Springmaden geradezu wimmelten und einen entsetzlichen +Geruch verbreiteten. Diese Fette lieferten nach ihrer Reinigung eine +ausgezeichnete Kernseife.</p> + +<p>Der Geruch einer Seife ist, auch wenn reines Fett dazu verwendet +wurde, nicht angenehm; ranzige Fette verstärken seine unangenehme +Eigenart. Deshalb ist es üblich, die Seifen zu parfümieren, wenigstens +diejenigen für den persönlichen Gebrauch. Das Parfümieren billiger, +gewöhnlicher Seifen geschieht in der Wärme, indem man der geschmolzenen +Seife die Duftlösung zusetzt. Dieses Verfahren ist für feinere +Ware nicht anwendbar, weil gerade die<span class="pagenum" id="Seite_115">[S. 115]</span> feinen Duftstoffe durch die +Wärme verflüchtigt oder so verändert werden, daß ihr Wert dadurch +herabgemindert wird. Deshalb werden solche Seifen durch ein sehr +merkwürdiges Verfahren <em class="gesperrt">kalt</em> parfümiert. Man zerreibt die kalte +Seife zunächst zu einem feinen Pulver, vermengt es mit dem Parfüm und +preßt es dann mit großen Pressen unter gewaltigem Druck wieder zu +festen Handstücken zusammen. Dieses Verfahren nennt man „Pilieren“. +Es ist nur auf reine, ungefüllte Seifen anwendbar, weil sich gefüllte +nicht pulverisieren lassen, sondern dabei schmieren.</p> + +<p>Die Seifensiederei ist ein Gewerbe, das in seinen meisten +Gepflogenheiten auf uralte Erfahrungen, die wenigstens bis ins +gotische Mittelalter zurückreichen, aufgebaut ist. Zu diesen +ältesten Erfahrungen gehört namentlich das Grundprinzip der alten +Seifensiederei, die Verseifung der <em class="gesperrt">Fette</em> durch Kochen mit +Laugen. Dagegen bedeutete die Einführung der <em class="gesperrt">Fettspaltung</em> einen +geradezu ungeheuren Fortschritt, der im Seifensiedergewerbe einen +völligen Umschwung hervorrief: er bewirkte, daß die kleinen, zünftig +geleiteten Betriebe samt und sonders vor etwa 25 Jahren durch die +großen Seifenfabriken aufgeschluckt wurden, weil die Fettspaltung +wegen der teuren Anlagen nur im Großbetrieb möglich ist. Da aber +die Fettspaltung das Glyzerin besser und vollständiger zu gewinnen +gestattet, so erzeugen die Großbetriebe schon aus diesem Grunde die +Seifen billiger als die zünftigen Seifensiedereien aus Großvaters +Zeiten. Das Wesen der Fettspaltung haben wir schon kennengelernt: es +besteht darin, daß die Fette durch überhitzten und hochgespannten +Wasserdampf in Glyzerin und Fettsäure zerlegt werden. Diese +Vorbehandlung der Fette ermöglicht nicht nur die vollständige Gewinnung +des Glyzerins, sondern sie erleichtert auch die eigentliche Herstellung +der Seife bedeutend. Denn die freie Fettsäure verbindet sich mit der +Lauge viel leichter als die an Glyzerin gebundene. Ja, zur Verseifung +der freien Fettsäure braucht man nicht einmal die teure, konzentrierte +Natronlauge zu nehmen, sondern man kann billigere, verdünnte Laugen +und sogar Soda (kohlensaures Natrium) dazu benutzen, welches noch viel +billiger ist. Denn beim Kochen von Soda mit freien Fettsäuren wird +die Kohlensäure der Soda durch die Fettsäure verdrängt, indem sich +gleichzeitig Seife bildet.</p> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_116">[S. 116]</span></p> + +<p>Versucht man, eine Seife mit einer anderen Base als Kali- oder +Natronlauge zu machen, so gelingt dies zwar, aber alle anderen Seifen +sind in Wasser unlöslich oder so schwer löslich, daß sie nicht schäumen +können. Dies gilt also von der <em class="gesperrt">Kalkseife</em>, <em class="gesperrt">Magnesiaseife</em>, +<em class="gesperrt">Kupferseife</em>, <em class="gesperrt">Eisenseife</em> usw. Sie sind alle in Wasser +unlöslich. Dies ist wichtig zu wissen, wenn man gewisse Vorgänge +verstehen will, die man beim Waschen beobachten kann. Da ist es nämlich +eine alte Erfahrung, daß man nur mit <em class="gesperrt">weichem</em> Wasser gut waschen +kann, während mit <em class="gesperrt">hartem</em> Wasser die Seife durchaus nicht +schäumen will. Weiches Wasser ist reines Wasser. Hartes enthält kleine +Mengen von Salzen des Kalziums, Magnesiums oder Eisens aufgelöst. Diese +Salze gehen mit der Seife eine Wechselumsetzung ein, derart, daß z. B. +aus schwefelsaurem Kalzium und Natronseife sich schwefelsaures Natrium +und Kalziumseife bildet. Die Kalkseife ist aber in Wasser unlöslich. +Infolgedessen überzieht sich jedes Seifenstück und jeder eingeseifte +Gegenstand in hartem Wasser mit einer unlöslichen Kruste von Kalkseife. +Erst wenn auf diese Weise die letzte Spur von Kalk-, Magnesia- und +Eisensalzen in Form von unlöslicher Seife aus dem harten Wasser +ausgeschieden ist, erst dann löst sich die Alkaliseife und schäumt. +Die Quellen und Flüsse der Kalkgebirge führen stets hartes Wasser. +Mit solchem dauert es zuweilen sehr lange, bis Schäumen eintritt, und +sehr viel Seife wird zur Erreichung dieses Zieles vergeudet. Weich, +d. h. nahezu chemisch rein, sind die Quellen im Sandstein- und im +Granitgebirge. Ist man auf hartes Wasser angewiesen, so empfiehlt sich +folgendes Verfahren beim Waschen, das auch bei weichem Wasser Seife +sparen hilft: man macht den schmutzigen Gegenstand (z. B. die Hand) +tüchtig naß und reibt ihn dann an der Seife, <em class="gesperrt">ohne weiter Wasser +hinzufließen zu lassen</em>. Denn bei so sparsamer Wasseranwendung +tritt auch mit hartem Wasser rasch das Schäumen ein, weil die +Schwermetallsalze in einer kleinen Wassermenge nicht viel Seife zu +ihrer Bindung brauchen. Taucht man aber während des Waschens die Hand +immer wieder in die Wasserschüssel, so hilft alles Reiben an der Seife +nichts, und es kann nicht schäumen, weil mit dem neuen Wasser auch neue +Mengen von Kalk- oder Magnesiasalzen gebunden werden müssen.</p> + +<p>Die merkwürdige Reinigungskraft der Seife beruht weniger<span class="pagenum" id="Seite_117">[S. 117]</span> auf +chemischen als auf physikalischen Vorgängen. Als chemische Wirkung +muß es gelten, daß Seifenlösung, besonders warme, ein gewisses +Lösungsvermögen für Fette besitzt. Doch ist dieses chemische +Lösungsvermögen (von dem man beim Kochen der Wäsche Gebrauch macht) +verhältnismäßig gering gegenüber der physikalischen Auflösungskraft +des Seifen<em class="gesperrt">schaums</em>. Diese beruht auf der Oberflächenspannung +zwischen Seifenlösung und Luft. Diese merkwürdige Kraft, welche auch +die Ursache davon ist, daß man eine Nähnadel oder ein Stück Weißblech +auf Wasser schwimmen lassen kann, obwohl diese Stoffe acht- bis neunmal +schwerer als Wasser sind — diese Kraft zieht den Schmutz an und hält +ihn in den millionenfachen, zarten Häutchen fest, aus welchen sich +der Seifenschaum zusammensetzt. Gleichzeitig löst die Seife das Fett, +welches den Schmutz am Körper und in der Wäsche festhält. Wendet man +zum Waschen warmes Wasser an, so schmilzt dadurch dieses Fett und wird +infolgedessen noch leichter von der Seife entfernt. Auch aus einem +anderen Grunde ist es besser, mit warmem Wasser zu waschen: in kaltem +Wasser löst sich nur ölsaures Natrium; palmitin- und stearinsaures +Natrium lösen sich nur in warmem Wasser auf. Die Seifen bestehen nun, +da sie meistens aus Talg hergestellt werden, aus solchen Gemischen +dieser drei Stoffe, welche nur etwa ein Viertel an ölsaurem Natrium +enthalten. Verwäscht man also gute Kernseife mit kaltem Wasser, so +löst sich und wirkt nur ein Viertel der Seife, die übrigen drei +Viertel scheiden sich ungelöst in Flocken ab und helfen nichts zur +Schaumbildung und Fettauflösung. Wendet man aber heißes Wasser an, so +beteiligt sich die ganze Seife am Reinigungsprozeß, weil sich alles +auflöst.</p> + +<p>Den Seifen sehr nahe verwandt sind die <em class="gesperrt">Pflaster</em>. Das +meistgebrauchte und bekannteste von ihnen, das <em class="gesperrt">Bleipflaster</em>, +wird hergestellt, indem man Bleioxyd (oder auch Bleiweiß) mit +Schweineschmalz kocht. Das anfangs dünnflüssige Schmalz wird rasch +dick, zäh und dunkelbraun. Das Fett wird dabei zerlegt in Glyzerin und +seine Fettsäuren; diese verbinden sich mit dem Bleioxyd zu fettsaurem +Blei, also zu Bleiseife, und das gleichzeitig freiwerdende Glyzerin +macht diese Seife bis zu einem gewissen Grade geschmeidig. In diesem +Sinne wirkt auch der stets vorhandene Fettüberschuß. Demnach sind +also die Pflaster nichts anderes als unreine Schwermetallseifen.<span class="pagenum" id="Seite_118">[S. 118]</span> Die +Pflaster dienen als Wundheilmittel, ihr wesentlicher Bestandteil ist +das Schwermetall. Damit dieses seine heilende Wirkung ausüben kann, muß +es in einer Verbindung enthalten sein, welche in die Gewebe des Körpers +einzudringen vermag. Eine solche Verbindung ist die <em class="gesperrt">Seife</em>, +aus der das Pflaster besteht. Sie ist, als organische Verbindung, +den organischen Stoffen des Körpers näher verwandt als die einfacher +zusammengesetzten anorganischen Salze der Schwermetalle.</p> + +<p>In diesem Zusammenhange wollen wir auch der <em class="gesperrt">Kitte</em> gedenken. +Sie werden aus <em class="gesperrt">Leinöl</em> und einem Metalloxyd oder Metallkarbonat +bereitet. Der gewöhnliche Glaserkitt besteht z. B. aus Leinöl und +Kreide, die zu einem dicken Brei verknetet sind. Diese Kitte haben +die wertvolle Eigenschaft, nach einiger Zeit allmählich ganz fest +und steinhart zu werden, ohne dabei zu schwinden. Diese Eigenschaft +erklärt sich genau so, wie die Entstehung der Pflaster: das Leinöl wird +in Glyzerin und seine Fettsäure zerlegt; diese Fettsäure verbindet +sich mit der Schwermetallbase — in diesem Falle dem Kalziumoxyd — +zu fettsaurem Kalk, während die Kohlensäure aus der Kreide in die +Luft entweicht. Der fettsaure Kalk ist der erhärtete Kitt. Wer diesen +Vorgang einmal verstanden hat, begreift ohne weiteres, wie sinnlos es +wäre, einen Kitt aus Kreide und Mineralöl herstellen zu wollen. Denn +das Mineralöl kann nicht ranzig werden, es enthält überhaupt keine +Fettsäure, kann also auch niemals mit der Kreide zu fettsaurem Kalk +erhärten. Trotzdem werden solche „Kitte“ als grobe Fälschungen von +betrügerischen Händlern verkauft. Sie „erhärten“ auch bis zu einem +gewissen — natürlich sehr geringen — Grad, weil die Mineralöle +durch Eintrocknen und geringe Sauerstoffaufnahme verharzen. Aber +diese Verhärtung ist viel zu gering, als daß sie praktisch überhaupt +in Betracht gezogen werden könnte. — Selbstverständlich ist aus +dem gleichen Grunde auch jede Beimengung von Mineralölen zum Leinöl +unstatthaft.</p> + +<p><em class="gesperrt">Leinöl</em> und andere Pflanzensamenöle haben noch eine zweite, +viel wichtigere Anwendung: zur Herstellung der <em class="gesperrt">Ölfarben</em> und +<em class="gesperrt">Lacke</em>. Eine Ölfarbe erhält man durch Zusammenreiben eines +Farbpulvers mit Leinöl. Diese Farben, mit rohem Leinöl hergestellt, +sind zwar außerordentlich schön (weil das rohe Leinöl heller<span class="pagenum" id="Seite_119">[S. 119]</span> und +klarer ist als das gekochte), aber sie haben die fatale Eigenschaft, +nur sehr langsam zu trocknen. Das Trocknen der Ölfarben hat nämlich +eine ganz andere Ursache als das Erhärten der Kitte. Bei der Ölfarbe +wünscht man durchaus nicht, daß das Öl ranzig wird, und daß sich +die Ölsäure mit dem Farbpulver chemisch verbindet: denn dies würde +den Farbton des Farbpulvers zweifellos unerwünscht verändern. Das +Trocknen der Ölfarbe kann also nicht denselben Grund haben wie das +Hartwerden der Kitte. Das Trocknen der Ölfarbe kann aber auch nicht +darauf beruhen, daß das Öl verdunstet, wie das Wasser beim Trocknen der +Aquarellfarbe. Denn dagegen spricht der Umstand, daß die getrocknete +Ölfarbe ganz dick und schön glänzend und fest aufliegt und keineswegs +bloß aus dem rückständigen Farbpulver besteht. Vielmehr sieht man +an der getrockneten Ölfarbe deutlich, daß das Leinöl selbst sich in +eine harte, glänzende, durchsichtige Masse verwandelt hat. Diese +Umwandlung erfolgt unter Aufnahme von Sauerstoff aus der Luft. Es ist +ein Oxydationsvorgang, den man (obgleich er ganz anders verläuft) mit +demselben Ausdruck bezeichnet, der für das Dickwerden der Mineralöle +gilt: als <em class="gesperrt">Verharzung</em>. Man hat nun die Beobachtung gemacht, +daß das Leinöl viel schneller verharzt, wenn man es vorher längere +Zeit gekocht hat. Leider wird es dabei aber bedeutend dunkler braun, +so daß es den Farbton der meisten Farben unerwünscht verändert. Ganz +unbrauchbar ist solches dunkle Öl zum Anmachen weißer Ölfarbe, weil +es sie schmutzig gelb färbt. Man hat also von jeher darauf gesonnen, +nicht bloß das Leinöl so hell als möglich zu machen, sondern auch seine +Verharzung durch andere Mittel als das Kochen zu beschleunigen. Was +nun das Hellmachen anbelangt, so gelingt dieses gar nicht schwer durch +Ausbleichen. Man bleicht das gelbe Leinöl, wie man Wäsche bleicht: an +der Sonne, indem man es in flachen Kästen mit hellem Boden dem direkten +Sonnenlicht aussetzt. Schwieriger ist es, das Leinöl ohne wesentliche +Beeinträchtigung seiner hellen Farbe schnell trocknend zu machen, +oder, wie man sagt, in <em class="gesperrt">Firnis</em> zu verwandeln. Dies geschieht +durch Erwärmen mit kleinen Mengen von Braunstein oder Zinkoxyd oder +Bleiglätte. Dadurch wird das Leinölmolekül gleichsam angenagt und ist +nun der Oxydation durch die Luft viel zugänglicher als vorher. Je +stärker das Öl dabei erwärmt wird, um<span class="pagenum" id="Seite_120">[S. 120]</span> so besser trocknet es nachher, +aber um so dunkler wird es auch. Der bleihaltige Firnis trocknet am +schnellsten, weil er bei der Darstellung am stärksten erhitzt werden +muß, ist aber aus der gleichen Ursache auch am dunkelsten. Man läßt +deshalb gewöhnlich nicht das Leinöl, sondern erst den fertigen Firnis +bleichen. Indessen hat sich gezeigt, daß das schnelle Trocknen eines +Firnisses seiner Dauerhaftigkeit Nachteil bringt: am dauerhaftesten +ist der Firnis, der nur aus gekochtem Leinöl besteht. Hat man aber +Schwermetalloxyde hineingekocht, so soll es von Blei nicht mehr als +½ %, von Mangan nicht mehr als ⅒ % sein. In der Regel setzt +man eine stärkere Auflösung dieser Metalloxyde in gekochtem Leinöl, +den sogenannten <em class="gesperrt">Sikkativ</em>, zum reinen Leinölfirnis hinzu. +Die zuweilen angepriesene Verwendung <em class="gesperrt">trockener</em> Sikkative in +Pulverform ist zwecklos, weil ein Sikkativ die Trocknung des Leinöls +nur dann beschleunigt, wenn er darin klar (ohne Bodensatz) gelöst +ist. Solche Lösung erfolgt aber beim einfachen Vermischen trockener +Sikkativpulver mit dem kalten Leinöl niemals.</p> + +<p>Laien pflegen keinen großen Unterschied zu machen zwischen Ölfarbe +und <em class="gesperrt">Lack</em>. Aber in Wirklichkeit ist dieser Unterschied recht +bedeutend, nicht bloß in Zusammensetzung und Herstellung, sondern +besonders in den Eigenschaften. Die wichtigsten Eigenschaften beider +sind Glanz und Haltbarkeit. Die Ölfarbe besitzt auch nach dreimaligem +Aufstrich nur einen sehr mäßigen, matten Glanz, der Lack dagegen +einen sehr hohen, der (bei den Kutschenlacken) bis zum vollendeten +Spiegelglanz gesteigert sein kann. Würde die <em class="gesperrt">Haltbarkeit</em> der +Lacke auch nur im entferntesten ihrem Glanz entsprechen, so würde +kein Mensch mehr Ölfarbe zum Anstreichen verwenden. Aber darin +liegt der zweite Unterschied: die Lacke sind nur im geschlossenen +Raum, und selbst da nur für beschränkte Zeit, haltbar; dem Wetter +ausgesetzt, verlieren sie in kurzer Zeit ihren Glanz und bekommen +zahlreiche Sprünge. Die Ölfarbe dagegen hält sich, wenn sie mit reinem +Leinölfirnis hergestellt war, auch im Wetter beträchtlich lang und +bildet einen vorzüglichen Schutz gegen Rost und Fäulnis. Lack und +Ölfarbe ergänzen also einander in bezug auf Haltbarkeit und Glanz.</p> + +<p>Für die Herstellung der Lacke ist maßgebend, daß sie stets ein +Harz oder eine harzartige Substanz enthalten: Bernstein, Kopal,<span class="pagenum" id="Seite_121">[S. 121]</span> +Fichtenharz, Dammar, Schellack, Asphalt usw. In den billigsten (und +schlechtesten) Lacken ist dieser Stoff einfach in Terpentinöl, Benzin +oder Spiritus aufgelöst, wozu oft nicht einmal erwärmt werden muß. +Beim Trocknen verdunstet das Lösungsmittel ganz, der Lacküberzug +besteht also nur aus der harzigen Substanz. Er ist oft wunderschön +glänzend, aber meistens von sehr geringer Haltbarkeit; er ist brüchig +und springt ab, oder er erblindet beim Zusammentreffen mit Wasser. +Diesen „mageren“ Lacken sind gegenüberzustellen die sogenannten +<em class="gesperrt">fetten</em> Lacke, welche stets mit Leinölfirnis gekocht sind. Einen +fetten Lack erhält man also z. B. durch Auflösen von Fichtenharz in +heißem Leinölfirnis. Diese fetten Lacke sind viel haltbarer als die +vorher beschriebenen. Die wertvollsten Sorten werden mit Kopal (selten +mit Bernstein) hergestellt, welches ein in Indien gewonnenes Harz ist. +Es löst sich nicht, wie das gewöhnliche Fichtenharz, einfach beim +Erwärmen im Leinöl auf, sondern erst, wenn man aus dem Kopal durch +andauerndes Erhitzen eine gewisse Menge flüchtiger Stoffe abdestilliert +hat. Der Rückstand (70 bis 88 % vom ursprünglichen Kopal) ist dann in +heißem Leinöl löslich. Die Kunst der Lacksieder besteht nun darin, +beim Erhitzen des Kopals und Bernsteins das richtige Maß zu finden. +Jetzt wird dies häufig so gemacht, daß man die herausdampfenden +Stoffe in einer gekühlten Vorlage auffängt und wägt. Wenn diejenige +Menge herausdestilliert ist, welche man durch die Erfahrung für die +betreffende Kopalsorte als richtig kennt, so ist der Rückstand zum +Auflösen im fetten Öl geeignet. — Man sieht also, der Lackhandel +ist bis zu einem gewissen Grade eine Vertrauenssache, weil man ohne +genaueste Fachkenntnis nicht feststellen kann, ob bei der Herstellung +des Lacks mit der genügenden Sorgfalt verfahren worden ist.</p> + +<p>Vorhin wurde erwähnt, daß der Lacküberzug im Laufe der Zeit Sprünge +und Risse bekommt. Dies gilt, wenn auch in viel geringerem Grade, auch +für die Ölfarben und hat bei Ölfarbenanstrichen und Ölfarbenbildern +eine ganz besondere Nebenwirkung: sie <em class="gesperrt">dunkeln</em> im Laufe der Zeit. +Über den wahren Grund des Dunkelwerdens alter Ölbilder war man sich +lange Zeit nicht im klaren. Man vermutete eine chemische Veränderung +des Firnisses, eine Art von Verharzung unter Aufnahme von Sauerstoff +aus der Luft, und man behandelte deshalb gedruckte Ölbilder mit +chemischen<span class="pagenum" id="Seite_122">[S. 122]</span> Mitteln, z. B. mit Wasserstoffsuperoxyd. Viele wertvolle +Gemälde alter Meister sind dadurch für alle Zeiten verdorben worden. +Eine Wendung vollzog sich, als der berühmte Münchener Hygieniker und +Chemiker <em class="gesperrt">Pettenkofer</em> beauftragt wurde zu untersuchen, warum so +viele Gemälde der Schleißheimer Galerie dem Verfall entgegengingen. +Er fand als den wahren Grund des Dunkelwerdens einen physikalischen: +die getrocknete Ölfarbe bekommt Risse, und die Firnisteilchen lösen +sich dabei von den Farbpartikelchen los, so daß zwischen beiden ein +haarfeiner Spalt entsteht, der mit Luft gefüllt ist. An diesem dünnen +Lufthäutchen, welches jedes Farbteilchen eines gealterten Ölgemäldes +umgibt, erfährt das Tageslicht eine totale Reflexion: ein Teil des +Lichtes wird zurückgeworfen, bevor es überhaupt die Farbteilchen +erreicht. Dieser Umstand bewirkt den Eindruck, daß die Farbpartikelchen +dunkler aussehen, als sie in Wahrheit sind.</p> + +<p>Nachdem Pettenkofer einmal diese Ursache des Dunkelwerdens entdeckt +hatte, fand er auch im unmittelbaren Anschluß daran die Abhilfe. Sie +besteht in einem höchst einfachen Verfahren: das gedunkelte Ölbild +wird, mit der Bildseite nach unten, als Deckel auf eine Schüssel +gelegt, in welcher sich eine kleine Menge Brennspiritus befindet. Die +Spiritusdämpfe dringen bei gewöhnlicher Temperatur in die Haarrisse +des Ölbildes ein, bringen die Firnisteilchen zum Quellen und bewirken, +daß sich die Außenflächen der Firnisteilchen untereinander und mit +den Farbteilchen wieder fest verbinden. Diese Verbindung bleibt +auch nach dem Abdunsten des Alkohols dauerhaft. Der Erfolg ist ganz +überraschend: das Ölbild sieht nun wieder fast ebenso frisch aus, +wie unmittelbar nach seiner Entstehung. Außerdem ist diese Art der +Auffrischung unabhängig vom künstlerischen Können des Restaurators, sie +ist objektiv im wahrsten Sinne des Wortes; Fälschungen, Entstellungen +des Kunstwerks sind dabei ganz ausgeschlossen. Pettenkofers Methode +hat daher gewaltiges Aufsehen in der Sammlerwelt erregt und einen +beispiellosen Siegeslauf durch die Welt gehalten. Die allergröbsten +Risse und Sprünge im Ölbild schließen sich freilich auch durch +die Behandlung mit Spiritusdämpfen nicht. Um sie zu beseitigen, +tränkt man nach Pettenkofer die betreffenden Stellen wiederholt mit +<em class="gesperrt">Kopaivabalsam</em>.</p> + +<div class="chapter"> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_123">[S. 123]</span></p> + +<h2 class="nobreak" id="11_Die_groesste_chemische_Fabrik_der_Welt">11. Die größte +chemische Fabrik der Welt.</h2> + +</div> + +<p class="center mbot2">(Ein Gespräch zwischen einem Kommerzienrat und einem Botanikprofessor +über den Chemismus der Pflanzen, über Wachstum und Düngung und den +Kreislauf des Kohlenstoffs und Stickstoffs in der Natur.)</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Lieber Kommerzienrat, wenn es Ihnen recht ist, +so gehen wir ein Stündchen spazieren, und ich will dabei versuchen, +Ihre Fragen über den Chemismus der Pflanzen so gut als möglich zu +beantworten. Besser wäre es freilich, wenn Ihnen Ihr Beruf gestatten +würde, in meinem Laboratorium fortlaufende Versuche über dieses Gebiet +anzustellen.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Dies wird mir leider vorläufig nicht möglich +sein. Aber ich bin Ihnen, lieber Professor, schon sehr dankbar, wenn +Sie mir mit einigen mündlichen Aufklärungen helfen wollen. Wenn man +soviel mit Holz und Kohlen zu schaffen hat, wie ich, dann muß man +ja für die Entstehungsgeschichte dieser Stoffe Interesse bekommen. +Sehen Sie, wir führen aus den russischen, rumänischen und bosnischen +Wäldern jährlich viele Hunderttausende von Kubikmetern Holz in unsere +Papiermühlen. Sooft ich nun die riesigen Ziffern in unserem Frachtkonto +betrachte, kommt mir eine Frage in den Sinn, auf die ich mir eine +Antwort schlechterdings nicht vorstellen kann. <em class="gesperrt">Woher stammen diese +riesigen Holzmassen?</em> Woraus sind sie entstanden? — Wenn ich +morgens in meinem Garten die Bohnen gieße (wissen Sie, das bekommt mir +jetzt besser als früher die Marienbader Kur!), dann denke ich mir, +das bißchen Gewicht dieser Bohnen und Kohlköpfe könnte wohl aus dem +Dung sich entwickelt haben, den ich im Frühjahr und Herbst in meinen +Garten fahren lasse. Aber wer düngt den Wald, worin das Holz wächst? +Die Blätter, die da im Herbst fallen, könnten doch höchstenfalls im +nächsten Frühjahr den Stoff zur Bildung der<span class="pagenum" id="Seite_124">[S. 124]</span> neuen <em class="gesperrt">Blätter</em> +liefern. Aber woher stammen die ungeheuren <em class="gesperrt">Holzmassen</em> der Bäume? +— Ich bin kein Chemiker und kann mir nicht wohl vorstellen, daß das +verbrennliche Holz aus den unverbrennlichen Gesteinen des Erdbodens +entstanden sein soll. Welche Möglichkeiten sollte es aber sonst geben? +— Wenn Sie mir in dieses Fragendunkel Licht bringen könnten, wäre ich +Ihnen wirklich herzlich dankbar.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Ihre Fragestellung nebst Begründung macht Ihnen +alle Ehre und ist ganz klar und logisch durchdacht. Nur erschrecken Sie +bloß nicht über meine Antwort: Die wichtigste Substanz im Holz, die +Kohle, stammt aus der <em class="gesperrt">Luft</em>. Das übrige besteht größtenteils aus +umgewandeltem <em class="gesperrt">Wasser</em>. Nur ein ganz kleiner Bruchteil vom Gewicht +des trockenen Holzes (etwa 8 bis 10 %) entstammen als Mineralstoffe dem +Erdboden.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Verzeihen Sie, wenn Ihre Behauptungen, die +wissenschaftlich wohl sehr richtig sein mögen, meinem mehr auf das +Praktische gehenden Verstand nicht sofort einleuchten. Ich bin ein Mann +der Zahlen und Gewichte und weiß, daß die Luft nichts oder nicht viel +wiegt, das Holz aber sehr viel. Wie reimt sich das zusammen?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Ich glaube doch, daß Sie das Gewicht der Luft +unterschätzen. Ein Liter Luft wiegt 1¼ Gramm, ein Kubikmeter also 1¼ +Kilogramm. Ein Zimmer von mäßiger Größe faßt leicht 80 Kubikmeter Luft, +welche zusammen 2 Zentner wiegen. Wenn also die ganze Luft durch den +Baum in Kohle verwandelt würde, so könnte ein großer Waldbaum seinen +gesamten Kohlebedarf ganz leicht aus der Luftmenge decken, welche in +ein paar Häusern enthalten ist. Tatsächlich braucht er jedoch viel mehr +Luft, weil die für den Baum notwendige Kohle nur in einem ganz winzigen +Bruchteil der Luft enthalten ist, nämlich in dem Kohlensäuregas, +welches nur ¹⁄₂₅ % der Luft ausmacht. Zur Bildung von einem Kilogramm +der Holzkohle, welche man durch Erhitzen von Holz erhält, müßte also +der betreffende Baum nicht weniger als 2500 Kilogramm Luft verarbeiten. +Für seine ganze Holzmenge braucht er wohl einige Millionen Kubikmeter +— aber was bedeutet dies angesichts des unermeßlichen Luftmeers? Es +enthält weit mehr<span class="pagenum" id="Seite_125">[S. 125]</span> Kohlensäuregas, als der ganze Pflanzenwuchs der Erde +jemals aufzuzehren vermöchte.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Ich bin nun wirklich neugierig, wie es +die Pflanze macht, um dieses Kohlensäuregas aus der Luft in sich +aufzunehmen.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Ganz einfach: sie <em class="gesperrt">atmet</em>, wie wir auch. Nur +mit dem Unterschied, daß wir den Sauerstoff der Luft einatmen und dafür +Kohlensäure ausatmen, während die Pflanze — wenigstens scheinbar — +das Umgekehrte macht: sie atmet Kohlensäure ein und Sauerstoff aus. Die +Kohlensäure besteht nämlich aus Kohle und Sauerstoff; die Kohle wird +von der Pflanze zurückbehalten, der Sauerstoff wird wieder abgegeben.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Warum sagten Sie soeben, die Pflanze atme nur +scheinbar in umgekehrtem Sinne wie wir?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Weil der Gasaustausch der Pflanze in Wahrheit +aus zwei Prozessen besteht, welche nebeneinander und gleichzeitig +stattfinden: der eine Vorgang entspricht unserer <em class="gesperrt">Ernährung</em>, +ich habe ihn soeben geschildert, er besteht in der Aufnahme von +Kohlensäuregas und Abscheidung von Sauerstoffgas. Daneben findet ein +zweiter, viel schwächer entwickelter Vorgang statt, welcher eine +wirkliche <em class="gesperrt">Atmung</em> bedeutet. Er besteht, wie unsere Atmung auch, +in der Aufnahme von Sauerstoffgas aus der Luft und in der Abgabe +von Kohlensäuregas an sie. Dieser Atmungsprozeß ist viel schwächer +als der Ernährungsvorgang und wird daher gewöhnlich durch diesen in +den Schatten gestellt. Aber nachts, wenn die Ernährung der Pflanzen +stillsteht, kann man sehr deutlich die Atmung an der Umkehrung der +Gasausscheidung beobachten.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Warum steht die Ernährung der Pflanzen nachts +still, da doch die Luft auch nachts zu ihrer Verfügung steht?</p> + +<figure class="figright illowe12" id="abb38"> + <img class="w100" src="images/abb38.jpg" alt=""> + <figcaption class="caption">Abb. 38. Nachweis der Atmung bei Pflanzen. Ein + Glaskolben voll Wucherblumen taucht in Kalilauge. Diese steigt im + Kolbenhals auf, indem sie die ausgeatmete Kohlensäure verschluckt.</figcaption> +</figure> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Weil zur „Verdauung“ des Kohlensäuregases +die Mitwirkung des Sonnenlichts notwendig ist. Die Zerspaltung +des Kohlensäuregases in Kohle und Sauerstoff ist ein sogenannter +<em class="gesperrt">endothermischer</em> Vorgang (vgl. das 5. Kapitel),<span class="pagenum" id="Seite_126">[S. 126]</span> d. h. ein +Vorgang, der nur dann erfolgen kann, wenn dem Kohlensäuregas Energie +zugeführt wird. Diese Energie strömt der Pflanze im Sonnenlicht bei +Tage reichlich zu. Sie verschwindet in der Pflanze, hilft bei der +Zerspaltung des Kohlensäuregases und ist dann in den Spaltungsprodukten +— in der Kohle und im Sauerstoff — enthalten.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Diese Vorgänge finden wohl in den Blättern +statt?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Ja. Sie sind zugleich der Verdauungsapparat und +die Lunge der Pflanze. An der Unterseite der Blätter befinden sich +sehr kleine, spaltförmige Öffnungen in ungeheurer Anzahl; durch sie +vollzieht sich der Austausch der Gase.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Verzeihen Sie, wenn ich jetzt eine recht +dumme Frage stelle: Warum sind eigentlich die Blätter grün?</p> + +<figure class="figleft illowe25" id="abb39"> + <img class="w100" src="images/abb39.jpg" alt=""> + <figcaption class="caption">Abb. 39. Spaltöffnungen an der Unterseite eines Blattes.</figcaption> +</figure> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Diese Frage ist sehr berechtigt und ist auch von +der Wissenschaft schon gestellt und durch Versuche beantwortet worden. +Man hat gefunden, daß der grüne Farbstoff (Blattgrün oder Chlorophyll +genannt) für den Ernährungsvorgang der Pflanzen wesentlich ist. Wo er +fehlt, ist auch das Sonnenlicht nicht imstande, das Kohlensäuregas +in Kohle und Sauerstoff zu spalten. Das Blattgrün ist für die +Pflanzen gewissermaßen das, was für die Tiere das Blut ist. Nach den +Untersuchungen Willstätters besteht sogar eine gewisse Ähnlichkeit in +der chemischen Zusammensetzung beider.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Also könnte eine Pflanze ohne Blattgrün +überhaupt nicht wachsen? Demnach gibt es solche Pflanzen gar nicht?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Dies wäre zuviel behauptet. Es gibt<span class="pagenum" id="Seite_127">[S. 127]</span> eine ganze +Menge Pflanzen ohne Blattgrün, und sie können auch ganz gut wachsen: +aber ihre Ernährung beruht nicht auf der Verdauung des Kohlensäuregases +mit Hilfe des Lichts, sondern auf der Ausnutzung anderer Stoffe. Diese +Pflanzen leben entweder als <em class="gesperrt">Schmarotzer</em> auf anderen Pflanzen +oder Tieren, oder sie ernähren sich von denjenigen Stoffen, welche +bei der Fäulnis und Verwesung entstehen. Zu diesen blattgrünfreien +Pflanzen gehören sämtliche <em class="gesperrt">Pilze</em> und <em class="gesperrt">Bakterien</em> und +viele höher organisierte Pflanzen, wie der Fichtenspargel, viele +Orchideen usw. Aber auch die meisten übrigen Pflanzen, welche sich im +erwachsenen Zustande der Kohlensäure, des Lichts und des Chlorophylls +zur Ernährung bedienen, ernähren sich in der frühesten Jugend ohne +Chlorophyll; sie leben in der ersten Jugend von den Vorräten, welche +die Natur zu diesem Zweck um den Keim herumgelagert hat. So lebt die +junge Getreidepflanze, bevor sie durch die Erde ans Tageslicht dringt, +vom Mehl des Getreidekorns; die Kartoffelpflanze nützt die großen +Nahrungsvorräte der Kartoffelknolle aus, und überhaupt alle Zwiebel- +und Knollengewächse sind in ihrer ersten Jugend mit einem förmlichen +Speicher von Nahrungsvorräten umgeben. Bis diese verbraucht sind, haben +die jungen Pflanzen genügend Blattgrün gebildet, um dann größtenteils +von der Luftkohlensäure weiter leben zu können.</p> + +<figure class="figcenter illowe29" id="abb40"> + <img class="w100" src="images/abb40.jpg" alt=""> + <figcaption class="caption">Abb. 40. (Nach C. W. Schmidt.) Die Blattgrünkörner einer + Wasserlinse stellen sich auf wechselnde Beleuchtung ein (oben schwach, + unten stark beleuchtet).</figcaption> +</figure> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Eine gewisse Vorliebe für die schmarotzende +Lebensweise ihrer Jugendzeit scheinen sich die meisten Pflanzen +doch auch mit ins spätere Leben zu nehmen, denn sonst könnte eine +<em class="gesperrt">Jauche</em>- oder <em class="gesperrt">Mistdüngung</em> doch ihr Wachstum nicht so sehr +fördern? Ist denn das, was Sie über die Luftnahrung<span class="pagenum" id="Seite_128">[S. 128]</span> sagen, wirklich so +wörtlich zu nehmen? Mir scheint, meine Gartengewächse sind doch mehr +auf den Dung angewiesen und würden elend zugrunde gehen, wenn ich ihnen +bloß die Luft als Nahrung überlassen wollte.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Hier haben Sie ein Schulbeispiel eines +Trugschlusses. Der Beweis ist durch folgende Versuche leicht zu führen: +Hängen Sie einen Bohnenkern mit Hilfe von etwas Watte in ein Glas voll +Wasser. Er wird auskeimen, aber die Bohnenpflanze wird bald zugrunde +gehen. Sie werden sagen: Das ist ganz klar, Wasser allein ist keine +Nahrung, und von der Luft kann nicht einmal eine Pflanze leben. Aber +Sie irren sich wirklich. Wiederholen Sie den Versuch, und setzen Sie +dem Wasser <em class="gesperrt">winzige Spuren</em> von Salpeter, Ammoniumphosphat und +Eisenvitriol hinzu, im ganzen nicht mehr als ein halbes Gramm von allen +drei Stoffen: nun wird die Bohne üppig und schnell wachsen, wie mit +der besten Jauchedüngung im Garten, und wird an Gewicht gar bald die +zugesetzten Nährsalze um ein Hundertfaches überragen. Sie können nun +unmöglich behaupten, die Bohne nehme an Substanz zu auf Kosten der +zugesetzten Nährsalze: denn diese machen an Gewicht nur einen winzigen +Bruchteil der Gewichtszunahme unserer zweiten Bohne aus. Diese Bohne +wächst offenbar auf Kosten der Kohlensäure der Luft, wie übrigens auch +zweifelfrei durch direkte Luftwägungen nachgewiesen wurde.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Das ist in der Tat eine wunderbare Sache. +Also darf man wohl annehmen, daß auch im Mist solche Nährsalze +enthalten sind, und daß sie ein beschleunigtes Verdauen der +Luftkohlensäure durch die Pflanzen erleichtern?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Ja. Es ist sehr wohl möglich und sogar +wahrscheinlich, daß außerdem auch noch ein Teil der Dungstoffe von der +Pflanze schmarotzerisch aufgenommen wird. Aber wesentlich ist dieser +Teil nicht, sonst würden die Kunst- oder Mineraldünger (Superphosphat, +Kainit, Salpeter, Ammoniumphosphat) auf unseren Wiesen und Feldern +nicht so großen Erfolg haben, auch wenn gar keine Mistdüngung +gleichzeitig gegeben wird.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Also könnte man die Mistdüngung wohl ganz +entbehren und durch Kunstdüngung ersetzen?</p> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_129">[S. 129]</span></p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Das wäre wohl zu viel behauptet. Der Mist und der +aus ihm entstehende Humusboden haben die Eigenschaft, solche Nährsalze +festzuhalten, die sonst vom Regen aufgelöst und fortgeschwemmt würden. +Außerdem ist es vielleicht möglich, daß der natürliche Dünger für die +Pflanzen eine ähnliche Bedeutung hat wie für uns der Genuß des Obstes, +das beinahe gar keinen Nährwert hat, aber auf die Zusammensetzung +unserer Körpersäfte regulierend wirkt.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Nun sagten Sie wiederholt, die Kohlensäure +würde in den Blättern der Pflanzen gespalten in Kohle und Sauerstoff, +und Sie erwähnten auch, daß der Sauerstoff wieder ausgeatmet würde. +Aber was geschieht mit der Kohle? Als Kohle ist sie doch gewiß nicht in +den Pflanzen, sonst müßte sie sich durch ihre schwarze Farbe verraten.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Der Kohlenstoff (so nennt der Chemiker die reine +Kohle) ist natürlich in den Pflanzen nicht als solcher, sondern er +ist mit anderen Elementen zu chemischen Verbindungen vereinigt. Die +wichtigsten dieser Verbindungen sind: der <em class="gesperrt">Formaldehyd</em>, welcher +so zusammengesetzt ist, als ob 1 Atom Kohlenstoff mit einem Molekül +Wasser verbunden wäre; der <em class="gesperrt">Trauben</em>- und <em class="gesperrt">Fruchtzucker</em> und +der <em class="gesperrt">Malzzucker</em>, welche auf 6 Kohlenstoffatome 6 Wassermoleküle, +und der Zellstoff, welcher auf 6 Kohlenstoffatome 5 Wassermoleküle +enthält. Alle diese Verbindungen enthalten also nur Kohle und Wasser +in wechselnden Mengen; wahrscheinlich entsteht aus Wasser und +Kohlensäuregas unter dem Einfluß des Lichtes und des Blattgrüns zuerst +Formaldehyd, aus welchem sich dann durch Verdichtung und mehrfache +chemische Umlagerungen die Zuckerarten bilden. Diese werden teils durch +Umwandlung in Zellstoff zum Aufbau des Holzes verwendet, teils in Form +von <em class="gesperrt">Stärke</em> (welche dem Zellstoff an chemischer Zusammensetzung +gleich ist) als Nahrungsvorräte aufgespeichert.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Ich verstehe nun, warum die Kartoffelknollen, +die Rüben, Getreidekörner, Zwiebeln usw. so reich an Stärke sind. Aber +wie wird dieser Nahrungsvorrat von der Pflanze wieder nutzbar gemacht? +Oder ist dies nicht der Zweck des Vorrats?</p> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_130">[S. 130]</span></p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Doch! Es geschieht in der Weise, daß die Stärke +wieder in Zuckerlösung zurückverwandelt wird. Deshalb schmecken +keimende Zwiebeln und Kartoffeln süß, weil darin ein Teil der Stärke +in Verzuckerung begriffen ist, um dem wachsenden Keim als Nahrung zu +dienen. (Vgl. das <a href="#Keimung">8. Kapitel</a>.) Diese Verzuckerung der Stärke wird durch +gewisse chemische Verbindungen bewirkt, welche man Enzyme nennt. Sie +werden dabei merkwürdigerweise selbst nicht verändert.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Ist man schon dahintergekommen, warum diese +abermalige Umwandlung der Stärke in Zucker notwendig ist? Ich meine +dies: warum wandelt sich nicht die Stärke direkt in Pflanzenfasermasse, +in Zellstoff, um?</p> + +<div class="figcontainer"> + +<figure class="figsub_b illowe22" id="abb41"> + <img class="w100" src="images/abb41.jpg" alt=""> + <figcaption class="caption">Abb. 41. Ein Zwiebelkeim, von stärkereichen, + chlorophyllfreien Blättern umhüllt.</figcaption> +</figure> + +<figure class="figsub_b illowe25" id="abb42"> + <img class="w100" src="images/abb42.jpg" alt=""> + <figcaption class="caption">Abb. 42. Eine aus drei Augen keimende Kartoffel. Die + blinden (chlorophyllfreien) Keime leben vom Stärkevorrat der Kartoffel. + Die Schuppen („Augen“) am Grund der Keime sind Blattanlagen.</figcaption> +</figure> + +</div> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Dies hat einen sehr einfachen Grund: Stärke ist +in Wasser als solche nicht löslich, während Zucker löslich ist. Wenn +nun z. B. ein Kartoffelkeim an seiner Spitze neue Substanz ansetzt, so +muß diese in irgendeiner löslichen Form aus der Knolle in die Spitze +befördert werden. Diese Aufgabe fällt der Zuckerlösung zu. Sie ist +gleichsam das Blut der Pflanze. Die Stärkeablagerungen in der Knolle +sind dagegen mit dem Fett der Tiere vergleichbar.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Braucht nun die Pflanze zu ihrer Ernährung +wirklich gar nichts weiter als Kohlensäuregas und Wasser?</p> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_131">[S. 131]</span></p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Es wäre ein sehr verhängnisvoller Irrtum, dies +zu glauben. Wir erwähnten schon vorhin die Bedeutung der Nährsalze im +natürlichen und künstlichen Dünger. Von mindestens gleicher Wichtigkeit +ist für das Wachstum der Pflanze die Aufnahme eines weiteren Elements, +des Stickstoffs. Der Stickstoff ist nämlich, neben Kohlenstoff, +Wasserstoff und Sauerstoff, der wichtigste Bestandteil der sogenannten +<em class="gesperrt">Eiweißverbindungen</em>. Diese bilden den wertvollsten Inhalt der +tierischen und pflanzlichen Zellen und sind die eigentlichen Träger +des Lebens. In den Pflanzen bilden sie einen schleimigen Belag auf der +Innenwand der Zelle, den man <em class="gesperrt">Protoplasma</em> nennt. Von diesem Belag +aus geht alles Wachstum und überhaupt alles Leben. Dieser Belag enthält +und verbraucht andauernd eine gewisse Menge Stickstoffgas.</p> + +<div class="figcontainer"> + +<figure class="figsub_b illowe24" id="abb43"> + <img class="w100" src="images/abb43.jpg" alt=""> + <figcaption class="caption">Abb. 43. Eine junge Pflanzenzelle. Das Plasma füllt noch +fast die ganze Zelle, mit Ausnahme weniger Safträume.</figcaption> +</figure> + +<figure class="figsub_b illowe25" id="abb44"> + <img class="w100" src="images/abb44.jpg" alt=""> + <figcaption class="caption">Abb. 44. Ältere Pflanzenzelle. Das Plasma ist dem +Wachstum der Zelle nicht gefolgt und liegt der Zellwand als dünner, +schleimiger Belag an. Die Vakuolen nehmen fast den ganzen Zellraum ein.</figcaption> +</figure> + +</div> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Dies ist doch, wenn ich mich recht erinnere, +der Hauptbestandteil der Luft?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Jawohl, ⅘ der Luft bestehen aus Stickstoff.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Nun, da hat es die Pflanze leicht genug mit +der Befriedigung ihres Stickstoffhungers, denn sie wird das Gas wohl +einfach aus der Luft aufnehmen.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Doch nicht so einfach, wie Sie sich jetzt denken. +Das Stickstoffgas als solches ist<span class="pagenum" id="Seite_132">[S. 132]</span> nämlich für die Pflanzen völlig +unverdaulich. Die Chemiker haben diesem Gas schon lang angemerkt, +daß es eine unglaublich geringe Neigung hat, chemische Verbindungen +einzugehen. Die Pflanzen nehmen den Stickstoff deshalb niemals aus der +Luft, sondern stets durch die Wurzel aus dem Boden auf. Der Boden muß +ihn entweder in Form von <em class="gesperrt">Nitraten</em> (Salzen der Salpetersäure) +oder in Form von <em class="gesperrt">Ammoniakverbindungen</em> enthalten.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Jetzt verstehe ich auch von neuem, warum der +<em class="gesperrt">Mist</em> so gut düngend wirkt. Der enthält ja so viel Ammoniak, daß +es einem in Augen und Nase beißt.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Diesmal hat Sie Ihre sinnliche Wahrnehmung auf +den richtigen Weg geführt.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Wie machen es aber die Bäume des Waldes +und überhaupt die wildwachsenden Gewächse mit der Befriedigung ihres +Stickstoffbedarfs?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Sie ziehen, wohl durch den Geruch ihrer Wurzeln, +gewisse Pilze und Bakterien an. Eine ausgerissene Fichtenwurzel ist z. B. +meist von einem dichten, weißen Pilzgeflecht (<span class="antiqua">Mykorrhiza</span>) +bedeckt, welches mit der Wurzel in innigster Lebensgemeinschaft +steht. Diese stickstoffreichen Pilze bilden dann, absterbend, einen +stickstoffhaltigen Dünger für die Baumwurzel. Ganz ähnlich ist es bei +den Hülsenfruchtgewächsen; sie haben fast sämtlich an ihren Wurzeln +kleine Knöllchen, in welchen eine Unmenge von Bakterien eingeschlossen +sind, die durch ihr Absterben die Pflanze mit Stickstoff versorgen.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Ich denke, durch diesen Befund ist das +Problem nicht gelöst, sondern nur verschoben: denn nun müssen wir +fragen, wie es diese Pilze und Bakterien anfangen, stickstoffhaltig zu +werden?</p> + +<div class="figcontainer"> + +<figure class="figsub_b illowe19" id="abb45"> + <img class="w100" src="images/abb45.jpg" alt=""> + <figcaption class="caption">Abb. 45. Bohnenwurzel, dicht mit Bakterienknöllchen + besetzt.</figcaption> +</figure> + +<figure class="figsub_b illowe14" id="abb46"> + <img class="w100" src="images/abb46.jpg" alt=""> + <figcaption class="caption">Abb. 46. Normale Stickstoffbakterien (nach Jost).</figcaption> +</figure> + +<figure class="figsub_b illowe10" id="abb47"> + <img class="w100" src="images/abb47.jpg" alt=""> + <figcaption class="caption">Abb. 47. Degenerierte Stickstoffbakterien aus einer + Bohnenwurzel (nach Jost).</figcaption> +</figure> + +</div> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Sie haben ganz recht. Ich vergaß, Ihnen zu +sagen,<span class="pagenum" id="Seite_133">[S. 133]</span> daß man von einigen dieser Bakterien mit aller Sicherheit +nachgewiesen hat, daß sie den Stickstoff der Luft in salpetrige und in +Salpetersäure umwandeln. Die so entstehenden Salze der Salpetersäure +sind aber eines der verdaulichsten stickstoffhaltigen Nahrungsmittel +für alle Arten von Pflanzen.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Sagten Sie nicht soeben, daß das +Stickstoffgas eine sehr geringe Neigung habe, chemische Verbindungen +einzugehen? Wie machen es wohl diese Bakterien, um den trägen +Stickstoff zur Verbindung mit Sauerstoff zu nötigen?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Dies ist vorläufig ein völliges Rätsel. Es +ist um so merkwürdiger, als diese Vereinigung künstlich nur unter +Anwendung hoher elektrischer Spannungen bei der Temperatur des +elektrischen Funkens (ca. 4000 °) möglich ist. Man könnte vielleicht, +wie bei der Kohlensäurespaltung, an die Mitwirkung des Lichts denken. +Aber es ist durch Versuche fast einwandfrei festgestellt, daß die +Verdauung des Stickstoffs ohne Mitwirkung des Lichts erfolgt (vgl. +Jost, Pflanzenphysiologie, in Strasburgers Lehrbuch der Botanik, 11. +Aufl., S. 193). Wir stehen also vor der für jeden Chemiker unglaublich +klingenden Tatsache, daß die Pflanze es fertig bringt, kaltes +Stickstoffgas ohne jede Anwendung von Licht, Wärme oder Elektrizität +in beliebigem Grade zu oxydieren. Dies ist eine Leistung, welche +schlechthin alles in Schatten stellt, was die Chemiker bisher erreicht +haben.</p> + +<figure class="figright illowe20" id="abb48"> + <img class="w100" src="images/abb48.jpg" alt=""> + <figcaption class="caption">Abb. 48. Eine unförmig aufgetriebene Bakterienzelle + aus einem Wurzelknöllchen der Bohne, gefüllt mit Millionen + Stickstoffbakterien.</figcaption> +</figure> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_134">[S. 134]</span></p> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Ist es nicht überhaupt wunderbar, daß die +Pflanze ihre Vorräte an Zellulose, Stärke und Zucker auf kaltem Wege +erzeugt? Wenn ich nicht irre, können die Chemiker auch diese Prozesse +nicht ohne Anwendung von Hitze durchführen.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Sie haben ganz recht. Die chemische Küche +der Pflanze ist kalt. Dabei leistet sie so Unglaubliches, daß sie +damit den blassen Neid aller Chemiker weckt. Sie verwandelt auf dem +Weg von der Knolle bis zum Blatt wenigstens ein dutzendmal Stärke +in Zucker und Zucker in Stärke um, während den Chemikern zwar +das erste, niemals aber bis jetzt das zweite gelungen ist. Kein +Chemiker vermag Stärke oder Zellulose künstlich darzustellen. Dabei +sind diese Dinge verhältnismäßig als Kleinigkeiten zu bewerten im +Vergleich mit der beispiellosen Mannigfaltigkeit von Farb-, Duft- +und Konservierungsstoffen, welche in den Wurzeln, Blättern und +Blüten erzeugt werden. Das Pflanzenkleid der Erde ist in der Tat das +gewaltigste chemische Laboratorium, vor welchem sich selbst unsere +leistungsfähigsten chemischen Fabriken wie ärmliche Alchimistenküchen +verkriechen müssen.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Hat man denn gar keine Vorstellung, welcher +Hilfsmittel sich die Pflanze bei ihren chemischen Darstellungen +bedient? Sie haben mir doch früher (vgl. das <a href="#Keimung">8. Kapitel</a>) erzählt, daß +man die <em class="gesperrt">Gärungsvorgänge</em> und die <em class="gesperrt">Verzuckerung der Stärke</em> +mit Hilfe der sogenannten Enzyme künstlich bewirken könne, ohne +Mithilfe des lebenden Pflanzenkörpers. Wäre es nicht denkbar, daß alle +chemischen Vorgänge in der Pflanze auf die Mitwirkung von Enzymen +zurückführbar sind?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Dies ist deshalb ganz ausgeschlossen, weil +die bis jetzt bekannten Enzyme sämtlich den <em class="gesperrt">Abbau</em>, d. h. die +Zerlegung einer komplizierten in verschiedene einfache Verbindungen, +bewirken. <em class="gesperrt">Aufbauende</em> Enzyme sind meines Wissens bis jetzt +überhaupt unbekannt. Gerade die wichtigsten chemischen Vorgänge in der +Pflanze sind jedoch solche <em class="gesperrt">Synthesen</em>, d. h. aufbauende Prozesse. +Das ist der Unterschied zwischen der Verdauung bei Pflanzen und bei +Tieren: die Pflanze verdaut <em class="gesperrt">einfache</em> Stoffe, wie Kohlensäure, +Wasser und Stickstoff, zu sehr komplizierten; das Tier aber verdaut +komplizierte Nährstoffe (Fleisch, Pflanzeneiweiß)<span class="pagenum" id="Seite_135">[S. 135]</span> zu einfachen +Endprodukten (Aminosäuren). Freilich baut dann auch der tierische +Körper aus diesen Zerlegungsstoffen wieder komplizierte Eiweißmoleküle +des Blutes und Fleisches auf.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Ich bin Ihnen, lieber Professor, für Ihre +interessanten Belehrungen sehr dankbar. Nun kann ich mir nur eine Sache +noch nicht recht vorstellen: wenn jede Pflanze während ihres Wachstums +Kohlensäure aus der Luft zieht, und wenn sich dieser Vorgang Jahr um +Jahr mit der ganzen, gewaltigen Pflanzendecke der Erde wiederholt: da +muß doch schließlich die Luft die geringe Menge Kohlensäure, welche +sie noch enthält, nach und nach ganz verlieren. Dann wäre wohl kein +Pflanzenwuchs und infolgedessen auch kein Tierleben mehr möglich.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Sie übersehen in Ihrer Schlußfolgerung nur die +wichtige Tatsache, daß alle von den Pflanzen aufgenommene Kohlensäure +schließlich doch wieder als solche in die Luft zurückströmt. Denn fast +alle Pflanzensubstanz fällt schließlich der <em class="gesperrt">Verwesung</em> anheim, +und dabei wird nahezu aller Kohlenstoff schließlich in Kohlensäuregas +verwandelt, welches in die Luft zurückströmt. Auch das faulende Holz +der Wälder unterliegt dieser Veränderung. Diejenige Pflanzensubstanz, +welche nicht unmittelbar verwest, wird entweder von Tieren gefressen +oder verbrannt oder allmählich in Kohle verwandelt und dann auch +verbrannt. Da bei der Verwesung des Tierkörpers auch Kohlensäure +entsteht, so ist in allen diesen Fällen das Endprodukt wieder die +Kohlensäure. Deshalb kann der Kohlensäuregehalt der Luft nicht +abnehmen. <em class="gesperrt">Der Kohlenstoff vollendet also in der Natur einen ewigen, +sich immer wiederholenden Kreislauf.</em></p> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Ich dächte aber, ich hätte einmal gelesen +oder gehört, daß die Luft in einer älteren Periode der Erdgeschichte +reicher an Kohlensäure gewesen sei. Damals, ich glaube, es war in +der Zeit der Entstehung der Steinkohlen, sollen ja aus diesem Grunde +die Pilze und Farnkräuter und Bärlappgewächse eine ungeheure Größe +erreicht haben. Ist dies richtig, so widerspricht es doch der Lehre vom +Kreislauf des Kohlenstoffs.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Ihr Einwand ist in der Tat richtig; während +aber diese, ich möchte sagen: <em class="gesperrt">säkulare</em> Abnahme des<span class="pagenum" id="Seite_136">[S. 136]</span> +Kohlensäuregehaltes der Luft Millionen von Jahren beansprucht hat, +so können wir für unsere geschichtlichen Zeiträume keine erkennbare +Abnahme nachweisen. Wir können also mit dieser Einschränkung die Lehre +vom Kreislauf des Kohlenstoffs wohl aufrechterhalten.</p> + +<div class="figcontainer"> + +<figure class="figsub_b illowe26" id="abb49"> + <img class="w100" src="images/abb49.jpg" alt=""> + <figcaption class="caption">Abb. 49. Der Siegelbaum (<span class="antiqua">Sigillaria</span>), + ein baumgroßes Bärlappgewächs der Steinkohlenzeit.</figcaption> +</figure> + +<figure class="figsub_b illowe17" id="abb50"> + <img class="w100" src="images/abb50.jpg" alt=""> + <figcaption class="caption">Abb. 50. <span class="antiqua">Alethopteris + lonchitidis</span>, ein steinkohlenbildender Farn.</figcaption> +</figure> + +</div> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Woher stammten denn jene großen +Kohlensäuremengen?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Man vermutet, daß die ursprüngliche Atmosphäre +hauptsächlich aus Kohlensäure und Stickstoff bestand, welche beiden +Gase von der erkaltenden Erdmasse ausgehaucht wurden. Ob Sauerstoff +schon dabei war, oder ob er erst durch Zersetzung der Kohlensäure +gebildet wurde, ist nicht sicher entschieden.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Aber wohin sind diese großen +Kohlensäuremengen geraten?</p> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_137">[S. 137]</span></p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Man vermutet, daß sie in den Kalkgebirgen +stecken, deren Gestein aus kohlensaurem Kalk besteht. Diese Gebirge und +ihr Material sind nämlich zweifellos erst nach jener Zeit entstanden, +in welcher die Luft so reich an Kohlensäure war.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Da müßte man also annehmen, daß auf der Erde +ehemals gebrannter oder gelöschter Kalk vorhanden war, und daß dieser +sich mit der Kohlensäure allmählich zu kohlensaurem Kalk verbunden hat?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: O nein, das ist ganz anders vor sich gegangen. +Die Kalkgebirge sind voll versteinerter Meerestiere; diese hätten +niemals auf gebranntem oder gelöschtem Kalk leben können, weil diese +Verbindung eine sehr scharfe, ätzende Base ist. Vielmehr weisen +alle Umstände darauf hin, daß bei der Entstehung des Kalksteins dem +<em class="gesperrt">Meer</em> eine wichtige Rolle zukommt. Untersucht man irgendeine Art +von Kalkstein oder Kreide unter dem Mikroskop, so erkennt man leicht, +daß diese Stoffe ganz und gar aus den Kalkschalen winziger Pflanzen +(Kalkalgen) und Tiere (Urtierchen) zusammengesetzt sind, die ohne +Zweifel im Wasser gelebt haben.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Zugegeben; aber diese Erklärung kann doch +unmöglich für solche Kalkgesteine gelten, welche von hohen Berggipfeln, +wie z. B. von der Zugspitze, stammen.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Wenn Sie vom Gipfel der Zugspitze ein Stück +Wettersteinkalk abschlagen und mikroskopisch prüfen, so werden Sie +erkennen, daß es nahezu gänzlich aus den Schalen zweier Kalkalgen, +nämlich der Gattungen <span class="antiqua">Gyroporella</span> und <span class="antiqua">Diplopora</span>, +zusammengesetzt ist.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Also müßte auch der Gipfel der Zugspitze +ehemals Meeresboden gewesen sein?</p> + +<figure class="figright illowe12" id="abb51"> + <img class="w100" src="images/abb51.jpg" alt=""> + <figcaption class="caption">Abb. 51. <span class="antiqua">Diplopora annulata</span>, + eine Kalkalge des Wetter­stein­gebirges.</figcaption> +</figure> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Dies ist ganz unbezweifelbar. Die Erhebung der +Alpen ist als ein Faltungs- und Schrumpfungsvorgang der Erdrinde erst +in sehr später Zeit (in der Tertiärzeit) erfolgt; es ist sogar möglich, +daß in dieser Zeit bereits das jüngste aller irdischen Geschöpfe, der +Mensch, vorhanden oder in der Entwicklung begriffen war. Vorher waren +die Alpenlande ebener Boden, eingetrockneter Meeresboden. Und in dem +Meer, das ehemals diesen<span class="pagenum" id="Seite_138">[S. 138]</span> Boden überdeckte, lebten und starben jene +Kalkalgen in ungeheuren Mengen. Die toten sanken darin langsam zu +Boden und verwesten; aber ihre Kalkschalen konnten nicht verwesen und +bildeten einen tiefen und dicken Schlamm, aus welchem allmählich durch +Austrocknung und Erhärtung der Kalkstein wurde.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Dies klingt sehr wunderbar, ist aber immerhin +verständlich. Aber wie soll ich mir vorstellen, daß die Kalkschalen der +Algen sich mittels der Kohlensäure der Luft gebildet haben? Denn so war +es doch, so soll doch der ehemals so große Kohlensäuregehalt der Luft +sich vermindert haben?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Auch dieser Vorgang ist an lebenden Kalkalgen +recht klar erforscht worden. Diese Kalkalgen können nur in einem +Wasser leben, welches sogenannten doppeltkohlensauren Kalk gelöst +enthält. Dies ist eine chemische Verbindung von kohlensaurem Kalk +mit Kohlensäure; sie unterscheidet sich von kohlensaurem Kalk (der +in Wasser unlöslich ist) durch ihre beträchtliche Löslichkeit. Die +Kalkalgen nun, als Pflanzen, brauchen zu ihrer Ernährung Kohlensäure. +Da sie nicht in der Luft leben, sondern im Wasser, so entziehen sie +ihren Kohlensäurebedarf aus dem doppeltkohlensauren Kalk, welcher in +ihrer wässerigen Umgebung gelöst ist. Dadurch verwandelt sich aber der +lösliche doppeltkohlensaure Kalk in unlöslichen kohlensauren Kalk, +der nun auf irgendeine Weise zum Vorschein kommen muß. Die allzeit +erfinderische Natur verwendet ihn zum Bau steinerner Gehäuse und +Stützgerüste: der Kalkschalen dieser Algen.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Das ist freilich ein merkwürdiger Vorgang, +auf den man durch bloßes Nachdenken nicht kommen kann. Nun fragt sich +bloß, wie die Kohlensäure der Luft dazu kommt, als doppeltkohlensaurer +Kalk in das Wasser einzutreten?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Diese Frage ist durch die Geologie recht +zuverlässig beantwortet worden. Das Regenwasser löst beim Niederfallen +um so mehr Kohlensäure auf, je kälter es ist und je reicher die Luft an +Kohlensäure ist. Diese Lösung wirkt auf die meisten Gesteine zersetzend +ein und entzieht ihnen langsam, aber sicher alle Basen, indem es diese +in doppeltkohlensaure Salze verwandelt und in gelöster Form fortführt. +Der Kalkgehalt unserer Kalkgebirge<span class="pagenum" id="Seite_139">[S. 139]</span> stammt also vermutlich aus den +Urgneisen und vielleicht auch aus den älteren Graniten. Die Kohlensäure +stammt aus der Luft.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Wie kam aber die Kohlensäure in die Luft?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Sie ist ein Entgasungsprodukt der erkaltenden +Erde. Noch heute strömt die Erde an allen Orten früherer vulkanischer +Tätigkeit große Mengen von Kohlensäure aus (z. B. in der Eifel am +Rhein). Da die vulkanischen Vorgänge in früheren Erdperioden viel +stärker und weiter verbreitet waren, so muß dadurch auch viel mehr +Kohlensäure in die Luft gekommen sein. Noch heute hält dieses aus der +Erde kommende („juvenile“) Kohlensäuregas dem durch den Pflanzenwuchs +verbrauchten das Gleichgewicht, so daß der Kohlensäuregehalt der Luft +nicht merklich abnimmt.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Da sollte man eigentlich erwarten, daß die +Luft im Winter mehr Kohlensäure enthält als im Sommer, weil im Winter +der Verbrauch durch die Pflanzen größtenteils wegfällt, während der +Zustrom aus dem Erdinnern doch in gleicher Stärke weiter besteht.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Ihre Vermutung ist tatsächlich richtig (vgl. +Jost, Pflanzenphysiologie, in Strasburgers Lehrbuch der Btanik, 11. +Aufl., S. 186). In 10 000 Liter Luft sind im Winter 3,0 bis 3,6, im +Sommer nur 2,7 bis 2,9 Liter Kohlensäure enthalten.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Ich wundere mich jetzt geradezu, daß der +Kohlensäuregehalt der Luft nicht fortwährend <em class="gesperrt">größer</em> wird. Denn +die von den Pflanzen verzehrte Luftkohlensäure gelangt doch, wenn die +Pflanzen verwesen, wieder unvermindert in die Luft zurück; und die +gewaltigen Kohlensäuremengen, welche der Erde entströmen, kommen doch +hinzu.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Sie vergessen, daß der Kreislauf der Kohlensäure +sich in einer Bahn vollzieht, welche, sozusagen, nicht ganz dicht hält. +Sie hat zwei undichte Stellen, an welchen viel Kohlensäure aus dem +Kreislauf nach außen sickert: die eine Stelle ist Ihnen schon bekannt, +es ist die Bildung der Kalkgesteine aus dem Meeresbodenschlamm. Das +andere Leck in der Bahn des Kreislaufs der Kohlensäure ist die Bildung +der <em class="gesperrt">Kohlenlagerstätten</em> der Erde. Hier verwandeln sich ungeheure +Mengen von Pflanzensubstanz<span class="pagenum" id="Seite_140">[S. 140]</span> durch mangelhafte Verwesung in Torf, +Braunkohle, Steinkohle, Anthrazit und Graphit und binden so eine Menge +Kohlenstoff in der Erdrinde, der ehedem als Kohlensäuregas in der Luft +war.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Sie erwähnten vor einiger Zeit, daß +der Sauerstoffgehalt der Luft möglicherweise auf jene großen +Kohlensäuremengen zurückzuführen ist, welche früher in der Luft +enthalten waren. Wie wäre dies zu erklären?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Wenn die Kohlensäure durch Kalkalgen gebunden +und als Nahrung aufgenommen wurde, so muß eine entsprechende Menge von +Sauerstoff von ihnen abgeschieden worden sein. Dieser Sauerstoff, das +Verdauungsprodukt der kohlensäureverzehrenden Pflanzen, kann nur in die +Luft entwichen sein.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Freilich haben dieselben Pflanzen zum Zweck +der <em class="gesperrt">Atmung</em> Sauerstoff verbraucht und Kohlensäure abgeschieden. +Aber anscheinend ist die Atmung der Pflanzen weniger rege als ihre +Ernährung.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: So ist es tatsächlich. Wohl werden durch die +Atmung, namentlich durch die der Bodenbakterien, ungeheure Mengen +Kohlensäuregas in die Luft geschickt; aber diese Mengen sind dennoch +verschwindend klein im Verhältnis zu denjenigen, welche bei der +Ernährung derselben Pflanzen verbraucht werden. Für die Bewegung des +Sauerstoffs gilt natürlich dasselbe im umgekehrten Sinn: bei der +Ernährung wird viel mehr Sauerstoff frei, als bei der Atmung verzehrt +wird.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Das Nebeneinanderbestehen dieser beiden +Vorgänge, der Atmung und der Ernährung, mit ihren entgegengesetzt +verlaufenden Stoffwechselprozessen erscheint einem doch recht +unverständlich. Was hat es für einen Sinn, daß bei der Atmung einer +Pflanze Kohlensäure entbunden wird, welche von derselben Pflanze zum +Zweck der Ernährung wieder verbraucht wird?</p> + +<figure class="figleft illowe14" id="abb52"> + <img class="w100" src="images/abb52.jpg" alt=""> + <figcaption class="caption">Abb. 52. Aus den abgeschnittenen Stielenden der + Wasserpflanze <span class="antiqua">Helodea canadensis</span> entweicht im + Sonnenlicht Sauerstoffgas.</figcaption> +</figure> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Der Sinn dieser einander widersprechenden +Vorgänge ist in den thermochemischen Beziehungen, also in<span class="pagenum" id="Seite_141">[S. 141]</span> den +Bewegungen der Wärme bei diesen chemischen Prozessen, zu suchen. Der +Ernährungsvorgang ist ein endothermischer Prozeß; bei der Spaltung +der Kohlensäure wird Energie (in Form von Sonnenlicht) verbraucht. +Der Atmungsvorgang ist dagegen ein exothermischer Prozeß, bei welchem +Energie frei wird. Diese freiwerdende Energie wird von der Pflanze +verbraucht, um ihre sämtlichen <em class="gesperrt">Bewegungen</em> zu bestreiten, nämlich +die Wachstumsbewegungen, das Aufrichten und Strecken, das Entrollen +der Blätter aus den Knospen usw. Bewegungen erzeugen wir ja auch in den +Maschinen durch freiwerdende Energie, z. B. in der Dampfmaschine durch +die freiwerdende Wärme der brennenden Kohlen. Diese Wärme ist, nebenbei +bemerkt, nichts anderes als die Energie des Sonnenlichts, welche in +der Karbonzeit in den Blättern der Steinkohlenbäume die Kohlensäure +in Kohlenstoff und Sauerstoff gespalten hat. Indem wir die Kohle +verbrennen, gewinnen wir diese aufgestapelte Sonnenenergie als Wärme +wieder.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Wenn ich Sie also recht verstehe, so +atmet die Pflanze nur, um dadurch Verbrennungsenergie für ihre +Wachstumsbewegungen zu gewinnen?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Daß sie <em class="gesperrt">nur</em> deshalb atmet, wäre wohl zu +viel gesagt. Denn die Atmung wird, wie bei den Tieren, wohl auch die +Reinigung des Körpers durch Oxydation unbrauchbarer Stoffe bewirken.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Nach allem, was Sie soeben gesagt haben, +könnte man wohl auch von einem <em class="gesperrt">Kreislauf der Wärme</em> sprechen? +Denn die Wärme, welche bei der Verbrennung der Kohlen an die Natur +zurückgegeben wird, ist doch nichts anderes als die Sonnenenergie, +welche ehemals die Kohlensäure in Kohlenstoff und Sauerstoff spaltete?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: So ist es allerdings; aber die Bezeichnung +„<em class="gesperrt">Kreislauf</em>“ können wir für diesen Weg der Wärme doch nicht gut +anwenden, weil diese Wärme nicht wieder an ihren ursprünglichen Platz +(die Sonne) zurückgelangt. Nach dem bisherigen Stand unseres Wissens +ist es ganz unmöglich, daß die Wärme von einem kälteren auf einen +wärmeren Körper übertragen wird. Diese Tatsache ist deshalb wichtig, +weil die Umwandlung der Wärme in die<span class="pagenum" id="Seite_142">[S. 142]</span> Energie der Bewegung nach unseren +Erfahrungen nur bei ihrem Übertritt von einem Körper auf einen anderen +möglich ist. Also haben alle Bewegungen, welche wir überhaupt kennen, +ihren letzten Ursprung darin, daß Wärme (und zwar verwandelte oder +aufgespeicherte Sonnenwärme) von einem wärmeren auf einen kälteren +Körper übergetreten ist.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Meinen Sie damit auch z. B. die Bewegung +eines Wasserrades im Fluß?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Ja. Das Wasserrad kann nur so lange getrieben +werden, als das Wasser bergab läuft. Das Wasser läuft aber nur so lange +bergab, als es durch Regengüsse aus den Wolken auf die Gipfel der Berge +befördert wird. Es ist die Sonnenwärme, welche das zu Tal geflossene +Wasser immer wieder in Dampf- und Dunstform auf Wolkenhöhen erhebt. Sie +ist es also letzten Endes, welche das Wasserrad treibt.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Wie ist es aber mit der Bewegung eines +Elektromotors, in den ich elektrischen Strom sende? Das hat doch gewiß +nichts mit der Sonnenwärme zu tun?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Doch insofern, als Sie Elektrizität auf keine +andere Weise erzeugen können als durch Umwandlung aus Sonnenwärme: +denn Sie müssen die Dynamo entweder mit Wasserkraft betreiben, deren +Zusammenhang mit der Sonnenwärme wir soeben dargelegt haben; oder Sie +verwenden Dampfmaschinen oder Gasmotoren, deren Energie aus der Kohle +stammt, also wieder indirekt aus der Sonne. — Alle Energie stammt von +der Sonne und ist in ihrer Entstehung an die Bedingung gebunden, daß +die Sonne ihre Wärme an einen kälteren Körper abgibt; denn nur bei +diesem Übergang können Umwandlungen in andere Energieformen erfolgen.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Kommerzienrat</em>: Dann müßte also die Welt einmal zum +Stillstand kommen, wenn alle Körper ihre Temperatur gegenseitig +ausgeglichen haben, weil dann keine Wärme mehr von einem wärmeren auf +einen kälteren Körper übertreten könnte. Widerspricht dies nicht dem +Gesetz der Erhaltung der Energie? Denn die Wärme ist dann doch in der +Welt noch vorhanden, nur ist sie nicht mehr in Arbeit umwandelbar.</p> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_143">[S. 143]</span></p> + +<p><em class="gesperrt">Der Professor</em>: Der Streit über diese Frage (des Physikers +<em class="gesperrt">Boltzmann</em>), ob die Welt am „Wärmetod“ zugrunde gehen wird oder +nicht, ist auch unter den Gelehrten noch nicht entschieden. Für uns ist +sie deshalb nicht gerade aktuell, weil der Sonnenball ein so ungeheures +Reservoir von Energie darstellt, daß das Menschengeschlecht keine +„Energieteuerung“ erleben wird.</p> + +<div class="chapter"> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_144">[S. 144]</span></p> + +<h2 class="nobreak" id="12_Das_periodische_System_der_Elemente">12. Das periodische +System der Elemente.</h2> + +</div> + +<p class="center mbot2">(Ein Gespräch zwischen einem Chemiker und einem Studenten.)</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Chemiker</em>: Sie möchten also gern von mir wissen, ob +und wie die chemischen Eigenschaften der Elemente mit ihren +<em class="gesperrt">Atomgewichten</em> (vgl. das 4. Kapitel) zusammenhängen.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Student</em>: Ja, denn ich bilde mir ein, diesem Zusammenhang +bereits auf die Spur gekommen zu sein. Ich glaube entdeckt zu haben, +daß die chemischen Elemente um so <em class="gesperrt">metallischere</em> Eigenschaften +haben, je größer ihr Atomgewicht ist.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Chemiker</em>: Diese Entdeckung läßt sich freilich bestreiten. +Ich führe Ihnen zum Beleg meines Widerspruchs drei nichtmetallische +und drei ausgesprochen metallische Elemente an, deren Atomgewichte +das Gegenteil beweisen könnten: die Metalle Lithium, Natrium und +Magnesium haben die (abgerundeten) Atomgewichte 7, 23 und 24; die +nichtmetallischen Elemente Phosphor, Schwefel und Brom haben die viel +höheren Atomgewichte 31, 32 und 80!?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Student</em>: Meine Vermutung gründete sich darauf, daß die +Mehrzahl der hohen Atomgewichte doch unzweifelhaft zu metallischen +Elementen gehört, während die Mehrzahl der niederen Atomgewichte den +nichtmetallischen Elementen eigen ist.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Chemiker</em>: In dieser unbestimmten Form ausgesprochen, ist +Ihre Ansicht zweifellos richtig und enthält ein Naturgesetz. Nur, +sobald Sie dieses Gesetz genau beschreiben wollen, so daß es ohne +Ausnahme gelten soll —: da entschlüpft es Ihnen unter den Händen +und läßt sich nicht fassen. Dies ist in einer sehr merkwürdigen +Tatsache begründet, welche zuerst im Jahr 1865 von John A. B. Newlands +erkannt wurde. Er ordnete die chemischen Elemente nach der Größe der +Atomgewichte in eine fortlaufende<span class="pagenum" id="Seite_145">[S. 145]</span> Reihe derart, daß die Reihe mit +dem kleinsten Atomgewicht begann und mit dem größten endigte. Er fand +nun, daß zwar die benachbarten Elemente keine besonders deutliche +Ähnlichkeit in ihren Eigenschaften zeigten, daß aber diese Ähnlichkeit +ganz auffallend bemerkbar wurde, wenn man sieben Elemente übersprang. +Also das <em class="gesperrt">achte</em> war dem <em class="gesperrt">ersten</em>, das <em class="gesperrt">neunte</em> dem +<em class="gesperrt">zweiten</em>, das <em class="gesperrt">zehnte</em> dem dritten Element ähnlich usw., +und diese Ähnlichkeit wiederholte sich beim fünfzehnten Element mit +dem ersten und achten, beim sechzehnten mit dem zweiten und neunten, +usf. — Newlands nannte seine Entdeckung deshalb das <em class="gesperrt">Gesetz der +Oktaven</em>. Damit Sie sich von der Richtigkeit überzeugen können, +schreibe ich Ihnen den Anfang der Oktavenreihe hier und setze über den +Namen jedes Elements sein Atomgewicht:</p> + +<table class="oktavenreihe"> + <tr> + <td> + <div class="center">7</div> + </td> + <td> + <div class="center">9</div> + </td> + <td> + <div class="center">11</div> + </td> + <td> + <div class="center">12</div> + </td> + <td> + <div class="center">14</div> + </td> + <td> + <div class="center">16</div> + </td> + <td> + <div class="center">19</div> + </td> + </tr> + <tr> + <td class="padbot0_5"> + <div class="center">Lithium</div> + </td> + <td class="padbot0_5"> + <div class="center">Beryllium</div> + </td> + <td class="padbot0_5"> + <div class="center">Bor</div> + </td> + <td class="padbot0_5"> + <div class="center">Kohlenstoff</div> + </td> + <td class="padbot0_5"> + <div class="center">Stickstoff</div> + </td> + <td class="padbot0_5"> + <div class="center">Sauerstoff</div> + </td> + <td class="padbot0_5"> + <div class="center">Fluor</div> + </td> + </tr> + <tr> + <td> + <div class="center">23</div> + </td> + <td> + <div class="center">24</div> + </td> + <td> + <div class="center">27</div> + </td> + <td> + <div class="center">28</div> + </td> + <td> + <div class="center">31</div> + </td> + <td> + <div class="center">32</div> + </td> + <td> + <div class="center">35,4</div> + </td> + </tr> + <tr> + <td class="padbot0_25"> + <div class="center">Natrium</div> + </td> + <td class="padbot0_25"> + <div class="center">Magnesium</div> + </td> + <td class="padbot0_25"> + <div class="center">Aluminium</div> + </td> + <td class="padbot0_25"> + <div class="center">Silizium</div> + </td> + <td class="padbot0_25"> + <div class="center">Phosphor</div> + </td> + <td class="padbot0_25"> + <div class="center">Schwefel</div> + </td> + <td class="padbot0_25"> + <div class="center">Chlor</div> + </td> + </tr> + <tr> + <td> + <div class="center">39</div> + </td> + <td> + <div class="center">40</div> + </td> + <td> + <div class="center">44</div> + </td> + <td> + <div class="center">48</div> + </td> + <td> + <div class="center">51</div> + </td> + <td> + <div class="center">52</div> + </td> + <td> + <div class="center">55</div> + </td> + </tr> + <tr> + <td> + <div class="center">Kalium</div> + </td> + <td> + <div class="center">Kalzium</div> + </td> + <td> + <div class="center">Skandium</div> + </td> + <td> + <div class="center">Titan</div> + </td> + <td> + <div class="center">Vanadin</div> + </td> + <td> + <div class="center">Chrom</div> + </td> + <td> + <div class="center">Mangan</div> + </td> + </tr> +</table> + +<p>Außerdem habe ich in jede Zeile nur sieben Elemente geschrieben +und die drei Zeilen so untereinander gesetzt, daß die ähnlichen +Elemente untereinander zu stehen kommen. Ich weiß nicht, ob Ihnen die +Ähnlichkeit dieser untereinanderstehenden Elemente überall überzeugend +klar ist.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Student</em>: Ich könnte dies eigentlich nur von den drei +Elementen sagen, welche ganz links stehen. Sie sind mir als +<em class="gesperrt">Alkalimetalle</em> wohlbekannt.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Chemiker</em>: Um die Ähnlichkeit zu erkennen, bedarf es nur +eines kleinen Fingerzeigs: Sie müssen auf die <em class="gesperrt">Wertigkeit</em> achten +(vgl. das 4. Kapitel). Die Elemente der ersten Gruppe (von links) sind +Ihnen zweifellos als <em class="gesperrt">einwertig</em> bekannt: jedes Atom von ihnen +vermag in einer Säure nur <em class="gesperrt">ein</em> Atom Wasserstoff zu ersetzen. +Wenn Sie nun auch nur wenig mit den Eigenschaften der übrigen Elemente +vertraut sind, so werden Sie leicht erkennen, daß die Elemente der +zweiten Gruppe (von<span class="pagenum" id="Seite_146">[S. 146]</span> links) sämtlich zweiwertig, die der dritten +Gruppe dreiwertig, der vierten vierwertig sind. Die Elemente der drei +letzten Gruppen treten, wie Ihnen bekannt sein wird, in verschiedenen +Wertigkeiten auf. Untersucht man aber ihre <em class="gesperrt">beständigsten</em> +Verbindungen, so findet man eine sehr auffallende Tatsache: in +ihnen sind die Elemente der fünften Gruppe entweder fünfwertig +oder dreiwertig, die der sechsten Gruppe entweder sechswertig oder +zweiwertig, die der siebenten entweder sieben- oder einwertig.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Student</em>: Dies ist ganz unbegreiflich wunderbar, da wir +doch bei der Zusammenstellung der Oktaven nur von den Atomgewichten +ausgegangen sind und auf die Wertigkeit gar keine Rücksicht genommen +haben.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Chemiker</em>: Beachten Sie auch, daß die Wertigkeit nicht nur +von links über die Mitte nach rechts stetig und gleichmäßig ansteigt, +sondern auch von rechts nach links, allerdings nur bis zur Mitte.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Student</em>: Es ist gerade so, als ob die Natur zwischen links +und rechts keinen Unterschied gelten lassen wollte.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Chemiker</em>: Dieser Eindruck wird noch durch die Tatsache +verstärkt, daß die Elemente der <em class="gesperrt">vierten</em> Gruppe ganz überwiegend, +in ihren meisten Verbindungen, <em class="gesperrt">vierwertig</em> sind. Die vierte +Gruppe ist als Mittelgruppe sowohl von links als auch von rechts aus +die vierte, wodurch sich dieses Überwiegen der Vierwertigkeit sehr +interessant erklärt.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Student</em>: Bezieht sich die Ähnlichkeit der Elemente jeder +solchen Gruppe auch noch auf andere Eigenschaften als die Wertigkeit?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Chemiker</em>: Selbstverständlich! Sie umfaßt alle Eigenschaften, +und zwar nicht bloß der Elemente selbst, sondern auch ihrer +Verbindungen. Also: die Elemente der ersten Gruppe sind einander nicht +bloß darin ähnlich, daß sie leichte Metalle sind, welche das Wasser +bei gewöhnlicher Temperatur zersetzen, sondern auch ihre Verbindungen +(z. B. mit Chlor) haben eine unverkennbare Ähnlichkeit in Aussehen und +Kristallform, Wasserlöslichkeit, Schmelzpunkt usw.</p> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_147">[S. 147]</span></p> + +<p><em class="gesperrt">Der Student</em>: Gilt nun dieses Newlandssche Gesetz der Oktaven +auch für alle übrigen Elemente, die Sie oben nicht angeschrieben haben?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Chemiker</em>: Es gilt für alle Elemente; aber es hat vieler +Untersuchungen bedurft, um dies klar zu erkennen. Es war das Verdienst +des russischen Chemieprofessors Mendelejeff (von der Universität St. +Petersburg) und des Deutschen Lothar Meyer, hier einige Klarheit +geschaffen zu haben. Die Schwierigkeiten beginnen nämlich gerade +da, wo unsere dritte Periode endigt, also hinter dem Element +<em class="gesperrt">Mangan</em>. Dieses und das vorhergehende <em class="gesperrt">Chrom</em> gleichen +den beiden übergeordneten Elementen ihrer Gruppen bei weitem nicht +in dem Grade, wie man erwarten sollte, wenn auch in der Wertigkeit +und in den sauerstoffreichsten Oxyden eine unverkennbare Ähnlichkeit +besteht. Verlängert man aber die dritte Periode von 7 auf 17 Elemente, +so zeigt sich sowohl in den Eigenschaften der ersten als auch der +letzten Glieder dieser 17teiligen Periode eine geradezu verblüffende +Ähnlichkeit mit den Gliedern der beiden kurzen Perioden. Diese „große“ +Periode heißt also (unter Verwendung der Abkürzungszeichen für die +Namen der Elemente):</p> + +<p class="center"><span class="antiqua">K</span> <span class="antiqua mleft0_2">Ca</span> <span class="antiqua mleft0_2">Sc</span> <span class="antiqua mleft0_2">Ti</span> <span class="antiqua mleft0_2">V</span> + <span class="antiqua mleft0_2">Cr</span> <span class="antiqua mleft0_2">Mn</span> <span class="antiqua mleft0_2">Fe</span> <span class="antiqua mleft0_2">Co</span> <span class="antiqua mleft0_2">Ni</span> <span class="antiqua mleft0_2">Cu</span> + <span class="antiqua mleft0_2">Zn</span> <span class="antiqua mleft0_2">Ga</span> <span class="antiqua mleft0_2">Ge</span> <span class="antiqua mleft0_2">As</span> <span class="antiqua mleft0_2">Se</span> + <span class="antiqua mleft0_2">Br</span>.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Student</em>: Aber 17 Elemente können doch nicht mit 7 zur +Deckung gebracht werden? Wie kann man in dieser Anordnung von +korrespondierenden Eigenschaften sprechen?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Chemiker</em>: Die kurzen, siebengliedrigen Perioden stimmen +in ihren Eigenschaften sowohl mit den sieben ersten als auch mit den +sieben letzten Elementen dieser langen Periode überein. Die lange +Periode zerfällt also sozusagen in zwei kurze und ein Mittelstück, das +aus den drei Elementen Eisen, Nickel und Kobalt besteht.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Student</em>: Wenn ich mir diese kurzen Perioden betrachte, die +Sie aus der langen herausschneiden, so finde ich, daß ihre Elemente mit +den beiden ersten kurzen Perioden nur teilweise übereinstimmen wollen. +Die vordere Hälfte, <span class="antiqua">K</span>–<span class="antiqua">Mn</span>, stimmt nur in ihren drei +ersten, die hintere mit den Elementen <span class="antiqua">Cu</span>–<span class="antiqua">Br</span> nur in ihren +drei letzten Elementen gut mit den beiden kurzen Perioden<span class="pagenum" id="Seite_148">[S. 148]</span> zusammen. +Dagegen scheint mir das Ende der <span class="antiqua">K</span>–<span class="antiqua">Mn</span>-Periode und der +Anfang der <span class="antiqua">Cu</span>–<span class="antiqua">Br</span>-Periode nicht so gut zu passen: denn +<span class="antiqua">Mn</span> müßte doch ein Halogen sein, wie <span class="antiqua">Cl</span> und <span class="antiqua">Br</span>, und +<span class="antiqua">Cu</span> müßte ein Alkalimetall sein, wie <span class="antiqua">Li</span>, <span class="antiqua">Na</span> und +<span class="antiqua">K</span>.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Chemiker</em>: Sie haben ganz recht, die Übereinstimmung dieser +Elemente mit den Halogenen bzw. Alkalimetallen läßt zu wünschen +übrig. Immerhin wollen Sie bedenken, daß das <em class="gesperrt">Kupfer</em> im +einwertigen Zustand Salze bildet, welche im Aussehen und Verhalten den +Alkalimetallsalzen nicht unähnlich sind: so ist das Kupferchlorür, +<span class="antiqua">CuCl</span>, <em class="gesperrt">weiß</em> und nähert sich damit einigermaßen dem +Chlornatrium, <span class="antiqua">NaCl</span>, und Chlorkalium, <span class="antiqua">KCl</span>. Denn die +zweiwertigen Kupfersalze sind doch alle blau oder grün. Andrerseits +bildet das <em class="gesperrt">Mangan</em> mit viel Sauerstoff ein flüssiges, +leicht verdampfendes Oxyd <span class="antiqua">Mn</span><sub>2</sub><span class="antiqua">O</span><sub>7</sub>, welches den +entsprechenden Oxyden des Chlors und Broms nicht unähnlich ist. +Wenn Sie nun überhaupt die Wertigkeit der Elemente durch die ganze +17gliedrige Periode verfolgen, so können Sie an der Berechtigung dieser +Unterteilung nicht wohl mehr zweifeln.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Student</em>: Gibt es denn noch mehr große Perioden?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Chemiker</em>: Ja; mindestens noch <em class="gesperrt">eine</em> mit den folgenden +Elementen: <span class="antiqua">Rb</span> <span class="antiqua">Sr</span> <span class="antiqua">Y</span> <span class="antiqua">Zr</span> <span class="antiqua">Nb</span> + <span class="antiqua">Mo</span> +— <span class="antiqua">Ru</span> <span class="antiqua">Rh</span> <span class="antiqua">Pd</span> <span class="antiqua">Ag</span> <span class="antiqua">Cd</span> <span class="antiqua">In</span> +<span class="antiqua">Sn</span> <span class="antiqua">Sb</span> <span class="antiqua">Te</span> <span class="antiqua">J</span>. Sie sehen: in dieser Periode +ist <em class="gesperrt">ein</em> Element, zwischen Molybdän und Ruthenium, noch nicht +entdeckt. Es müßte dem Mangan der ersten großen Periode entsprechen.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Student</em>: Offenbar gilt für diese zweite große Periode +dasselbe wie für die erste: das dreigliederige Mittelstück <span class="antiqua">Ru</span>, +<span class="antiqua">Rh</span>, <span class="antiqua">Pd</span> muß ausgeschaltet werden; die beiden Reste +sind kleine Perioden, welche wiederum nur in den drei ersten bzw. +den drei letzten Gliedern gut mit den eigentlichen kleinen Perioden +zusammenstimmen.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Chemiker</em>: Ja; aber beachten Sie die gute Übereinstimmung in +<em class="gesperrt">allen</em> Gliedern der beiden großen Perioden. Auch die Mittelstücke +Eisen, Nickel, Kobalt und Ruthenium, Rhodium, Palladium stimmen doch +auffallend gut überein. — Ich will Ihnen nun das ganze „periodische +System“ mit allen Atomgewichten anschreiben (nach B. Brauner):</p> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_149">[S. 149]</span></p> + +<table class="periodensystem"> + <tr> + <td class="btd br"> +   + </td> + <td class="btd br"> + <div class="center">Grup-<br> + pe<br> + 0</div> + </td> + <td class="btd br"> + <div class="center">Grup-<br> + pe<br> + I</div> + </td> + <td class="btd br"> + <div class="center">Grup-<br> + pe<br> + II</div> + </td> + <td class="btd br"> + <div class="center">Grup-<br> + pe<br> + III</div> + </td> + <td class="btd br"> + <div class="center">Grup-<br> + pe<br> + IV</div> + </td> + <td class="btd br"> + <div class="center">Grup-<br> + pe<br> + V</div> + </td> + <td class="btd br"> + <div class="center">Grup-<br> + pe<br> + VI</div> + </td> + <td class="btd br"> + <div class="center">Grup-<br> + pe<br> + VII</div> + </td> + <td class="btd" colspan="3"> + <div class="center">Gruppe<br> + VIII</div> + </td> + </tr> + <tr> + <td class="btb br"> + <div class="left">Reihe 1</div> + </td> + <td class="btd br"> +   + </td> + <td class="btd br"> + <div class="center">1<br> + H</div> + </td> + <td class="btd br"> +   + </td> + <td class="btd br"> +   + </td> + <td class="btd br"> +   + </td> + <td class="btd br"> +   + </td> + <td class="btd br"> +   + </td> + <td class="btd br"> +   + </td> + <td class="btd" colspan="3"> +   + </td> + </tr> + <tr> + <td class="bt br"> + <div class="left">Reihe 2</div> + </td> + <td class="bt br"> +   + </td> + <td class="bt br"> + <div class="left"> 7<br> + Li</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="left"> 9<br> + Be</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="left">11<br> + B</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="left">12<br> + C</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="left">14<br> + N</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="left">16<br> + O</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="left">19<br> + F</div> + </td> + <td class="bt" colspan="3"> +   + </td> + </tr> + <tr> + <td class="bt br"> + <div class="left">Reihe 3</div> + </td> + <td class="bt br"> +   + </td> + <td class="bt br"> + <div class="right">23<br> + Na</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="right">24<br> + Mg</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="right">27<br> + Al</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="right">28<br> + Si</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="right">31<br> + P</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="right">32<br> + S</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="right">35,5<br> + Cl</div> + </td> + <td class="bt" colspan="3"> +   + </td> + </tr> + <tr> + <td class="bt br"> + <div class="left">Reihe 4</div> + </td> + <td class="bt br"> +   + </td> + <td class="bt br"> + <div class="left">39<br> + K</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="left">40<br> + Ca</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="left">44<br> + Sc</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="left">48<br> + Ti</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="left">51<br> + V</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="left">52<br> + Cr</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="left">55<br> + Mn</div> + </td> + <td class="bt"> + <div class="center">56<br> + Fe</div> + </td> + <td class="bt"> + <div class="center">58,97<br> + Co</div> + </td> + <td class="bt"> + <div class="center">58,63<br> + Ni</div> + </td> + </tr> + <tr> + <td class="bt br"> + <div class="left">Reihe 5</div> + </td> + <td class="bt br"> +   + </td> + <td class="bt br"> + <div class="right">63<br> + Cu</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="right">65<br> + Zn</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="right">70<br> + Ga</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="right">72<br> + Ge</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="right">75<br> + As</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="right">79<br> + Se</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="right">80<br> + Br</div> + </td> + <td class="bt" colspan="3"> +   + </td> + </tr> + <tr> + <td class="bt br"> + <div class="left">Reihe 6</div> + </td> + <td class="bt br"> +   + </td> + <td class="bt br"> + <div class="left">85<br> + Rb</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="left">87<br> + Sr</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="left">89<br> + Y</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="left">90<br> + Zr</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="left">94<br> + Nb</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="left">96<br> + Mo</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="left">100<br> +  ?</div> + </td> + <td class="bt"> + <div class="center">102<br> + Ru</div> + </td> + <td class="bt"> + <div class="center">103<br> + Rh</div> + </td> + <td class="bt"> + <div class="center">106<br> + Pd</div> + </td> + </tr> + <tr> + <td class="bt br"> + <div class="left">Reihe 7</div> + </td> + <td class="bt br"> +   + </td> + <td class="bt br"> + <div class="right">108<br> + Ag</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="right">112<br> + Cd</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="right">114<br> + In</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="right">119<br> + Sn</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="right">120<br> + Sb</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="right">127,5<br> + Te</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="right"><span class="s5">126,92</span><br> + J</div> + </td> + <td class="bt" colspan="3"> +   + </td> + </tr> + <tr> + <td class="bt br"> + <div class="left">Reihe 8</div> + </td> + <td class="bt br"> +   + </td> + <td class="bt br"> + <div class="left">133<br> + Cs</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="left">137<br> + Ba</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="left">138<br> + La</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="left"><span class="s5">140–178</span><br> + Ce <span class="s5">usw.</span></div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="left">182<br> + Ta</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="left">184<br> + W</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="left">190<br> +  ?</div> + </td> + <td class="bt"> + <div class="center">191<br> + Os</div> + </td> + <td class="bt"> + <div class="center">193<br> + Ir</div> + </td> + <td class="bt"> + <div class="center">195<br> + Pt</div> + </td> + </tr> + <tr> + <td class="bt br"> + <div class="left">Reihe 9</div> + </td> + <td class="bt br"> +   + </td> + <td class="bt br"> + <div class="right">197<br> + Au</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="right">200<br> + Hg</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="right">204<br> + Tl</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="right">207<br> + Pb</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="right">209<br> + Bi</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="right">212<br> + ? </div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="right">214<br> + ? </div> + </td> + <td class="bt" colspan="3"> +   + </td> + </tr> + <tr> + <td class="bt br"> + <div class="left">Reihe 10</div> + </td> + <td class="bt br"> +   + </td> + <td class="bt br"> + <div class="left">220<br> +  ?</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="left">225?<br> + Ra</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="left">230<br> +  ?</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="left">233<br> + Th</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="left">235<br> +  ?</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="left">239<br> + U</div> + </td> + <td class="bt br"> +   + </td> + <td class="bt" colspan="3"> +   + </td> + </tr> +</table> + +<p><em class="gesperrt">Der Student</em>: Das soll also nun bedeuten, daß die untereinander +stehenden Elemente in jeder Gruppe einander chemisch verwandt sind und +diejenige Wertigkeit besitzen, welche der Gruppenzahl entspricht?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Chemiker</em>: So ist es. Bei genauerem Zusehen werden Sie +erkennen, daß ich die Elemente der Gruppen I–VII nicht genau +untereinander geschrieben habe, sondern abwechselnd etwas nach links +und nach rechts gerückt habe. Die links untereinanderstehenden bilden +die sogenannte <em class="gesperrt">Hauptgruppe</em>, die nach rechts ausgerückten faßt +man als „Nebengruppe“ zusammen.</p> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_150">[S. 150]</span></p> + +<p><em class="gesperrt">Der Student</em>: Aber ist das nicht eine rein willkürliche Maßregel?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Chemiker</em>: Nicht so ganz. Denn obwohl dieses Ausrücken nach +links und rechts mit mathematischer Strenge genau abwechselnd erfolgte, +ist es offenbar kein Zufall, daß jede dieser beiden Teilgruppen eine +unverkennbare Verwandtschaftsgruppe bildet. In der I. Hauptgruppe +stehen z. B. nur Alkalimetalle, in der II. Hauptgruppe nur alkalische +Erdmetalle, in der VII. Nebengruppe nur Halogene. Dagegen umfaßt die +erste Nebengruppe die unter sich ähnlichen Schwermetalle <span class="antiqua">Cu</span>, +<span class="antiqua">Ag</span>, <span class="antiqua">Au</span>, welche zu den Elementen der Hauptgruppe eine +viel geringere Ähnlichkeit haben als zueinander. Dieselbe Erscheinung +wiederholt sich in jeder der sieben ersten Gruppen.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Student</em>: Ich verstehe! Diese Anordnung trägt also auch den +Unstimmigkeiten Rechnung, welchen wir oben bei der Zerschneidung der +großen Perioden begegneten: das Mangan, als Element der siebenten +Hauptgruppe, braucht den Elementen der siebenten Nebengruppe nicht +völlig zu gleichen. Außerdem sehe ich, daß die mittleren drei Elemente +der großen Perioden dadurch ganz von selbst in eine achte Gruppe nach +rechts hinaus gedrängt werden. Stimmen diese Elemente denn in ihren +Eigenschaften so zusammen, daß sie mit Recht in eine Gruppe vereinigt +werden dürfen?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Chemiker</em>: Ohne Zweifel. Die Elemente Eisen, Nickel, Kobalt +und die sechs Platinmetalle haben sowohl in ihren metallischen als auch +in ihren chemischen Eigenschaften eine unverkennbare Verwandtschaft. +Die Platinmetalle finden sich z. B. in der Natur fast stets mit Eisen +legiert, in den Meteoriten sind Eisen, Nickel und Kobalt miteinander +vergesellschaftet. Ganz besonders zeigt sich die Verwandtschaft +dieser Metalle der achten Gruppe miteinander in ihrer großen Neigung +zur Bildung sogenannter komplexer Salze, in welchen um ein zentrales +Metallatom 6 Atomgruppen gelagert sind. Auch die <em class="gesperrt">Farben</em> ihrer +einfachen Salze, die meist grün, braun oder weinrot sind, zeigen eine +große Ähnlichkeit. Endlich ist die Zuteilung dieser Metalle zur achten +Gruppe<span class="pagenum" id="Seite_151">[S. 151]</span> dadurch gerechtfertigt, daß sie wohl die einzigen Elemente +sind, bei welchen zweifellos die Achtwertigkeit beobachtet wurde: so im +Osmiumtetroxyd <span class="antiqua">OsO<sub>4</sub></span>.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Student</em>: Die Existenz einer solchen achten Gruppe stört aber +das Wertigkeits-Gleichgewicht unseres Systems, denn nun ist die vierte +Gruppe nicht mehr die Mitte.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Chemiker</em>: Dieser schwerwiegende Einwand wurde durch die +Entdeckung der sogenannten <em class="gesperrt">Edelgase</em> entkräftet. Dies sind die +Elemente mit den Atomgewichten: Helium 4, Neon 20, Argon 40, Krypton +82, Xenon 128. Da sie sich absolut gar nicht mit anderen Elementen +verbinden lassen, so besitzen sie offenbar gar keine Wertigkeit: sie +sind <em class="gesperrt">nullwertig</em> und müssen, wenn sie überhaupt dem periodischen +System zugeteilt werden sollen, eine <em class="gesperrt">nullte</em> Gruppe bilden. Diese +stellt dann das durch die achte Gruppe gestörte Gleichgewicht wieder +her.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Student</em>: Sollte man denn nicht erwarten dürfen, daß auch +die Elemente der achten Gruppe als nullwertig im Sinne der Symmetrie +auftreten?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Chemiker</em>: Sie entsprechen auch dieser Anforderung insofern, +als sie — wenigstens die Platinmetalle — <em class="gesperrt">edle</em> Eigenschaften +haben, also eine gewisse Neigung, blank und unverbunden zu bleiben.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Student</em>: Das ist in der Tat sehr merkwürdig. — Gibt es noch +weitere gesetzmäßige Beziehungen zwischen den chemischen Elementen, +welche ihren Ausdruck im periodischen System finden?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Chemiker</em>: O, eine ganze Menge. Zunächst haben Sie +wohl selbst schon beobachtet, daß innerhalb jeder Gruppe sich +die Eigenschaften der Elemente mit den steigenden Atomgewichten +beträchtlich ändern. Das spezifische Gewicht, der Glanz und überhaupt +der metallische Charakter nimmt zu, die Farben werden dunkler. +Betrachten Sie z. B. die Elemente der siebenten Gruppe <em class="gesperrt">Fluor</em>, +<em class="gesperrt">Chlor</em>, <em class="gesperrt">Brom</em> und <em class="gesperrt">Jod</em>. Ich stelle hier in einer +Tabelle ihre wichtigsten Eigenschaften zusammen:</p> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_152">[S. 152]</span></p> + +<table class="halogene"> + <tr> + <td class="btd br"> +   + </td> + <td class="btd br"> + <div class="center">Fluor</div> + </td> + <td class="btd br"> + <div class="center">Chlor</div> + </td> + <td class="btd br"> + <div class="center">Brom</div> + </td> + <td class="btd"> + <div class="center">Jod</div> + </td> + </tr> + <tr> + <td class="btb br"> + <div class="center">Farbe</div> + </td> + <td class="btb br"> + <div class="center">schwach gelbgrün</div> + </td> + <td class="btb br"> + <div class="center">gelbgrün</div> + </td> + <td class="btb br"> + <div class="center">braunrot</div> + </td> + <td class="btb"> + <div class="center">schwarzviolett</div> + </td> + </tr> + <tr> + <td class="bt br"> + <div class="center">Spez. Gewicht<br> + (fest oder flüssig)</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="center">1,108</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="center">1,33</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="center">3,18</div> + </td> + <td class="bt"> + <div class="center">4,97</div> + </td> + </tr> + <tr> + <td class="bt br"> + <div class="center">Schmelzpunkt</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="center">− 233 °</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="center">− 102 °</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="center">− 7 °</div> + </td> + <td class="bt"> + <div class="center">+ 113 °</div> + </td> + </tr> + <tr> + <td class="bt br"> + <div class="center">Siedepunkt</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="center">− 187 °</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="center">− 33 °</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="center">+ 63 °</div> + </td> + <td class="bt"> + <div class="center">+ 200 °</div> + </td> + </tr> + <tr> + <td class="bt br"> + <div class="center">Atomgewicht</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="center">18,91</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="center">35,18</div> + </td> + <td class="bt br"> + <div class="center">79,36</div> + </td> + <td class="bt"> + <div class="center">126,01</div> + </td> + </tr> +</table> + +<p>Sie sehen, wie alle Eigenschaften sich im gleichen Sinne verändern wie +das Atomgewicht.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Student</em>: Das ist so merkwürdig, daß man fast versucht wäre +zu prüfen, ob die Abstufung dieser Zahlen nach einem mathematischen +Gesetz erfolgt.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Chemiker</em>: Sie haben einen guten Spürsinn, denn ein solches +Gesetz besteht in der Tat. Wenn Sie die Atomgewichte der drei Elemente +Chlor, Brom und Jod betrachten, so erkennen Sie leicht, daß das +Atomgewicht des Broms das arithmetische Mittel zwischen den beiden +andern ist:</p> + +<table class="doebereiner"> + <tr> + <td> + <div class="right">Chlor</div> + </td> + <td> + <div class="right"> = </div> + </td> + <td> + <div class="right"> 35,18 </div> + </td> + <td> +   + </td> + </tr> + <tr> + <td> + <div class="right">Jod</div> + </td> + <td> + <div class="right"> = </div> + </td> + <td> + <div class="right">126,01 </div> + </td> + <td> +   + </td> + </tr> + <tr> + <td> + <div class="right">Summe</div> + </td> + <td class="btb"> + <div class="right"> = </div> + </td> + <td class="btb"> + <div class="right">161,19 </div> + </td> + <td class="nowrap"> + <div class="left">: 2 = 80,59 (statt 79,36)</div> + </td> + </tr> + +</table> + +<p>Die Rechnung stimmt nicht <em class="gesperrt">ganz</em> genau, aber doch sehr angenähert. +Dieselbe Gesetzmäßigkeit gilt mit etwa gleicher Genauigkeit für +die spezifischen Gewichte und die Schmelzpunkte und sogar für die +Wasserlöslichkeit der Metallverbindungen.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Student</em>: Wer hat dieses merkwürdige Gesetz entdeckt?</p> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_153">[S. 153]</span></p> + +<p><em class="gesperrt">Der Chemiker</em>: Es rührt von dem deutschen Chemiker Döbereiner, +der es als „Gesetz der Triaden“ bezeichnet hat. Denn selbstverständlich +können daran stets nur drei Elemente beteiligt sein. Sie können +sich daher leicht überzeugen, daß das vierte Halogen, das Fluor, +im Atomgewicht und in den übrigen Eigenschaften einen geradezu +sprunghaften Abstand von unserer Triade hält.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Student</em>: Gibt es noch andere solche Triaden?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Chemiker</em>: Fast in jeder Gruppe ist eine enthalten.</p> + +<p>Die wichtigsten sind wohl: Argon, Krypton, Xenon; Kalium, Rubidium, +Zäsium; Kalzium, Strontium, Baryum; Aluminium, Gallium, Indium; +Silizium, Germanium, Zinn; Phosphor, Arsen, Antimon; Schwefel, Selen, +Tellur.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Student</em>: Was sagt nun das periodische System der Elemente +über den Unterschied zwischen Metallen und Nichtmetallen?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Chemiker</em>: Ziehen Sie von der linken oberen Ecke bis zur +rechten unteren einen Diagonalstrich durch das System, dann befinden +sich oberhalb des Striches die Metalloide, unterhalb die Metalle.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Student</em>: Das ist allerdings eine verblüffend klare Antwort +auf unsere Frage. Aber welche Stellung nehmen diejenigen Elemente dazu, +welche von diesem Strich geschnitten werden oder ganz nahe bei ihm +stehen? Vermutlich bilden sie Übergänge in ihren Eigenschaften zwischen +Metallen und Metalloiden?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Chemiker</em>: Sie meinen also Elemente, wie das Arsen, Antimon, +Molybdän, Wolfram, Tellur. Diese zeigen zugleich metallische und +nichtmetallische Eigenschaften in sich vereinigt. Als Metalle lösen +sie sich in Säuren meistens unter Wasserstoffentwicklung auf und gehen +in kristallisierende Salze über. Als Nichtmetalle bilden sie durch die +Vereinigung ihrer Oxyde mit Wasser Säuren, welche ihrerseits mit Basen +Salze bilden können. So gibt es z. B. einerseits <em class="gesperrt">schwefelsaures +Antimon</em>, andrerseits <em class="gesperrt">antimonsaures Kalium</em>. Je höher ein +Element über dem Diagonalstrich steht, um so mehr überwiegen seine +säurebildenden Eigenschaften über die metallischen (basenbildenden). +Wenn<span class="pagenum" id="Seite_154">[S. 154]</span> Sie das System allerdings sehr aufmerksam betrachten, kann Ihnen +eine gewisse Ungleichförmigkeit in dieser Beziehung nicht entgehen.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Student</em>: Sie meinen wahrscheinlich das ungleiche Verhalten +von Haupt- und Nebengruppen in bezug auf diesen Unterschied zwischen +Metall- und Nichtmetallcharakter?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Chemiker</em>: Allerdings. Links von der Mitte des Systems +enthalten die Nebengruppen viel schwerere, glänzendere, „metallischere“ +Metalle als die Hauptgruppen; rechts von der Mitte ist es umgekehrt. +Betrachten Sie nur die V., VI. und VII. Gruppe: da stehen die drei +ausgesprochen metallischen Elemente Vanadin, Chrom und Mangan zwischen +ebenso ausgesprochen nichtmetallische eingekeilt: zwischen Phosphor und +Arsen, Schwefel und Selen, Chlor und Brom. Der metallische Charakter +eilt also in der Nebengruppe dem in der Hauptgruppe voraus.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Student</em>: In dem, was Sie da sagen, scheint mir ein gewisser +Widerspruch zu liegen, wenn ich es auf die erste Gruppe anwende. Was +soll da das eigentliche Kennzeichen des Metallischen sein? — Ist es +Glanz und Dichte, so ist die Nebengruppe (Kupfer, Silber, Gold) die +metallischere. Ist es aber die Neigung zur Basenbildung, so muß die +Hauptgruppe (Kalium, Rubidium, Zäsium) als die metallischere gelten, +weil ihre Oxyde nicht bloß die stärksten Basen, sondern schlechthin +<em class="gesperrt">nur</em> Basen sind. Dagegen bildet das Gold doch bereits ein saures +Oxyd. Also, was soll nun gelten?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Chemiker</em>: Sie haben ganz recht. Hier liegt ein offenkundiger +Widerspruch verborgen. Die chemische und die physikalische Definition +des Begriffs „metallisch“ decken sich zwar häufig, aber nicht +immer, und hier handelt es sich um einen Fall, in dem sie merklich +auseinandergehen.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Student</em>: Gibt es auch innerhalb der wagrechten Reihen solche +oder ähnliche Gesetzmäßigkeiten, wie wir sie in den senkrechten Gruppen +festgestellt haben?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Chemiker</em>: Allerdings. Beobachten Sie nur z. B. die +Unterschiede der Atomgewichte zweier benachbarter Elemente in den +Reihen 2 und 3:</p> + +<p class="p0 mleft1_5">Reihe 2: 2—2—1—2—2—3,<br> +Reihe 3: 1—3—1—3—1—3,5.</p> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_155">[S. 155]</span></p> + +<p><em class="gesperrt">Der Student</em>: Das sind allerdings sehr regelmäßige Sprünge, aber +mir scheint, sie sind doch nicht ganz symmetrisch verteilt: sonst müßte +am Anfang der beiden Reihen noch eine Differenz von derselben Größe +stehen, wie am Schluß?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Chemiker</em>: Sie haben sehr richtig beobachtet; aber diese +Forderung ist inzwischen durch die Entdeckung der Edelgase bereits +erfüllt worden. In der nullten Gruppe steht nämlich am Anfang der Reihe +2 das Helium mit dem Atomgewicht 4; die Differenz zum benachbarten +Lithium beträgt also 3, wie es die Theorie fordert. Am Anfang der Reihe +3 steht aber das Neon mit dem Atomgewicht 20, seine Differenz zum +benachbarten Natrium beträgt 3.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Student</em>: Entspricht dieser auffallenden Gesetzmäßigkeit auch +eine solche in den physikalischen oder chemischen Eigenschaften?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Chemiker</em>: Sie wollen also wissen, ob bestimmte physikalische +oder chemische Eigenschaften der Elemente einer wagrechten Reihe gegen +die Mitte ab- oder zunehmen? — In bezug auf die <em class="gesperrt">Wertigkeit</em> +der Elemente konnten wir diese Frage schon insofern bejahen, als wir +gesehen haben, daß die Wertigkeit gegenüber dem Wasserstoff für alle +Elemente der zweiten Reihe von beiden Seiten her gegen die Mitte +anwächst bis zum Höchstwert der Vierwertigkeit. Dasselbe gilt aber auch +für physikalische Eigenschaften, z. B. für die spezifischen Gewichte, +wie folgende Vergleichung zeigt:</p> + +<table class="s5"> + <tr> + <td> + <div class="left">Reihe 3:</div> + </td> + <td> + <div class="s4 center"><span class="antiqua"> Na </span></div> + </td> + <td> + <div class="s4 center"><span class="antiqua"> Mg </span></div> + </td> + <td> + <div class="s4 center"><span class="antiqua"> Al </span></div> + </td> + <td> + <div class="s4 center"><span class="antiqua"> Si </span></div> + </td> + <td> + <div class="s4 center"><span class="antiqua"> P </span></div> + </td> + <td> + <div class="s4 center"><span class="antiqua"> S </span></div> + </td> + <td> + <div class="s4 center"><span class="antiqua"> Cl </span></div> + </td> + </tr> + <tr> + <td> + <div class="left">spez. Gewicht:</div> + </td> + <td> + <div class="center">0,97</div> + </td> + <td> + <div class="center">1,7</div> + </td> + <td> + <div class="center">2,5</div> + </td> + <td> + <div class="center">2,5</div> + </td> + <td> + <div class="center">2,0</div> + </td> + <td> + <div class="center">1,9</div> + </td> + <td> + <div class="center">1,3</div> + </td> + </tr> +</table> + +<p>Diese dritte Reihe ist, wie wir wissen, eine vollständige Periode. +Für die vierte und fünfte Reihe gilt das Gesetz scheinbar nicht, da +in der vierten Reihe die spezifischen Gewichte von links nach rechts +fortwährend zunehmen, in der fünften aber ebenso gleichmäßig abnehmen. +Der Grund ist, daß die vierte und fünfte Reihe zusammen eine große +Periode bilden, für welche das Gesetz des Anwachsens der spezifischen +Gewichte bis zur Mitte genau so gilt, wie für die kleinen Perioden:</p> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_156">[S. 156]</span></p> + +<table class="s5"> + <tr> + <td> + <div class="s4 center"><span class="antiqua"> K </span></div> + </td> + <td> + <div class="s4 center"><span class="antiqua"> Ca </span></div> + </td> + <td> + <div class="s4 center"><span class="antiqua"> Sc </span></div> + </td> + <td> + <div class="s4 center"><span class="antiqua"> Ti </span></div> + </td> + <td> + <div class="s4 center"><span class="antiqua"> V </span></div> + </td> + <td> + <div class="s4 center"><span class="antiqua"> Cr </span></div> + </td> + <td> + <div class="s4 center"><span class="antiqua"> Mn </span></div> + </td> + <td> + <div class="s4 center"><span class="antiqua"> Fe </span></div> + </td> + <td> + <div class="s4 center"><span class="antiqua"> Co </span></div> + </td> + <td> + <div class="s4 center"><span class="antiqua"> Ni </span></div> + </td> + <td> + <div class="s4 center"><span class="antiqua"> Cu </span></div> + </td> + <td> + <div class="s4 center"><span class="antiqua"> Zn </span></div> + </td> + <td> + <div class="s4 center"><span class="antiqua"> Ga </span></div> + </td> + <td> + <div class="s4 center"><span class="antiqua"> Ge </span></div> + </td> + <td> + <div class="s4 center"><span class="antiqua"> As </span></div> + </td> + <td> + <div class="s4 center"><span class="antiqua"> Se </span></div> + </td> + <td> + <div class="s4 center"><span class="antiqua">Br</span></div> + </td> + </tr> + <tr> + <td> + <div class="center">0,86</div> + </td> + <td> + <div class="center">1,6</div> + </td> + <td> + <div class="center">3,8</div> + </td> + <td> + <div class="center">?</div> + </td> + <td> + <div class="center">5,5</div> + </td> + <td> + <div class="center">6,8</div> + </td> + <td> + <div class="center">7,2</div> + </td> + <td> + <div class="center">7,9</div> + </td> + <td> + <div class="center">8,5</div> + </td> + <td> + <div class="center">8,8</div> + </td> + <td> + <div class="center">8,8</div> + </td> + <td> + <div class="center">7,1</div> + </td> + <td> + <div class="center">5,9</div> + </td> + <td> + <div class="center">5,5</div> + </td> + <td> + <div class="center">5,6</div> + </td> + <td> + <div class="center">4,6</div> + </td> + <td> + <div class="center">2,9</div> + </td> + </tr> +</table> + +<p><em class="gesperrt">Der Student</em>: Sie haben in unserer Tabelle des periodischen +Systems an einigen Stellen Fragezeichen statt der Symbole von Elementen +angebracht, weil die betreffenden Elemente offenbar noch nicht bekannt +sind. Aber wenn ich die Fülle von Gesetzmäßigkeiten bedenke, welche +wir bis jetzt am periodischen System erkannt haben, so sollte ich doch +meinen, daß man damit die Eigenschaften dieser Elemente ziemlich gut +voraussagen könnte.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Chemiker</em>: Dies ist auch möglich, und zwar mit um so größerer +Sicherheit, je vollständiger die Umgebung des unbekannten Elements +bekannt ist. <em class="gesperrt">Mendelejeff</em> hat auf diese Weise die wichtigsten +Eigenschaften der drei Elemente <em class="gesperrt">Skandium</em>, <em class="gesperrt">Germanium</em> und +<em class="gesperrt">Gallium</em> vor ihrer Entdeckung vorausgesagt, und es war geradezu +verblüffend, wie genau die meisten seiner Angaben mit den späteren +Beobachtungen übereinstimmten. Er hatte für das noch unentdeckte +Skandium den Namen Ekabor, für das Gallium Ekaaluminium, für das +Germanium Ekasilizium gewählt. Seine so überraschend eingetroffenen +Prophezeiungen beschränkten sich durchaus nicht bloß auf die +Eigenschaften der Elemente selbst, sondern sie beschrieben auch +diejenigen einiger Verbindungen.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Student</em>: Wie konnte er diese Angaben so genau machen?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Chemiker</em>: Er leitete sie als arithmetisches Mittel aus +denjenigen vier Elementen ab, welche das zu bestimmende umgeben. +Diese vier nannte er die Atomanaloge. Für das Germanium (Mendelejeffs +Ekasilizium) waren es die vier Elemente Silizium, Zinn, Gallium und +Arsen. Die Atomgewichtsbestimmung erfolgte in diesem Fall also dadurch, +daß er die Atomgewichte dieser vier Elemente addierte und durch vier +teilte:</p> + +<p class="center"><span class="antiqua">Si</span> 28 + <span class="antiqua">Sn</span> +119 + <span class="antiqua">Ga</span> 70 + <span class="antiqua">As</span> 75 = +292<br> +292 : 4 = 73.</p> + +<p>Das wirkliche Atomgewicht des Germaniums wurde als 72 bestimmt.</p> + +<p><span class="pagenum" id="Seite_157">[S. 157]</span></p> + +<p><em class="gesperrt">Der Student</em>: Sind nun solche kleinen Abweichungen der +berechneten und gefundenen Werte, wie wir sie auch an den +Döbereinerschen Triaden beobachtet haben, als Fehler in den +Atomgewichtsbestimmungen zu betrachten, oder kann man sagen, daß die +Gesetze selbst nicht mathematisch genau verlaufen?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Chemiker</em>: Noch vor 20 Jahren glaubte man allgemein, daß +diese Unstimmigkeiten auf Beobachtungsfehler, also auf ungenau +bestimmte Atomgewichte, zurückgeführt werden müßten. Jetzt ist diese +Ansicht endgültig als Irrtum erkannt. Die Atomgewichte der meisten +Elemente sind mit so außerordentlicher Zuverlässigkeit bestimmt, daß +die Ungenauigkeiten der Triaden unbedingt nicht auf Bestimmungsfehler +zurückgeführt werden können. Noch merkwürdiger sind aber einige andere +Ausnahmen. Das <em class="gesperrt">Tellur</em> müßte, da es in der sechsten Gruppe steht, +ein kleineres Atomgewicht haben als das in derselben Reihe folgende +Element <em class="gesperrt">Jod</em> der siebenten Gruppe. Das Atomgewicht des Tellurs +ist aber 127,5, das des Jods 126,92. Vertauscht können diese Elemente +natürlich nicht werden, denn ihre Zugehörigkeit zur sechsten bzw. +siebenten Gruppe ist über alle Zweifel erhaben. Also bleibt nur die +Annahme möglich, daß die Eigenschaften der Elemente zwar im großen und +ganzen, aber doch nicht im einzelnen als periodische Funktionen der +Atomgewichte zu betrachten sind.</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Student</em>: Das ist ja ungemein merkwürdig! Sie sprachen davon, +daß es noch andere solche Fälle gäbe?</p> + +<p><em class="gesperrt">Der Chemiker</em>: Ja. Dasselbe gilt, wie Sie aus unserer Tabelle +ersehen, für das Paar Kobalt (58,97) — Nickel (58,68) und für das Paar +Argon (39,6) — Kalium (38,85), endlich für das in unserer Tabelle +nicht enthaltene Paar Neodym (143,6) — Praseodym (140,5). Ja, selbst +in diesen Unstimmigkeiten offenbart sich eine Gesetzlichkeit: nicht +bloß darin, daß es stets Element-<em class="gesperrt">Paare</em> sind, sondern auch in +ihrer symmetrischen Verteilung im periodischen System; das Paar Argon +— Kalium liegt am Ende der zweiten <em class="gesperrt">kleinen</em> Periode, das Paar +Tellur — Jod am Ende der zweiten <em class="gesperrt">großen</em> Periode. Um fünf bis +sechs Elemente hinter jedem dieser beiden Paare folgen, gleichsam +als Trabanten, die beiden<span class="pagenum" id="Seite_158">[S. 158]</span> anderen Atompaare Kobalt — Nickel und +Neodym — Praseodym. Diese beiden sind noch überdies durch eine andere +Eigenschaft in korrespondierende Beziehungen zueinander gebracht; das +erste Element beider Paare bildet rote, das zweite grüne Salze. — Doch +alle diese Unregelmäßigkeiten sind noch weit davon entfernt, erklärt +oder auch nur genauer erforscht zu sein. Dies bleibt eine Aufgabe der +zukünftigen Chemie.</p> + +<figure class="figcenter illowe8" id="illu_158"> + <img class="w100 padtop3" src="images/illu_158.jpg" alt="" data-role="presentation"> +</figure> + + +<hr class="full x-ebookmaker-drop"> + +<div class="eng"> + +<div class="bbox"> + +<p class="s2 center break-before"><b>Welt und Wissen-Bibliothek</b></p> + +</div> + +<div class="bbox"> + +<p class="center mbot1"><em class="gesperrt">Bis jetzt sind folgende Bände erschienen:</em></p> + +<ol class="dec mleft2"> + +<li><span class="s3">Illustrierte Himmelskunde</span><br> + <span class="s5 mleft2">von <em class="gesperrt">Felix Erber</em>.</span></li> + +<li><span class="s3">Entdeckungsreisen am Nord- und Südpol</span><br> + <span class="s5 mleft2">von <span class="antiqua">Dr.</span> + <em class="gesperrt">J. Wiese</em>.</span></li> + +<li><span class="s3">Das illustrierte Buch der Technik</span><br> + <span class="s5 mleft2">von <em class="gesperrt">Oskar Hoffmann</em>.</span></li> + +<li><span class="s3">Luftschiffahrt und Flugtechnik</span><br> + <span class="s5 mleft2">von <em class="gesperrt">A. V. von Frankenberg</em> und + <em class="gesperrt">Ludwigsdorff</em>.</span></li> + +<li><span class="s3">Asien, Land und Leute</span><br> + <span class="s5 mleft2">von <span class="antiqua">Dr.</span> + <em class="gesperrt">Alfred Berg</em>.</span></li> + +<li><span class="s3">Der Bau des menschlichen Körpers</span><br> + <span class="s5 mleft2">von <span class="antiqua">Dr.</span> + <em class="gesperrt">G. Zehden</em>.</span></li> + +<li><span class="s3">Illustrierte Tierkunde</span><br> + <span class="s5 mleft2">von <span class="antiqua">Dr.</span> + <em class="gesperrt">Heinz Welten</em>.</span></li> + +<li><span class="s3">Illustriertes Buch der Chemie</span><br> + <span class="s5 mleft2">von <span class="antiqua">Dr.</span> + <em class="gesperrt">Heinrich Wiesenthal</em>.</span></li> + +<li><span class="s3">Körper- und Schönheitspflege</span><br> + <span class="s5 mleft2">von <em class="gesperrt">Reinhold Gerling</em>.</span></li> + +<li><span class="s3">Afrika, Land und Leute</span><br> + <span class="s5 mleft2">von <span class="antiqua">Dr.</span> + <em class="gesperrt">Alfred Berg</em>.</span></li> + +<li><span class="s3">Streifzüge im Reiche der Physik</span><br> + <span class="s5 mleft2">von <em class="gesperrt">L. Wunder</em>.</span></li> + +<li><span class="s3">Bilder aus dem Leben der Pflanze</span><br> + <span class="s5 mleft2">von <span class="antiqua">Dr.</span> <em class="gesperrt">C. W. + Schmidt</em>.</span></li> + +</ol> + +<p class="center"><em class="gesperrt">Jeder Band ist abgeschlossen und reich +illustriert</em>.</p> + +</div> + +</div> + +<div style='text-align:center'>*** END OF THE PROJECT GUTENBERG EBOOK 75670 ***</div> +</body> +</html> + diff --git a/75670-h/images/abb01.jpg b/75670-h/images/abb01.jpg Binary files differnew file mode 100644 index 0000000..76d4eba --- /dev/null +++ b/75670-h/images/abb01.jpg diff --git a/75670-h/images/abb02.jpg b/75670-h/images/abb02.jpg Binary files differnew file mode 100644 index 0000000..d5b4f14 --- /dev/null +++ b/75670-h/images/abb02.jpg diff --git a/75670-h/images/abb03.jpg b/75670-h/images/abb03.jpg Binary files differnew file mode 100644 index 0000000..dcb767b --- /dev/null +++ b/75670-h/images/abb03.jpg diff --git a/75670-h/images/abb04.jpg b/75670-h/images/abb04.jpg Binary files differnew file mode 100644 index 0000000..27e59e2 --- /dev/null +++ b/75670-h/images/abb04.jpg diff --git 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