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Methodischer Leitfaden der

Chemie und Mineralogie

für höhere Mädchenschulen

sowie für den Anfangsunterricht in Studienanstalten von

und

Professor Dr. Wilhelm Lenin,

Direktor der Städtischen Realschule zu Braunschweig,

Professor Wilhelm Hriecke,

Oberlehrer an der Sophienschule und an den Realgymnanalkursen für Mädchen zu Hannover.

Mit 84 Abbildungen.

Berlin W. 57.

Verlag von Otto Salle.

1909.

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Vorwort.

Die „Ausführungsbestimmungen zudem Erlasse vom 18. August 1908 über die Neuordnung des höheren Müdchenschulwesens" setzen als Lehrziel in der Chemie: Kenntnis der wichtigsten Grundstoffe und ihrer Verbindungen, besonders der anorganischen, sowie Kenntnis der chemischen Gesetze. Darin ist ein sehr erfreulicher Fortschritt zu sehen gegenüber den Bestimmungen vom 31. Mai 1894, die nur forderten: eine durch Versuche vermittelte elementare Kenntnis der wichtigsten chemischen Naturvorgänge und Gesetze, besonders derer, die für das häusliche und das Verkehrsleben von Bedeutung sind und den Kulturfortschritt unserer Zeit bestimmen helfen. Durch die neuen Lehrpläne wird der Chemie erst eine ihrer Wichtigkeit und ihrem Bildungswerte entsprechende würdigere Behandlung im Unterrichte der höheren Mädchenschule zuteil, die sich schon darin ausspricht, daß der chemische Unterricht jetzt in den drei obersten Klassen erteilt werden soll, während er sich früher nur mit einer, höchstens zwei Klassen begnügen mußte. Wie im physikalischen, so soll auch im chemischen Unterricht der Versuch als Grundlage dienen, auch ist, wo es angeht, auf die eigene Erfahrung der Schülerinnen zurückzugreifen.

Diesen amtlichen Vorschriften entspricht der vorliegende Leitfaden in jeder Hinsicht. Unser Bestreben war darauf gerichtet, nur die wichtigsten Tatsachen aus der Chemie und Mineralogie durch einfache Versuche un Demonstrationen zu veranschaulichen, die Schülerin durch Beschreibung des von ihr selbst Wahrgenommenen mit chemischen Vorgängen vertraut zu machen und sie dann auf induktivem Wege ganz allmählich zur Erkenntnis der Naturgesetze hinüberzuleiten. Den meisten Abschnitten ist die Betrachtung eines Gegenstandes zugrunde gelegt, welcher der Schülerin nach vielen seiner Eigenschaften bereits aus dem alltäglichen Leben bekannt ist, z. B. Luft, Wasser, Eisen, Kochsalz, Stärke, Essig. Am Anfang ist alles Theoretische streng vermieden, und in den späteren Abschnitten ist die Theorie stets im Anschluß an die bereits gewonnene Erfahrung und soviel wie möglich als ein Ergebnis der letzteren

IV entwickelt. Ein wichtiges Mittel, um die Schülerin zu selbständigem Denken über die beobachteten Tatsachen anzuregen, bilden die chemischen Aufgaben, die mit besonderer Sorgfalt ausgewählt sind. Um ein Zusammenwirken des chemischen und des naturgeschichtlichen Unterrichts zu erleichtern, wurden auch die einfachsten Versuche über die Ernährung der Pflanzen mit aufgenommen. Ebenso ist den Forderungen der Gesundheitspsiege in bezug auf Ernährung, Kleidung und allgemeine Körperpflege durch vielfache Hinweise an allen geeigneten Stellen die sorgfältigste Rücksicht zuteil geworden.

Was die mineralogischen Unterweisungen anbetrifft, so erfüllt der vorliegende Leitfaden vollständig die Forderung der neuen Lehrpläne, daß einiges über Kristallformen, über die physikalischen Eigenschaften, die chemische Zusammensetzung, das Vorkommen und die geologische und technische Bedeutung besonders wichtiger Mineralien geboten werden soll, z. B. in den Abschnitten: Schwefel, Eisen, Kochsalz, Gips, Kohlensäure, Quarz und Feldspat.

Unser Leitfaden ist eine für die höheren Mädchenschulen bestimmte Sonderausgabe von Teil I (Unterstufe) des größer angelegten Werkes: Methodisches Lehrbuch der Chemie und Mineralogie für Realgymnasien und Ober-Realschulen von Prof. Dr. Wilhelm Levin (Verlag von Otto Salle in Berlin W. 57). Teil II (Oberstufe, Pensum der Ober-Sekunda und Prima) und Teil lll (Organische Chemie) dieses auch an den Realgymnasialkursen für Mädchen mehrfach eingeführten „Methodischen Lehrbuchs" schließen sich an unseren „Leitfaden" unmittelbar an und sind deshalb für den chemischen Unterricht in den Studienanstalten und den wissenschaftlichen Fortbildungsklassen der Lyzeen besonders geeignet.

Braunschweig und Hannover, im Februar 1909.

Die Verfasser.

Inhaltsverzeichnis.

in

16

29

37

44

54

Vorwort I Luft

Eigenschaften d. L. (1), Atmung u. Verbrennung (2), Verbrennung verschiedener Metalle (3), Verbrennung d. Eisens (4); Sauerstoff: Darstellung u. Eigenschaften (5), Aufbewahrung (6), Verbrennungen in Sauerstoff (7); Chemische Verbindungen u. Grundstoffe (8); Vorkommen u. Bedeutung d. Sauerstoffs (9); Stickstoff (10); Chemische Verbindungen u. Gemenge (11); Zusammensetzung d. Luft (12), Nebenbestandteile d. Luft (14); Chemie u. Physik (15).

II. Wasser

Vorkommen u. Eigenschaften d. W. (16); Beimengungen d. W. (17); W. als Lösungsmittel (18); Destillation d. W. (19); Kreislauf d. W. in der Natur (20;; weiches u. hartes W. (20); Fällungen (21); Trinkwasser (22i; Bedeutung d. W. (23); Zersetzung d W.; Wasserstoff (23); Eigenschaften d. Wasserstoffs (24); Bildung v. W. durch Verbrennung d. Wasserstoffs (26); Chemische Verwandtschaft (27); Knallgas (28).

III. Salzsäure

Eigenschaften d. S. (29); Darstellung d. S. (30); Zersetzung d. S., Chlor (31); Darstellung u. Eigenschaften d. Chlors (31); Chlorwasserstoff (34); Salze u. Säuren (35); Chlorwasser (35); Chlorkalk (36).

IV. Verbindungsgewicht, Atom, Molekül..........

Gesetz von der Erhaltung der Masse (37); Gesetz der festen Verhältnisse (37); Verbindungsgewicht, chemische Formel (38); Aufgaben (39); Atom u. Molekül (39); Übungen u. Ergänzungen (41); Wertigkeit (43).

V. Schwefel

Vorkommen d. S. (44); Eigenschaften u. Gewinnung d. S. (45); Schweflige Säure — Schwefeldioxyd (46); Schwefelsäure (47); Darstellung d. Schwefelsäure (48); Salze d. Schwefelsäure — Sulfate (49); Verbindungen d. Schwefels mit Metallen (50); Schwefelwasserstoff (51); Aufgaben (53).

VI. Eisen

Eigenschaften u. Arten d. E. (54); Chlorverbindungen d. E. (55); Sauerstoffverbindungen d. E. (55); Gesetz der vielfachen Verhältnisse (56); Eisenerze (57); Gewinnung des Eisens (58); Reduktion d. E., umkehrbare Reaktion (60); Chemisches Gleichgewicht (61); Vorkommen u. Bedeutung d. E. (61); Aufgaben (62).

VI

VII. Kochsalz

64

Vorkommen u. Gewinnung d. K. (64); Kristallform d. K. (66); Eigenst ästen d. K. (66); Zerlegung d. K., Natrium (67); Natronlauge, Ätznatron (68); Darstellung d. K. aus den Grundstoffen (69); Aufgaben (70); Basen, Säuren, Salze (71).

VIII. Gips

72

G. als Mineral (72); Eigenschaften u. Verwendung d. G. (73); Bestandteile d. G., Calciumverbindnngen (73); Formeln u. Aufgaben (75); Anhang: Baryumverbindungen (75).

IX. Kohlensäure

76

K. in d. Natur (76); Darstellung u. Eigenschaften d. K. (77)"; flüssige u feste K. (79); Kohlenstoff (80); Kohlensäure u. schweflige Säure (81); Kohlenoxyd (82); Kalkspat (83); Gebrannter Kalk, Mörtel, Zement (84); Magnesium (85); Aufgaben (86).

X. Holz, Kohle, Leuchtgas...............

Holzkohle (87); Steinkohle, Braunkohle, Torf (89); Leuchtgas (90); Sumpfgas (91); d. Flamme (92); Pottasche u. Soda (93); Seife (94); Kalium (95,; Aufgaben (96).

XL Salpetersäure, Ammoniak..............

Schießpulver (97); Salpeter (98); Verwendung d. S. (97); Bestandteile d S. (99); Salpetersäure (99); Salpetersäure Salze — Nitrate (100); Entstehung von Nitraten (101); Sprengstoffe (102); Oxyde d. Stickstoffs (102); Aufgaben (104); Ammoniak u. Salmiak (105); Salze d. Ammoniums (107).

87

97

XII. Phosphor

109

Eigenschaften d. P., Allotropie (109); Phosphorwasserstoff (110); Phosphorsäure (111); Phosphorsaure Salze — Phosphate (112); Aufgaben (113); Zündhölzer (114).

XIII. Quarz; Glas..................

Vorkommen d. Q. (114); Eigenschaften u. Verwendung d. Q. (115); Silicium u. seine Verbindungen (116); Glas (117); Flußspat (118); Aufgaben (119).

114

XIV. Feldspat

119

Verwitterung d. F. (119); Arten u. Eigenschaften d. Tones (120); Tonwaren (121); Zusammensetzung des Tones, Tonerde (122); Aluminium (123); Doppelverbindungen d. A. (124); Aufgaben (126).

XV.    Edelmetalle. — Legierungen . ............

Eigenschaften u. Verwendung d. E. (126); Vorkommen u. Gewinnung d E. (127'; Silbersalze, Photographie (128); Gold-u. Platinverbindungen (130); Aufgaben (130); Legierungen (131).

XVI.    Ernährung der Pflanzen..............

Assimilation (132); Atmung (133); Aufnahme von Stickstoff, Schwefel, Phosphor (136); Afchenbestandteile «137); Nährstoffe d. Bodens (138); Ausgaben (139).

126

XVII. Kohlehydrate..................

139

Vorkommen u. Eigenschaften d. Stärke (139); Gewinnung u. Verwendung d. Stärke (141); Dextrin, Gummi (141); Zellulose — Zellstoff (142); Verwendung der Zellulose, Papiersabrikation (143); Umwandlung der Starke in Zucker (141); Zuck.r: Vorkommen u. Arten (145); Rohrzucker (146); Zuckerjabrikation (147); Kohlehydrate (148).

XVIII. Gärung

149

Zerfall d. Zuckers durch Gärung (149); Alkohol (150); Hefe (151); Geistige Getränke (152); Brot (152); Äther (153).

XIX.    Organische Säuren................

Essig (154); Sa'ze d. Essigsäure (155); Fettsäuren (156); Weinsteinsäure (157); Äpselsäure, Zitronensäure, Oxalsäure (158); Gerbsäure (159); Formeln u. Ergänzungen: Alkvholreihe (159); Säuren u. Salze (Ester) (160).

XX.    Fette und Öle..................

154

162

Zusammensetzung der Fette (162); Eigenschaften u. Arten d. Fette (16 i); Verseifung d. Fette (164).

164

XXI. Kohlenwasserstoffe.................

Petroleum (164); Kohlenwasserstoffreihen (165); Kohlenwasserstoffe u. Alkohole (166); Anhang: Erzeugnisse d. Steinkohlenteers (166).

XXII. Harze

167

Terpentin (167); Ätherische Öle, Kampfer, Balsame (168); Kautschuk, Guttapercha, Schellack (169); Bernstein (170).

170

XXIII. Eiweißstoffe..................

Vogeleier (170); Blut (172); Fleisch (173), Milch (173); Pflanzen-eiweiß (174); Vorkommen u. Bedeutung d. Eiweißstoffe (176).

XXIV. Zusammenstellung und Einteilung der Grundstoffe . . . 177 Sachverzeichnis

.

I. Lust.

Eigenschaften der Luft.

§ 1.    1. Die Luft, die wir atmen, und in der wir uns bewegen,

umgibt die ganze Erde in Form einer Hülle, deren Höhe auf mehr als 300 km geschätzt wird. Diese Lufthülle wird die Atmosphäre genannt; ihre Dichte ist an der Erdoberfläche am größten und nimmt nach oben stetig ab.

2.    Die Luft ist ein farbloses Gas ohne Geruch und Geschmack.

3.    Im Zustande der Ruhe setzt sie unsern Bewegungen einen so geringen Widerstand entgegen, daß wir sie weder fühlen noch greifen können; sie ist demnach für unsere Sinne in der Regel nicht wahrnehmbar. Im Zustande der Bewegung jedoch macht sich die Luft namentlich unserm Gefühl als Luftzug, Wind oder Sturm bemerkbar; sie ist alsdann auch befähigt, große mechanische Wirkungen auszuüben, z. B. Windmühlen und Segelschiffe zu treiben, Bäume zu entwurzeln und die Meereswellen

zu erregen.

§ 2. Um weitere Eigenschaften der Luft kennen zu lernen, stellen wir einige Versuche an:

1. Eine Glasflasche (Fig. 1) ist durch einen doppelt durchbohrten Kork verschlossen, in dem die eine Öffnung mit einem Trichterrohr, die andere mit einer rechtwinklig gebogenen Glasröhre versehen ist. Versuchen wir, Wasser durch das Trichterrohr in die Flasche einzugießen, so gelingt das nicht, solange die rechtwinklig gebogene Röhre verschlossen gehalten wird. Erst wenn diese geöffnet wird und dadurch die Luft Gelegenheit findet zu entweichen, bringt das Wasser ein. Die Luft widersetzt sich dem Eindringen eines fremden Körpers, falls sie sich in einem geschlossenen Raume befindet: sie ist undurchdringlich.

Levin und Briecke, Chemie.

2.    Einen breiten Kork mit senkrecht aufgesetztem Papiersegel lassen wir auf Wasser schwimmen (Fig. 2) und setzen eine oben geschlossene Glasglocke

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Figur 2.

darüber. Mit dem Kork sinkt die Oberfläche des Wassers innerhalb der Glocke, sobald wir letztere Hinabdrücken, aber sie steigt wieder, wenn wir die Glocke oben öffnen (Undurchdringlichkeit). Wird nun die Glocke wieder geschlossen und etwas gehoben, so steigt das Wasser in ihr bis über die Höhe des äußeren Wassers. Dieses außerhalb der Glocke befindliche Wasser erleidet also von der darüber befindlichen Luftmasse einen Druck: die Luft besitzt Gewicht. 1 cbm Suft toiegt etwa 1,3kg; der Luftdruck betrügt am Meeresspiegel auf 1 qcm ungefähr 1 kg.

3.    Erhitzen wir Luft in einer Kochflasche, die mit einem unter Wasser endenden Gasableitungsrohre versehen ist, so sehen wir Luftblasen in großer Anzahl aus dem Rohre entweichen. Der Raum in der Kochflasche ist demnach für die erwärmte Luft viel zu klein: die Luft zeigt das Bestreben, sich stark auszudehnen, sobald sie erwärmt wird.

Atmung, Verbrennung.

§ 3. 1. Nicht nur die Menschen, sondern auch fast alle Tiere und Pflanzen bedürfen der Luft zum Atmen. Schließt man eines dieser Wesen von der Luft gänzlich ab, so tritt dessen Tod durch Erstickung ein.

2. Auch zur Verbrennung ist die Luft erforderlich. Überdecken wir eine brennende Kerze oder Spirituslampe mit einer Glasglocke, oder verschließen wir dm Zylinder einer brennenden Petroleumlampe oben durch eine Metallplatte, so erlischt in jedem Falle die Flamme, weil ihr die Luft entzogen wird. Vergrößern wir dagegen den Luftzutritt zu einer Flamme durch ein Gebläse, so wird die Verbrennung außerordentlich gesteigert. In einem Regulierofen richtet sich die Schnelligkeit der Verbrennung nach der Menge der zutretenden Luft.

§ 4.    1. Bei der Verbrennung des Holzes, des Torfes und der Kohle

hinterbleibt eine Asche, die bedeutend leichter ist als die verbrannte Masse. Stearin, Wachs, Benzin, Petroleum und Spiritus verbrennen, ohne überhaupt einen Rest zu hinterlassen. Bei der Verbrennung des Phosphors bilden sich weiße, bei der des Schwefels bläuliche Dämpfe, ohne daß ein Rückstand bleibt. Demnach scheinen die genannten Stoffe bei ihrer Verbrennung stets einen Gewichtsverlust zu erleiden.

Dabei ist aber zu bedenken, daß durch die Verbrennung des Holzes, des Torfes und der Kohle im Ofen gasförmige Stoffe gebildet werden, die als Rauch durch den Schornstein entweichen, und daß auch durch die Verbrennung von Stearin, Spiritus u. s. w. Gase entstehen, die uns nur deshalb nicht auffallen, weil sie färb- und geruchlos sind.

2. Das Ätznatron, ein fester, weißer Stoff, besitzt die Fähigkeit, alle gasförmigen Produkte der Verbrennung einer Kerze aufzusaugen und zurückzuhalten.

Befestigen wir über der einen Schale einerWage einenLampen-zylinder, dessen oberer Teil mit Stücken von rohem Ätznatron gefüllt ist, und stellen unter den Zylinder eine kurze Wachsoder Stearinkerze, die wir entzünden, so senkt sich nach kurzer Zeit Die Wagschale, auf der die Verbrennung stattfindet (Fig. PB 3). Daraus ersehen wir ,daß die Verbrennungspro-dukteder Kerze schwerer sindals der verbrannteStoff.

Hat aber dieser Stoff bei seiner Verbrennung eine Gewichtszunahme erfahren, so muß er einen andern Stoff aufgenommen haben, der nur der Luft entstammen kann.

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Figur 3.

Verbrennung verschiedener Metalle.

§ 5. Um genau zu erkennen, welchen Einfluß die Luft auf einen brennenden Körper ausübt, müssen wir zunächst noch die Verbrennung verschiedener Metalle beobachten.

1.    Ein Streifen des Metalles Magnesium verbrennt, wenn wir ihn an einer Gasflamme anzünden, mit Heller, weißer Flamme zu einem weißen Pulver, das wir Magnesiumasche nennen wollen (gebrannte Magnesia!).

2.    Zink, am besten Drehspäne, mit einer Zange in die Flamme gehalten, verbrennt mit bläulicher Flamme zu lockerer Zinkasche, die in der Hitze gelb, nach dem Erkalten weiß ist.

3.    Schmelzen wir etwas Blei in einem eisernen Löffel, so bildet sich an seiner Oberfläche (infolge einer schwachen Verbrennung ohne Flammenerscheinung) eine Schicht gelber Bleiasche (Bleiglätte).

4.    Wird Antimon auf Kohle vor dem Lötrohr geschmolzen, so bildet sich in seiner Umgebung auf der Kohle ein Anflug von weißer Antimonasche. Lassen wir das stark erhitzte geschmolzene Antimon auf die Tischplatte hinabfallen, so zerteilt es sich in viele kleine Kugeln, die strahlenförmig anseinanderlaufen und dabei lange Streifen von Antimonasche hinter sich zurücklassen.

5.    Quecksilber bleibt beim Erwärmen an der Luft anfangs unverändert, bildet jedoch, wenn es in einer Kochflasche, deren Hals durch eine aufgesetzte offene Glasröhre verlängert ist, mehrere Tage lang bis zum Sieden erhitzt wird, auf seiner Oberfläche eine Schicht von roter, pulveriger Quecksilberasche.

Verbrennung des Eisens.

§ 6.    1. Daß auch das Eisen verbrannt werden kann, erkennt man.

an eisernen Ofenrosten und Herdplatten, die durch langjährigen Gebrauch brüchig werden, indem das Metall nach und nach in Eisenasche übergeht.

Ferner ist beim Schmieden auf dem glühenden Eisen die Bildung einer abblätternden schwarzen Aschenschicht zu bemerken.

Halten wir eine blanke Messerklinge in eine Gasflamme, so bedeckt sie sich mit einer sehr feinen Schicht von dunkler Eisenasche.

Streuen wir Eisenpulver in eine wagerecht gerichtete Gasflamme, so flndet unter Funkensprühen eine lebhafte Verbrennung des Eisens statt.

2. Erhitzen wir Eisenpulver in einem geschlossenen Porzellantiegel, so bleibt es fast schwarz, weil es bei dem ungenügenden Luftzutritt nur sehr unvollständig verbrennt. Schütten wir dann das Eisenpulver auf ein nach unten frei liegendes Drahtnetz, so erglüht es; fällt das Pulver infolge Erschütterung des Drahtnetzes frei durch die Luft hinab, so verbrennt es schnell und vollständig zu Eisenasche. Also ist auch die Verbrennung des Eisens vom Zutritt der Luft vollkommen abhängig.

3. Über der einen Schale einer Wage befestigen mir einen kräftigen Hufeisenmagneten und lassen ihn so viel Eisenpulver anziehen, wie er zu tragen vermag (Fig. 4).

Figur 4.

Nachdem das Gleichgewicht hergestellt ist, wird das Eisenpulver entzündet. Während nun das am Magneten hängende Metall zu blauschwarzer Eisenasche verglimmt, beobachten wir, daß es eine Gewichtszunahme erfährt: auch das Eisen nimmt bei seiner Verbrennung einen Stoff aus der Luft auf. Das Gleiche findet bei der Ver-1 brennung der übrigen Metalle statt.

Sauerstoff: Darstellung, Eigenschaften.

§ 7. 1. Wir müssen nun versuchen, den Stoff, den die Metalle bei der Verbrennung aus der Luft aufgenommen haben, wiederzugewinnen ; das ist möglich durch Zersetzung einer der Metallaschen.

Erhitzen wir die bei der Verbrennung des Quecksilbers entstehende rote Quecksilberasche in einer knieförmig gebogenen Röhre ausschwerschmelzbarem Glase recht stark (Fig. 5), wobei sie sich fast schwarz färbt, so zerfällt die Asche in metallisches Quecksilber, das sich in der vorgelegten Glaskugel an-

sammelt, und in den gasförmigen, farblosen und geruchlosen Sauerstoff, der in einem Glaszylinder über Wasser aufgefangen wird (vgl. Fig. 13).

2. Ein glimmender Holzspan, der in diesen mit Sauerstoff gefüllten Zylinder eingeführt wird, beginnt mit lebhafter Flamme zu brennen: der Sauerstoff besitzt die Fähigkeit, die Verbrennung außerordentlich zu befördern. Die Entflammung des glimmenden Spanes können wir mit derselben Sauerstoffmenge oft wiederholen; sie gelingt noch, selbst wenn der Zylinder einige Zeit offen gestanden hat: der Sauerstoff ist schwerer als die Luft.

§ 8. Da die Sauerstoffdarstellung aus Quecksilberoxyd nicht sehr ergiebig ist, so benutzt man zur Gewinnung größerer Mengen das chlorsaure Kalium, einen weißen, kochsalzähnlichen Stoff, der häufig bei Halsentzündungen zum Gurgeln, in neuerer Zeit auch zur Bereitung von Mund-und Zahnwasser gebraucht wird; es darf aber nicht hinuntergeschluckt werden, da es giftig ist. Erhitzen wir in einem Probiergläschen eine kleine Menge dieses Stoffes bis zum Schmelzen und Sieden, so entweicht dabei ein Gas, das an der Entflammung eines eingetauchten Spanes als

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Sauerstoff erkannt wird. — Beim Erhitzen großer Mengen des genannten Salzes setzt man Braunstein oder Sand hinzu, um den Sauerstoff schon bei mäßiger Temperatur zu erhalten.

Aufbewahrung des Sauerstoffs.

§ 9. Brauchen wir größere Mengen von Sauerstoff, so sammeln wir das entwickelte Gas in einem Gasometer (Fig. 6) an. Dieser besteht aus den beiden Behältern A und B, die durch die Röhren a und b verbunden sind. Wir füllen den Behälter B mit Wasser und lassen darauf den Sauerstoff durch die Öffnung d eintreten, aus der gleichzeitig ebensoviel Wasser entweicht.

Das Standrohr f zeigt uns, wie weit das Wasser in b bereits durch Sauerstoff verdrängt ist. Sobald die Entwickelung beendet ist, schließen wir die Öffnung d und können nun das Gas entweder bei e austreten lassen, um es in einer Wanne über Wasser aufzufangen, oder durch die Röhre b, indem wir den Behälter A als Wasserwanne benutzen. In beiden Fällen muß von A wieder Wasser in den Behälter B eingeführt werden, und zwar geschieht dieses durch die Röhre a, die bis zum Boden von B hinabreicht. — Bei manchen Gasometern (vergl. Fig. 7) fehlt der obere Behälter, bei ihnen muß die Einflußröhre (a) mit der Wasserleitung verbunden werden.

Noch bequemer ist die Aufbewahrung von Sauerstoff in stark zusammengedrücktem Zustande in Stahlflaschen. In diese wird er durch starken Druck hineingepreßt, so daß er nur den hundertsten Teil seines gewöhnlichen Raumes einnimmt.

Verbrennungen in Sauerstoff.

§ 10. 1. Vom Gasometer (oder von der Stahlflasche) aus füllen wir eine geräumige Glasflasche (vergl. Fig. 1) mit Sauerstoff und führen in dieselbe ein spiralförmig gewundenes Stück Blumendraht (Eisen) ein, an dessen Ende wir etwas Zunder befestigen, der zum Glimmen gebracht wird; statt des Drahtes können wir auch eine aus Eisen (Stahl) bestehende Uhrfeder verwenden, die zuvor durch Ausglühen geradlinig gestreckt ist. Der glimmende Zunder bringt das Eisen zur Entzündung, und dieses verbrennt unter lebhaftem Funkensprühen und unter Entwickelung großer Hitze zu einer schmelzbaren, schwarzen Eisenasche, die auf den Boden der Flasche hinabtropft und diesen zersprengt, falls er nicht mit etwas Wasser bedeckt ist.

2.    In eine zweite mit Sauerstoff gefüllte Flasche führen wir mittels eines kleinen, an einem langen Drahtstiel befestigten Blechlöffels etwas brennenden Schwefel ein; wir können auch einen brennenden Schwefelfaden in die Flasche hängen. Der Schwefel verbrennt mit schönem, blauem Lichte unter Entwickelung eines stechend riechenden Dampfes.

3.    Einen wie vorhin benutzten Löffel, in den wir ein Stückchen Phosphor von der Größe einer halben Erbse legten, halten wir in ein Gefäß mit Sauerstoff. Berühren wir den Phosphor mit der erwärmten Spitze eines Drahtes oder Glasstabes, so entzündet er sich und verbrennt mit blendend hellem, weißem Glanze unter Bildung weißer Dämpfe. (Phosphor ist giftig, daher Vorsicht!)

4. Etwas glühende Holzkohle wird in Sauerstoff eingeführt; sie verbrennt unter lebhaftem Funkensprühen, während sie in der Luft nur glüht, d. h. ohne Flamme brennt, wie wir das beim Heizen von Plätteisen beobachten können.

Aus allen diesen Versuchen erkennen wir, daß die Verbrennung in Sauerstoff mit besonderer Lebhaftigkeit unter starker Licht- und Wärmeentwickelung vor sich geht.

Chemische Verbindungen und Grundstoffe.

§ 11.    1. Alle bislang von uns beobachteten Verbrennungen

bestehen in einer Vereinigung mit Sauerstoff in der Weise, daß chemische Verbindungen der verbrennenden Stoffe mit dem Sauerstoff gebildet werden. Magnesiumasche ist eine chemische Verbindung des Magnesiums mit Sauerstoff, Ziukasche eine chemische Verbindung des Zinks mit Sauerstoff u. s. w.

Der Sauerstoff wurde früher mit einem lateinischen Namen als Oxygenivim bezeichnet, dementsprechend wird der Vorgang der Vereinigung des Sauerstoffs mit einem andern Stoffe eine Oxydation genannt; oxydieren heißt: mit Sauerstoff verbinden, verbrennen. Diese Verbrennung braucht nicht immer unter Feuererscheinung und merkbarer Erwärmung vor sich zu gehen, man nennt sie dann eine langsame Oxydation, wie z. B. das Oxydieren von Metallen an feuchter Luft (das sog. Anlaufen). Jedes aus einer Oxydation hervorgehende Erzeugnis, das also eine chemische Verbindung mit Sauerstoff darstellt, wird ein Oxyd genannt. Demnach bedeutet ein Oxyd einen verbrannten, d. h. mit Sauerstoff verbundenen Körper. Die Aschen, die durch die Verbrennung der Metalle Magnesium, Blei, Antimon, Quecksilber und Eisen gebildet werden, nennt man Magncsinmoxyd, Zinkoxyd, Bleioxyd, Antimonoxyd, Qnecksilbcroxyd und Eisenoxyd¹).

2. Alle chemischen Verbindungen stimmen darin überein, daß sie aus mehreren verschiedenartigen Stoffen gebildet und umgekehrt auch in verschiedenartige Bestandteile zerlegt werden können, wie wir das z. B. an dem Quecksilberoxyd gesehen haben.

Im Gegensatz zu ihnen gibt es eine Anzahl (70 bis 80) Stoffe, deren Zerlegung in verschiedenartige Bestandteile bislang niemals gelungen

ist; diese bezeichnet man als Grundstoffe oder Elemente. Zn letzteren gehören: das Magnesium, das Zink, das Blei, das Antimon, das Quecksilber, das Eisen, der Sauerstoff, der Schwefel und der Phosphor.

Die sogenannten vier Elemente, Feuer, Wasser, Luft und Erde sind keine Grundstoffe, wie wir später noch deutlich erkennen werden.

Vorkommen und Bedeutung des Sauerstoffs.

§ 12. 1. Von allen Grundstoffen kommt der Sauerstoff in dem uns zugänglichen Teile des Weltalls am häufigsten vor. Die gesamte feste Erdrinde besteht etwa zur Hälfte ihres Gewichtes aus chemisch gebundenem Sauerstoff. Außerdem bildet er, ebenfalls in gebundenem Zustande, einen wesentlichen Bestandteil des Körpers der lebenden Wesen.

2. Wir haben gesehen, daß der Sauerstoff derjenige Bestandteil der Luft ist, der die Verbrennung unterhält und, wenn er in reinem Zustande zugegen ist, besonders lebhaft macht; man hat ihn deshalb auch Feuerluft genannt.

Nun ist er aber auch für das Leben der Menschen und Tiere von größter Wichtigkeit. Kommen wir in einen geschlossenen Raum, in dem längere Zeit hindurch viele Menschen sich aufgehalten haben, so fällt uns das Atmen schwer, weil in dem Raume Mangel an Sauerstoff herrscht. In einem Raume, dem der Sauerstoff fehlt, müssen lebende Wesen ersticken. Darum bezeichnet man diesen wichtigen Stoff auch als Lebenslust. Ein erwachsener Mensch verbraucht täglich etwa 1 kg Sauerstoff.

Bei der Atmung nehmen wir den Sauerstoff in die unendlich vielen kleinen Lungenbläschen auf, die von äußerst feinen Blutgefäßen umsponnen sind. Innerhalb dieser Blutgefäße, durch deren Wandung der Sauerstoff hindurch dringt, findet nun eine Oxydation der vom Körper abgeschiedenen unbrauchbaren Stoffe statt. Der Sauerstoff reinigt also das Blut durch eine Verbrennung, deren Produkte, Kohlensäure und Wasserdampf, wieder ausgeatmet werden. Durch diese Verbrennung wird aber gleichzeitig die Körperwärme hervorgebracht. Wir sehen daraus, wie ungeheuer wichtig es für unsere Gesundheit ist, daß wir reine, sauerstoffreiche Luft einatmen. (Lüftung der Zimmer, besonders der Schul- und Schlafzimmer, öfterer Aufenthalt in freier Luft, z. B. während des Sommers im Walde und auf Bergen.)

Stickstoff.

H 13. Um zu erfahren, was außer dem Sauerstoff in der Luft enthalten ist, können wir einer abgeschlosfenen Luftmenge allen Sauerstoff entziehen und beobachten, was hinterbleiben wird.

Wir gießen Spiritus, einen leicht brennbaren Stoff, in eine kleine Porzellanschale, die in einer Glaswanne auf Wasser schwimmt, darauf entzünden wir ihn und überdecken die Schale durch eine mit Stöpsel versehene Glasglocke (vergl. Fig. 2). Durch die Verbrennung wird der Sauerstoff der Luft unter der Glocke verbraucht, dementsprechend dringt Wasser von unten ein. Öffnen wir nun die Glocke oben und führen einen brennenden Span oder eine brennende Kerze hinein, so erlischt die Flamme. Das Hinterbliebene Gas besteht im wesentlichen aus einem farb-und geruchlosen Grund st off, der die Verbrennung nicht unterhält und deshalb Stickstoff genannt wird.

Auch die Atmung wird durch den Stickstoff verhindert; lebende Wesen ersticken in ihm, aber nicht, weil er giftig ist oder die Atemwerkzeuge zerstört, sondern aus Mangel an Sauerstoff.

§ 14. 1. Reiner erhalten wir den Stickstoff durch die Verbrennung eines Metalles, indem wir z. B. eine mit eisernen Nägeln gefüllte eiserne Röhre in einem Gasofen zum Glühen erhitzen und Luft von einem Gasometer aus langsam hindurchleiten (Fig. 7). Das Eisen zieht in

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Figur 7.

der Glühhitze den Sauerstoff der Luft an sich und bildet mit ihm ein nichtflüchtiges Verbrennungsprodukt, die Eisenasche. Zwischen dem Gasometer und der eisernen Röhre ist eine mit Schwefelsäure gefüllte Wasch-flasche eingeschaltet, die einerseits den Zweck hat, die hindurchgehenden

Luftblasen zu trocknen und andererseits uns ermöglicht, die Geschwindigkeit des über die Nägel gehenden Luftstromes zu beobachten und sie demgemäß zu regeln.

2.    Lassen wir einen mit Stickstoff gefüllten Glaszylinder einige Zeit offen an der Luft stehen und führen dann erst einen brennenden Span hinein, so erlischt die Flamme nicht. Der Stickstoff ist entwichen: er ist leichter als die Luft.

3.    Der Stickstoff ist für unsere Ernährung von größter Bedeutung, weil er in allen fleischbildenden Nahrungsmitteln, wie z. B. im Fleische und Blute der Tiere, in den Samen der Hülsenfrüchte und des Getreides, enthalten ist.

Chemische Verbindungen und Gemenge.

§ 15.    1. In jeder chemischen Verbindung sind die Bestandteile so

innig miteinander vereinigt, daß ihre ursprünglichen Eigenschaften gar nicht wiederzuerkennen sind. So bildet sich z. B. aus dem farblosen, gasförmigen Sauerstoff und dem weißen, flüssigen Quecksilber, wenn sie miteinander eine Verbindung eingehen, das rote, feste Quecksilberoxyd.

2. Sauerstoff und Stickstoff sind in der Luft nicht zu einer chemischen Verbindung vereinigt, sondern sie bilden ein Gemenge. Die Luft nimmt nämlich eine Mittelstellung ein zwischen dem Sauerstoff, der schwerer ist und die Verbrennung befördert, und dem Stickstoff, der leichter ist und die Verbrennung verhindert. Ferner ist die Luft ebenso wie Sauerstoff und Stickstoff gasförmig, farblos und geruchlos; sie weist demnach viele Ähnlichkeiten mit diesen ihren beiden Bestandteilen auf, und daraus ist zu schließen, daß diese nicht cheniisch verbunden, sondern nur locker miteinander vereinigt, d. h. gemengt sind.

§ 16.    1. Um den Unterschied zwischen einem Gemenge und einer

chemischen Verbindung noch deutlicher zu erkennen, mischen wir in einem Porzellanmörser etwas fein gepulvertes Eisen und fein gepulverten Schwefel so innig miteinander, daß sie eine für das Auge gleichmäßig graue Masse, also scheinbar einen einzigen Stofs bilden.

Betrachten wir eine kleine Menge dieser Mischung auf einer Glasplatte durch das Mikroskop, so sehen wir beide Stoffe deutlich getrennt nebeneinander liegen.

Ein Magnet zieht das Eisen aus dem Gemisch, den Schwefel nicht. Bringen wir ein wenig von der Mischung in ein Probiergläschen und gießen etwas Salzsäure darauf, so löst die Säure das Eisen unter Aufbrausen, den Schwefel dagegen nicht. Eisen und Schwefel bilden in diesem Zustande ein Gemenge.

2. Wir erhitzen die Mischung aus Eisen- und Schwefelpulver in einem Probiergläschen, bis sie anfängt zu glühen, und nehmen die Flamme fort; die Glut pflanzt sich dann von selbst durch die ganze Masse fort, wobei der etwa überschüssige Schwefel verbrennt. Nach der Abkühlung haben wir einen ganz neuen, metallisch aussehenden Stoff gewonnen.

Wird dieser fein gepulvert und unter dem Mikroskop betrachtet, so können wir nur einen Stoff erblicken, weder Eisen noch Schwefel sind zu unterscheiden.

Der Magnet zieht das Pulver nicht an.

In Salzsäure löst es sich ganz auf unter Entwicklung eines übelriechenden Gases.

Die unter der Einwirkung der Wärme aus Eisen und Schwefel entstandene Masse, Schwefeleisen genannt, ist eine chemische Verbindung.

Eine chemische Verbindung besitzt ganz andere Eigenschaften als die Grundstoffe, aus denen sie zusammengesetzt ist; ein Gemenge dagegen ist seinen Bestandteilen ähnlich.

Zusammensetzung der Luft.

§ 17.    1. Sauerstoff und Stickstoff sind die Hauptbestandteile

der Luft. Neben ihnen ist in unbedeutender Menge noch ein dritter gasförmiger Grundstoff, das Argon, in der Luft vorhanden; dieser ist dem Stickstoff so ähnlich, daß er bis vor wenigen Jahren gar nicht von letzterem unterschieden werden konnte. Auch Wasserdampf und Kohlensäure, sowie noch andere gasförmige Stoffe kommen stets in der Luft vor, aber ebenfalls in verhältnismäßig geringer Menge, so daß wir sie bei der folgenden Betrachtung zunächst unberücksichtigt lassen dürfen.

2. Um das Mengenverhältnis unter den Bestandteilen der Luft zu ermitteln, legen wir einige Stückchen Phosphor in eine auf Wasser schwimmende Porzellanschale und stellen eine oben offene Glasglocke darüber (Fig. 8). Alsdann entzünden wir den Phosphor mittels eines an einem Ende erwärmten Glasstabes und verschließen die Glocke sofort durch einen Kautschukstöpsel. Eine durch die Verbrennung entstehende Verbindung von Phosphor und Sauerstoff macht sich in Form von dichten, weißen Nebeln bemerkbar, löst sich aber alsbald im Wasser

vollkommen, so daß die von unten in die Glocke eindringende Wassermenge gleich der Menge des ursprünglich vorhandenen Sauerstoffs ist.

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Figur 8.

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Figur 9.

Nach etwa 15 Minuten ist etwas mehr als ein Fünftel der ursprünglichen Luftmenge durch Wasser verdrängt, also enthält die Luft reichlich ein Fünftel ihres Volumens an Sauerstoff.

Noch genauer erkennen wir die Zusammensetzung der f Luft bei Anwendung einer "'Hi langen, mit Zentimeterteilung versehenen, einseitig geschlossenen Glasröhre (Fig. 9), in deren oberstem Teile mehrere erbsengroßeStückePhosphordurch einen oben spiralförmig gewundenen Draht festgehalten werden. Der Phosphor wird nicht entzündet; trotzdem verbindet er sich allmählich mit dem Sauerstoff der Luft unter Bildung der weißen Nebel, die sich im Wasser lösen, so daß dieses von unten her in die Röhre ehr dringt. Nach etwa 3 Tagen sehen wir, daß der Stand des eingedrungenen Wassers sich nicht mehr ändert. Die Länge der Röhre betrage 81 cm, eingetreten sei eine Wassersäule von 17 cm Höhe. Mithin ergibt sich der Sauerstoffgehalt der Luft aus der Proportion 81:17 — 100: x; er beträgt also 21 ®/o, so daß für Stickstoff und die geringfügigen Nebenbestandteile 79 °/₀ übrig bleiben.

Dieses Raumverhältnis unter den Bestandteilen der Luft ist an allen Orten der Erdoberfläche und in jeder beliebigen Höhe über dem Meeresspiegel stets das gleiche.

Dem Gewichte nach macht der Sauerstoff 23 °/o der Atmosphäre aus, während auf den Stickstoff einschließlich der Nebenbestandteile 77 °/o entfallen.

Nebenbestandteile der Luft.

§ 18.    1. Sind Sauerstoff und Stickstoff wesentliche Teile der

atmosphärischen Luft, so ist der Wasserdampf, der sich durch Verdunstung des auf und in der Erde sowie in den lebenden Wesen enthaltenen Wassers bildet, ebenfalls als ein unentbehrlicher Bestandteil zu bezeichnen. In seiner Dampf- oder Dunstform ist er nicht sichtbar, er wird es jedoch, wenn er durch Abkühlung in die Nebelform übergeht, die wir auch beim kochenden Wasser sehen.

Der Wassergehalt der Luft ist je nach Wärmegrad und Örtlichkeit sehr verschieden. Bei 0° kann 1 cbm Luft 5 g Wasserdampf fassen, bei 30° schon 45 g. In Küstengebieten ist die Luft naturgemäß feuchter als als mitten im Lande; sehr trocken ist sie in Steppen- und Wüstengegenden. In der Regel ist die wärmere Luft auch die feuchtere, obwohl wir das nicht immer durch unser Gefühl feststellen können.

2.    Ungeheuer wichtig für die lebenden Wesen ist der Wasserdampf-gehalt der Luft, ohne den gar kein Leben auf der Erde möglich ist. Sehr trockene Luft ist für den Körper nachteilig, weil sie ihm Feuchtigkeit entzieht. Deshalb ist längerer Aufenthalt in Zimmern, die Luftheizung besitzen, schädlich, wenn nicht durch Verdunsten von Wasser die Luft verbessert wird. Sehr wasserreiche Luft ist jedoch dem Körper ebenfalls

. nicht zuträglich, wenn auch nicht in dem Grade wie sehr trockene. Viel mehr als durch die Wärme wird unser Behagen oder Unbehagen durch die Feuchtigkeit der Luft bestimmt.

3.    Wenn viele Menschen sich in einem geschlossenen Raume befinden, wird die Luft feucht dadurch, daß die Menschen viel Wasserdampf durch Lungen und Haut ausdünsten, der als „Beschlag" an den Fenstern sichtbar wird. Im Laufe eines Tages kann ein erwachsener Mensch etwa 9 g Wasserdampf ausscheiden.

4.    Zum Nachweise für das Vorhandensein von Wasserdampf in der Luft setzen wir etwas Chlorcalcium oder Pottasche der Luft aus, zwei Stoffe, die durch Aufnahme des Wasserdampfes feucht werden und schließlich, wenn sie lange genug an der Luft gelegen haben, vollständig zerfließen, da sie von dem aufgenommenen Wasser aufgelöst werden.

§ 19.    1. Von den übrigen Nebenbestandteilen wollen wir vorläufig noch die Kohlensäure erwähnen, von der die Luft 0,03 bis 0,06 °/₀ enthält. Der Kohlensäuregehalt ist nicht gleichmäßig, er wechselt je nach der Örtlichkeit sowie nach Tages- und Jahreszeiten. In Industrie-gegenden enthält die Luft mehr Kohlensäure als anderswo, im Winter mehr als int Sommer, in der Nacht mehr als am Tage. Der Aufenthalt in schlecht gelüfteten oder in geschlossenen Räumen wird wegen des höheren Kohlensäuregehaltes auf die Dauer unbehaglich. Enthält die Luft mehr als 0,06 °/₀ Kohlensäure, so ist sie für die Atmung ungeeignet.

2. Außerdem wird die Luft noch durch den Staub, sowie durch eine Menge von verschiedenartigen sehr kleinen Tieren und Pflanzen und deren Keime verunreinigt, die als Überträger ansteckender Krankheiten für den Menschen gefährlich sind.

Chemie und Physik.

§ 20.    1. Die Beobachtung der Luft hat uns Gelegenheit geboten,

eine Reihe von Grundstoffen und chemischen Verbindungen kennen zu lernen. Die Wissenschaft, die die Eigenschaften der einzelnen Grundstoffe und Verbindungen erforscht uitd die Gesetze ermittelt, nach denen die Vereinigung der Grundstoffe sowie die Zersetzung der Verbindungen erfolgt, ist die Chemie.

2.    Die Chemie gehört zu den Naturwissenschaften. Bei der Betrachtung der Natur können zwei verschiedene Gesichtspunkte maßgebend sein. Entweder können wir die Gegenstände, die uns umgeben, hauptsächlich nach ihren Formen und nach der Gliederung ihrer einzelnen Teile beurteilen und unterscheiden, oder wir können die Naturkörper prüfen bezüglich der Veränderungen, deren sie fähig sind, und bezüglich der Einwirkungen, die sie aufeinander ausüben. Im ersteren Falle werden wir zur Naturbeschreibung geführt, die sich aus den drei Gebieten der Tier-, Pflanzen- und Steinkundc zusammensetzt, im letzteren Falle gelangen wir zur Naturlehre, die die beiden Wissenschaften Physik und Chemie umfaßt.

3.    Obwohl Physik und Chemie nahe verwandte Wissensgebiete sind, besteht doch zwischen einem physikalischen und einem chemischen Vorgänge ein deutlicher Unterschied. Erhitzen wir einen Platin- oder Silberdraht in einer Gasflamme, so wird er glühend und dehnt sich aus. Dieser Vorgang ist ein physikalischer; von den Eigenschaften der beiden Metalle werden einige verändert, aber der Stoff bleibt derselbe. Bringen wir dagegen einen Magnesiumdraht in eine Flamme, so findet ein chemischer Vorgang statt; sämtliche Eigenschaften des Magnesiums werden vernichtet, der Stoff erleidet eine Umwandlung, indem ein neuer Stoff, das Magnesiumoxyd, aus ihm hervorgeht.

Macht man einen Eisenstab magnetisch, so erhält er eine neue Eigenschaft, besteht aber nach wie vor aus demselben Stoff; der Vorgang ist ein physikalischer. Erhitzt man aber Quecksilberoxyd, so erleidet dieses eine Stoffumwandlung, denn aus ihm gehen zwei neue Stoffe mit ganz anderen Eigenschaften hervor; der Vorgang ist ein cheniischer.

Demnach können wir das Gebiet der chemischen Wissenschaft folgendermaßen umgrenzen:

Die Chemie ist der Teil der Naturlehre, der sich mit Vorgängen beschäftigt, bei denen eine Stoffuinwandlung stattfindet.

II. Wasser.

Vorkommen und Eigenschaften des Wassers.

§ 21.    1. Das Waffcr ist in festem, flüssigem und gasförmigem

Zustande in der Natur sehr verbreitet. In fester Form bedeckt es als Eis die Polargegenden und als Schnee die Firnfelder der Hochgebirge, von letzteren aus sinkt es als Gletschereis allmählich zu Tale. Flüssiges Wasser erfüllt die fünf Weltmeere, die dreiundsiebzig Hundertstel der gesamten Erdoberfläche bedecken, ferner findet es sich als Grundwasser im Erdboden, aus dem es als Quell-, Fluß- und Seewasser zutage

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Figur 10.

tritt. Im Tier- und Pflanzenkörper bildet es einen der wichtigsten Bestandteile. In Gasform ist etwas Wasser in wechselnder Menge als Wasserdampf in der Lust überall unsichtbar vorhanden (vergl. § 18); in Form kleiner Bläschen bildet es die Wolken und den Nebel; als Regen fällt es zur Erde, als Tau und Reif scheidet es sich in klaren Nächten aus der Luft ab.

2. Wasser und Eis erscheinen in kleinen Mengen farblos, in sehr großen Massen dagegen meergrün bis blau. Wasser gefriert bei 0° und siedet bei 100° C. Bei -s- 4° hat es seine größte Dichte. Es dient als Einheit des spezifischen Gewichtes; Eis hat das spez. Gew. 0,917, da sich das Wasser beim Gefrieren um Tt seines Volumens ausdehnt. Das Eis zeigt auf gefrierenden Wassermassen zunächst die Form langer Nadeln, die sich unter Winkeln von 60° schneiden, und die Schneeflocken lassen in der Regel die Form sechsstrahliger Sternchen (Fig. 10) erkennen.

Beimengungen des Wassers.

§ 22.    1. Das Wasser der Meere zeichnet sich durch seinen Salz

gehalt (in offenen Meeren 3,5°/₀) aus, infolgedessen ist es schwerer als das Süßwasser der Landgebiete und für den Menschen ungenießbar.

2.    Auch das Wasser der Quellen und Flüsse ist nicht ganz frei von fremden Stoffen. Hat Brunnenwasser längere Zeit in einem offenen Glase gestanden, so bemerkt man zuweilen die Ausscheidung eines weißen festen Körpers, der als feiner Rand in der Höhe der Wasseroberfläche am Glase auftritt. Lassen wir etwas Brunnenwasser in einer Platinschale oder auf einem Platinblech über der Gasflamme verdampfen, so hinterbleibt ein kleiner Rest von fester Masse. Ebenso scheidet sich in den Gefäßen, die regelmäßig zum Kochen des Wassers benutzt werden, namentlich auch in Dampfkesseln, im Laufe der Zeit eine weiße harte Schicht von K e s s e l st e i n aus. Daran erkennen wir, daß das den Quellen und Flüssen entstammende Gebrauchswasser geringe Mengen fester Stoffe (meistens Kalk und Gips) aufgelöst enthält, die beim Kochen nicht mit in Dampfform übergehen. Dampfkessel müssen daher von Zeit zu Zeit durch Ausklopfen von dem Kesselstein befreit werden, während man die im Haushalt verwandten Gefäße mit Hülfe von Salzsäure, die den Kesselstein auflöst, reinigt.

3.    Wir erhitzen etwas Brunnenwasser in einer Kochflasche und bemerken, bevor das Wasser kocht, das Entweichen kleiner Bläschen, die aus Luft und anderen Gasen bestehen. Mithin enthält das Quell- oder Brunnenwasser auch gasförmige Stoffe in Lösung; daß solche in allen größeren Gewässern ebenfalls vorhanden sind, erkennen wir daran, daß die Fische dort atmen.

§ 23. 1. Quellen, die mineralische Bestandteile oder Gase in größerer Menge enthalten, heißen Mineralquellen, ihr Wasser Mineral-

Lev in und Briecke, Chemie.

Wasser; bei gewissen Krankheiten wirkt dieses heilsam (Gesundbrunnen). Man benennt diese Quellen auch nach ihren vorherrschenden Beimengungen: Solquellen enthalten viel Salz, Sauerbrunnen viel Kohlensäure, Schwefelquellen dagegen Schwefelwasserstoff, Stahlquellen sind eisenhaltig.

2. Solche Mineralquellen, die eine höhere Temperatur haben als der Boden, aus dem sie entspringen, heißen Thermen; manche von ihnen sind sehr reich an aufgelösten Stoffen (wie der Karlsbader Sprudel, der eine Temperatur von 74° besitzt), so daß eingetauchte Gegenstände sich bald mit einer Schicht von abgesondertem „Sprudelstein" überziehen (Herstellung von künstlichen Versteinerungen, sogen. Inkrustationen).

Wasser als Lösungsmittel.

§ 24. Die Fähigkeit des Wassers, andere Stoffe aufzulösen, verschafft uns die Möglichkeit, eine Reihe von festen und gasförmigen Stoffen auch in flüssiger Form zu verwenden.

1.    In einem Becherglase tragen wir eine kleine Menge irgend eines leicht löslichen Stoffs, z. B. Kupfervitriol, Salpeter oder Alaun, in kaltes Wasser ein; in einem zweiten bringen wir die gleiche Menge des betreffenden Stoffes in heißes Wasser und überzeugen uns, daß hier die Auflösung schneller gelingt. Es gilt als Regel, daß feste Stoffe in warmem Wasser viel leichter löslich sind als in kaltem; bei gasförmigen ist das Gegenteil der Fall, sie lösen sich in kaltem Wasser bedeutend leichter als in warmem.

2.    In eine kalte Lösung von Kupfervitriol oder Salpeter u. bergt, tragen wir nach und nach kleine Mengen des betreffenden Stoffes ein; wir bemerken, daß die Fähigkeit des Wassers, feste Stoffe aufzulösen, keine unbegrenzte ist, es tritt ein Zustand ein, in dem die Lösung keinen weiteren Zusatz des festen Stoffes mehr aufnimmt, wenn man auch noch so anhaltend schüttelt: sie ist gesättigt; der überschüssige feste Stoff setzt sich zu Boden.

3.    Erhitzen wir aber das Gefäß mit dem nicht aufgelösten festen Kupfervitriol oder Salpeter und schütteln die Flüssigkeit, so löst sich der feste Stoff auf; bringt man noch mehr hinein, so löst sich der Zusatz so weit auf, bis wieder der Zustand der Sättigung erreicht ist: Warmes Wasser löst eine größere Menge der meisten festen Stoffe auf als kaltes.

4. Eine gesättigte heiße Lösung von Salpeter setzen wir in einer flachen Porzellanschale dem Luftzuge aus; nach kurzer Zeit bemerken wir, daß auf dem Boden der Schale fester Salpeter ausgeschieden wird. In eine gesättigte heiße Lösung von Alaun hängen wir einen Wollfaden. Nach einiger Zeit sehen wir an dem Faden kleine Kristalle sitzen, die mit zunehmendem Erkalten der Lösung immer größer werden.

Feste Stoffe scheiden sich beim Erkalten ihrer heiß gesättigten Lösung aus, während die gasförmigen beim Erwärmen ihrer kalt gesättigten Lösung entweichen.

Destillation des Wassers.

§ 25. 1. Wollen wir aus dem Wasser alle darin gelösten fremden Stoffe entfernen, so erhitzen wir es in einer Kochflasche (Fig. 11) und leiten den Dampf durch ein langes Glasrohr, das von einem

Figur 11.

zweiten, weiteren Rohre umgeben ist und in diesem fortwährend durch fließendes Wasser gekühlt wird (Liebigscher Kühler). Durch die Abkühlung wird der Wasserdampf wieder in eine Flüssigkeit verwandelt, die sich in einer Vorlage ansammelt und destilliertes Wasser genannt wird. Der ganze Vorgang heißt eine Destillation.

2. Das destillierte Wasser hat einen faden Geschmack; es ist vollkommen rein, da die ursprünglich vorhandenen festen Stoffe in der Kochflasche zurückgeblieben, die gasförmigen dagegen vor dem Kochen in die Luft entwichen find.

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Kreislauf des Wassers in der Natur.

§ 26. Mit der von uns ausgeführten Destillation ist ein Vorgang zu vergleichen, der in der Natur im großen stattfindet, nämlich das Aufsteigen des Wasserdampfes von der Oberfläche der Gewässer, die Abkühlung desselben in den oberen Luftschichten und das Niederfallen des Wassers als Regen. Dieser Vorgang ist der sogenannte Kreislauf des Wassers.

Durch die Sonnenwärme wird das Wasser an der Oberfläche aller Gewässer, besonders der Weltmeere, in Dampf verwandelt, der (weil er leichter ist als die Luft) nach oben steigt und durch Luftströmungen oft weit fortgeführt wird. In höheren Luftschichten, wo die Temperatur immer niedriger wird, verdichtet sich der Dampf zu Wasser in Bläschen-form und bildet Wolken. Infolge weiterer Abkühlung, z. B. durch das Hinzutreten kalter Luftströmungen, geht das Wasser aus der Bläschenform in die tropfbar flüssige Form über, in der es als Regen zur Erde fällt; ist die Temperatur auf 0° herabgegangen, so kommt das Wasser in fester Form als Schnee, Graupeln, Hagel herunter. Ein Teil des Regenwassers verdunstet sogleich wieder, ein anderer fließt auf der Erdoberfläche zu den Bächen und Flüssen hin, ein dritter endlich dringt in die Erde ein, um an irgend einer tiefer gelegenen Stelle als Quelle wieder zum Vorschein zn kommen, Bäche, Flüsse und Ströme zu bilden, die dem Meere wieder zuströmen.

Weiches und hartes Wasser.

§ 27.    1. Das Regenwasser besitzt große Ähnlichkeit mit dem

destillierten Wasser, denn es zeichnet sich wie dieses durch faden Geschmack und durch gänzlichen Mangel an gelösten Stoffen aus. Dem Regen-und Luftwasser am nächsten in dieser Beziehung kommt das Flußwasser. Beide nennt man weiche Wasser, weil sie wie das destillierte Wasser beim Waschen ein weiches Gefühl auf der Haut erzeugen. Dagegen ist das meiste Quellwasser, das mineralische Teile, besonders Kalk, beim Durchsickern aus der Erdrinde aufgenommen und aufgelöst hat, hartes Wasser. Das Wasser der Flüsse ist aber nicht immer gleichmäßig weich, sondern bald härter, bald weicher, je nachdem das harte Quellwasser oder das weiche Regenwasser in ihnen vorherrscht.

2. Um Wasser auf seine Härte zu prüfen, gießen wir eine mit destilliertem Wasser bereitete Seifenlösung hinzu und schütteln das

Gemenge. Weiches Wasser schäumt dabei auf und bleibt klar, hartes dagegen schäumt nicht und wird mehr oder weniger trübe, weil die Seife sich nicht darin auflöst, sondern zu weißen Flocken gerinnt, die aus einer in Wasser unlöslichen Verbindung von Kalk und Seife bestehen. Daher ist hartes Wasser zum Waschen viel weniger geeignet als weiches; auch zum Kochen von Hülsenfrüchten ist es nicht zu gebrauchen, da diese nicht weich werden.

Fällungen.

§ 28.    1. Lassen wir die durch Eingießen der Seifenlösung in das

Brunnenwasser entstandenen weißen Flocken sich zu Boden setzen, so daß die Flüssigkeit wieder klar wird, und gießen noch etwas Seifenlösung hinzu, so entsteht aufs neue eine Trübung; wiederholen wir das so lange, bis sich keine Trübung mehr zeigt, so ist sämtlicher Kalk aus dem Wasser verbraucht. Man sagt, der Kalk ist ausgefällt. Den Vorgang nennt man eine Fällung, den sich zu Boden setzenden Stoff einen Niederschlag, die Seifenlösung war das Fällungsmittel (Reagens).

Benutzen wir statt des Brunnenwassers klares Kalkwasser, das beim Löschen von gebranntem Kalk entsteht, so zeigt sich ein bedeutend stärkerer, milchiger Niederschlag.

2.    Wir füllen zwei Glasgefäße mit destilliertem Wasser und werfen in das eine ein Körnchen Salz, das wir durch Umrühren des Wassers auflösen; in dieser geringen Menge können wir das Salz nicht durch den Geschmack erkennen. Gießen wir in jedes der beiden Gläser einige Tropfen Höllensteinlösung, so sehen wir in dem salzhaltigen Wasser einen weißen Niederschlag, während das salzfreie Wasser klar bleibt.

3.    Wir hängen in eine Lösung von Bleizucker (giftig!) einige an einem Faden befestigte Zinkstreifen; nach einigen Stunden ist die vorher milchige Lösung ganz klar geworden, und an den Zinkstreifen sehen wir zahlreiche glänzende Schüppchen von metallischem Blei hängen (Bleibanm).

4.    Wir tauchen in eine blaue Kupfervitriollösung eine blanke Messerklinge; diese überzieht sich bald mit einer Schicht von rotem, metallischem Kupfer, während die Lösung sich mehr und mehr entfärbt.

Niederschläge können also nicht nur entstehen, wenn wir zwei Flüssigkeiten aufeinander einwirken lassen, sondern auch wenn ein fester Stoff auf eine Flüssigkeit wirkt.

Mit Hülfe von Fällungsmitteln können wir auch Stoffe nachweisen, die wir durch Gesicht, Geschmack und Geruch nicht wahrnehmen.

Trinkwasser.

Chlorverbindungen des Eisens.

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Aufgaben.

XV. Edelmetalle. — Legierungen.

Weinsteinsäure.

Nebenprodukte der Gas-fabrikation 91.

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Anmerkung: In betreff der Bezeichnung „Eisenoxyd" ist später § 69 zu berücksichtigen.

Trinkwasser.

§ 29. 1. Ein gutes Trinkwasser muß vor allem rein sein. Damit ist nicht gesagt, daß es überhaupt keine mineralischen Stoffe aufgelöst enthalten dürfe, denn ein mäßiger Gehalt derselben macht das Wasser erst wohlschmeckend im Gegensatz zu dem fade schmeckenden destillierten Wasser und Regenwasser. Dagegen darf es keine Verunreinigungen enthalten und muß von diesen sorgfältig befreit werden.

Nun ist aber nicht alles Brunnenwasser auch Quellwasser, sondern sehr häufig Grundwasser, das von stehenden oder fließenden Gewässern oder von in die Tiefe gedrungenem Regenwasser sich unterhalb der Erdoberfläche ausbreitet. Infolgedessen enthält es je nach der Bodenart, die es durchzieht, verschiedenartige Beimengungen, die ihm schlechten Geschmack und Geruch geben und zuweilen auch der Gesundheit nachteilig sein können. Nicht selten beherbergt es Bazillen, unter denen auch solche vorhanden sind, die gefährliche Krankheiten, wie Cholera und Typhus, hervorrufen. Derartiges Wasser läßt sich durch Abkochen, wodurch die genannten kleinen Lebewesen getötet werden, genießbar machen.

2.    Machen wir klares Wasser durch beigemengte Erde trübe und lassen es durch Filtrierpapier laufen, so sehen wir wieder klares Wasser durchlaufen, während die Verunreinigung auf dem Papier zurückbleibt. Filtrierpapier ist Löschpapier, das gefaltet auf einen Glastrichter gelegt wird; diese Vorrichtung nennen wir ein Filter, das durchgelaufene Wasser ist filtriert.

Größere Mengen von Wasser läßt man durch Filter laufen, die statt des Papiers Sand oder feinen Kies enthalten, der die mechanischen Beimengungen (z. B. Schlamm) zurückhält.

3.    Wir stellen uns eine Farbholzbrühe her, das heißt eine Auflösung des in dem Rot- oder Blauholz enthaltenen Farbstoffes in heißem Wasser, und kochen diese Flüssigkeit einige Zeit mit Kohlepulver, am besten mit gepulverter Knochenkohle. Gießen wir dann die Flüssigkeit durch ein Filter, so ist der Farbstoff fast ganz verschwunden, er wird von der Kohle zurückgehalten, das durchlaufende Wasser ist fast vollständig klar. Wasser, das geringere Mengen Farbstoffe enthält als in dem eben vorgenommenen Versuche, wird durch das Filtrieren mittels Kohlepulvers ganz klar. Das Trinkwasser auf Schiffen wird in Fässern aufbewahrt, deren Wandung innen verkohlt ist.

4. Um Bazillen aus dem Wasser auf mechanischem Wege zu entfernen, filtriert man es durch Kieselgur (Berkefeld-Filter), eine Masse, die aus den Kieselschalen winziger Algen (Diatomeen) besteht und sich in großer Menge, oft in bedeutenden Lagern, in der Erde findet (z. B. bei Unterlüß zwischen Celle und Ülzen in der Lüneburger Heide).

Bedeutung des Wassers.

§ 30. Infolge seiner verschiedenen wichtigen Eigenschaften ist das Wasser von größter Bedeutung in der Natur und im Leben der organischen Wesen.

1. Da es sich von allen Stoffen am schwersten erwärmt und auch wieder abkühlt, so bildet es gleichsam einen Wärmebehälter, der die im Sommer aufgespeicherte Wärme im Laufe des Winters allmählich wieder abgibt und so das Klima vieler Gegenden, vornehmlich der den Meeren benachbarten, günstig beeinflußt. Weil es die Wärme schlecht leitet, schützt es in Form von Wolken die Erdoberfläche vor zu rascher Abgabe der Wärme an den Weltenraum, in Form von Schnee die Pflanzen gegen die Kälte; aus demselben Grunde bildet auch das Eis eine Schutzdecke auf den Gewässern. Besäße das Wasser nicht die Eigenschaft, beim Abkühlen von + 4° abwärts leichter zu werden, so würde unsere Erde zum größten Teile von einem beständigen Eisgürtel eingeschlossen und das Klima der gemäßigten Zonen dem der Polargegenden völlig gleich sein.

2. Für das Fortbestehen der lebenden Wesen ist das Wasser unentbehrlich. Die Pflanzen nehmen ihre Nahrung in flüssiger Form aus dem Erdboden auf. Im Körper der Tiere und Menschen macht das Wasser die aufgenommenen Nahrungsstoffe flüssig und dadurch erst verdauungsfähig. Bei seiner Ausscheidung aus Lungen, Nieren und Haut nimmt es viele verbrauchte Stoffe mit sich fort.

Zersetzung des Wassers; Wasserstoff.

§ 31. Während wir Quecksilberoxyd durch Wärme ohne Schwierigkeit zerlegen konnten, würde zu einer chemischen Zersetzung des Wassers eine Erhitzung auf mehr als 1000° erforderlich sein. Leichter erreichen wir die Zerlegung, indem wir einen elektrischen Strom durch Wasser führen, dem wir, um es besser leitend zu machen, etwas Schwefelsäure beigefügt haben.

Wir bedienen uns dazu eines Apparates aus drei miteinander verbundenen Glasröhren (Fig. 12), bereit mittlere sich oben zu einem kugeligen Gefäß erweitert, während die beiden etwas kürzeren Seitenröhren, die noch mit einer Einteilung versehen sein können, am oberen, durch einen Hahn verschließbaren Ende in Spitzen auslaufen. Jede der Seitenröhren ist unten von einem Platindrahte durchsetzt, der ein Platinblech trügt; die freien Enden der beiden Platindrähte werden mit einer galvanischen Batterie oder einer anderen Elektrizitätsquelle verbunden.

Figur 12.

Wir gießen, bei geöffneten Hähnen der Seitenröhren, das angesäuerte Wasser in die mittlere Röhre, bis es die Höhe der Hähne erreicht, schließen die letzteren und lassen dann den elektrischen Strom durch den Apparat gehen. In beiden Seitenröhren treten an den Platinblechen Gasblasen auf, die nach oben steigen, während das Wasser in der Mittelröhre empordringt. In der einen Seitenröhre erhalten wir Sauerstoff, kenntlich an seiner Fähigkeit, einen glimmenden Span zu entflammen. In der anderen Röhre sammelt sich in doppelter Menge ein gasförmiger Grundstoff, der brennbar ist und beim Entzünden ein Geräusch verursacht; dieser wird Wasserstoff genannt.

DasWasserbesteht demnach ans den beiden Grün d-stoffen Sauerstoff und Wasserstoff, und zwar ist der letztere in doppelt so großer Menge vorhanden als der er st er e.

Eigenschaften des Wasserstoffs.

§ 32. Um die Eigenschaften des Wasserstoffs näher kennen zu lernen, stellen wir eine größere Menge dieses Gases her, indem wir in einer Gasentwicklungsflasche (Fig. 13) Zink mit verdünnter Schwefelsäure übergießen.

1.    Das Gas ist färb-, geruch- und geschmacklos.

2.    Es ist leicht zu entzünden, und zwar verbrennt reiner Wasserstoff mit bläulicher, wenig leuchtender Flamme ohne Geräusch; so-

lange aber im Entwicklungsgefäß noch Luft vorhanden ist, erhalten wir ein Gemenge von Wasserstoff und Luft, das beim Entzünden einen Knall

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Figur 13.

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hören läßt und deshalb Knallgas genannt wird (Prüfung durch Einleiten des Gases in Seifenlösung und Entzündung durch einen brennenden Span). Am stärksten ist das Geräusch, wenn wir ein Gemenge j Wasserstoff und 5 Luft entzünden-

3. Hängen wir einen Zylinder mit Wasserstoff so, daß die Öffnung nach unten gerichtet ist, und stellen daneben einen zweiten mit der Öffnung nach oben, so bemerken wir nach etwa einer Minute bei Annäherung einer Flamme, daß das brennbare Gas aus dem zweiten Zylinder entwichen ist, aber nicht aus dem ersten. Der Wasserstoff zeigt demnach das Bestreben, nach oben zu entweichen, also ist er leichter als die Luft. — Auf eine Schale einer Wage stellen wir mit der Öffnung nach unten ein großes Becherglas, das durch einen Schlauch mit einem Wasserstoffentwicklungsapparat verbunden ist (Fig. 14). Nachdem das Gleichgewicht hergestellt ist, leiten wir Wasserstoff in das Becherglas ein und bemerken alsbald, daß die Wagschale mit dem Becherglase steigt. Das Gleichgewicht wird annähernd wieder hergestellt, wenn wir das Becherglas umwenden, so daß der Wasserstoff entweichen und die Luft wieder einbringen kann.

4. Wegen seines sehr geringen Gewichtes können wir sogar den Wasserstoff aus einem Becherglase in ein anderes in die Höhe gießen (bergt. Fig. 15). Der Wasserstoff ist das leichteste aller Gase, bei gleichen Raummengen beträgt sein Gewicht Jg von dem des Sauerstoffs, i? von dem des Stickstoffs und etwas mehr als T*₅ von dem der atmosphärischen Luft.

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Figur 15.

5. In einen mit Wasserstoff gefüllten Zylinder, dessen Öffnung nach unten gerichtet ist, führen wir eine brennende Kerze ein (Fig. 16). Dabei entzündet sich der Wasserstoff an der Öffnung des Zylinders, aber die Kerze selbst erlischt im Wasserstoff; erst beim Herausziehen entzündet sie sich wieder an der Wasserstoffflamme. Das Gas ist demnach, obwohl selbst brennbar, nicht fähig, die Verbrennung anderer Stoffe zu unterhalten.

Figur 16.

Bildung von Wasser durch Verbrennung des Wasserstoffs.

§ 33.    1. Entzünden wir Wasserstoff, der aus einem Schnittbrenner

oder aus einer in eine Spitze ausgezogenen schwer schmelzbaren Glas-

röhre entweicht (nachdem alle Luft aus dem Entwicklungsapparat verdrängt ist!), so verbrennt das Gas mit ruhiger, fast farbloser, aber sehr heißer Flamme (Fig. 17); in dieser wird ein Platindraht fast weißglühend, so daß er in Hellem Lichte strahlt.

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2. Da wir früher beobachtet haben, daß durch die Verbrennung Verbindungen mit Sauerstoff gebildet wurden, dürfen wir erwarten, daß in diesem Falle der Wasserstoff sich mit dem Sauerstoff der Luft vereinigen und dabei vielleicht die chemische Verbindung Wasser hervorbringen wird.

Figur 17.

Wir halten eine trockene Glasglocke über die Wasserstoffflamme und beobachten tatsächlich die Bildung von Wasser, das sich in Form von kleinen Tropfen an der Innenseite der Glocke abscheidet.

Den Beweis, daß das Wasser aus Wasserstoff und Sauerstoff zusammengesetzt ist, haben wir jetzt auf zweifache Weise geliefert. Erstens haben wir das Wasser in seine beiden Bestandteile zerlegt (Analyse), zweitens haben wir durch Vereinigung der Bestandteile das Masse« neu gebildet (Synthese).

Chemische Verwandtschaft.

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§ 34. I. Nachdem wir erkannt haben, daß der Wasserstoff imstande ist, sich mit dem in freien! Zustande befindlichen Sauerstoff der Luft chemisch zu verbinden, haben wir zu untersuchen, ob er auch fähig ist, aus einer fertigen chemischen Verbindung den Sauerstoff an sich zu ziehen.

In eine Kugelröhre jHj bringen wir etwas Kup- ' feroxyd und leiten über

dasselbe einen Wasserstoffstrom ans einem konstanten Apparat (Fig. 18). Wird nun das Kupferoxyd erhitzt, so erhalten wir in der Kugel rotes, metallisches Kupfer, während sich am Ausgange der Kugelröhre einige Wassertröpfchen abscheiden. Der Wasserstoff entzieht demnach dem Kupferoxyd Sauerstoff, indem er sich mit letzterem zu Wasser chemisch verbindet.

2.    Die Neigung eines Grundstoffs, sich mit einem anderen chemisch zu verbinden, wird als chemische Verwandtschaft oder Affinität bezeichnet. Bei unserem Versuche zeigte der Sauerstoff eine stärkere chemische Verwandtschaft zum Wafferstoff als zum Kupfer, denn er löste seine Verbindung mit dem Kupfer, als ihm Gelegenheit geboten wurde, sich mit Wasserstoff zu vereinigen.

3.    Die Vereinigung eines Körpers mit Sauerstoff nannten wir eine Oxydation, eine Sanerstoffentziehung wird dagegen als eine Reduktion bezeichnet. So wurde bei unserem letzten Versuche der Wasserstoff zu Wasser oxydiert, während das Kupferoxyd zu Kupfer reduziert wurde.

Knallgas.

§ 35. Bei der starken chemischen Verwandtschaft, die zwischen

Wasserstoff und Sauerstoff besteht, dürfen wir erwarten, daß die beiden Grundstoffe sich mit großer Heftigkeit vereinigen werden, wenn sie in reinem Zustande aufeinander einwirken können.

1. Wir füllen einen Gasometer mit Wasserstoff, einen zweiten mit Sauerstoff und leiten die beiden Gase möglichst im Verhältnis 2: 1 in einen am Sauerstoffgasometer befestigten Daniel! scheu Hahn, an dessen Ansströmungsöffnung ihre Vermischung zu reinem Knallgas stattfindet (Fig. 19). Führen wir dieses durch einen Schlauch in eine Seifenlösung,

so bildet sich eine haufenartige Masse von Seifenblasen, bereit Inhalt durch eine an einem langen Stabe befestigte Wachskerze entzündet wird und dabei mit sehr starkem Knall explodiert.

2.    Entzünden wir zunächst den Wasserstoff an der Ausströmungsöffnung des Daniellschen Hahnes und lassen darauf so viel Sauerstoff hinzutreten, daß die Verbrennung ohne Geräusch erfolgt, so erhalten wir eine fast farblose Flamme, das Knallgas gebläse, das eine Hitze von etwa 2000° entwickelt. Eine Uhrfeder oder ein Eisendraht verbrennt in der Knallgasflamme mit noch lebhafterem Funkensprühen als in Sauerstoff; ein Platindraht, dessen Schmelzpunkt bei 1770" liegt, verflüssigt sich in kurzer Zeit, und ein Splitter von Porzellan oder Feldspat schmilzt zu einer glasähnlichen Masse. Ein Stück Kreide gelangt in der Knallgasflamme zur stärksten Weißglut, so daß man es als sehr kräftige Lichtquelle für Leuchttürme und Projektionsapparate verwenden kann (Drummondsches Kalklicht).

Figur 20.

3.    Knallgas können wir in richtiger Mischung auch in folgendem einfachen Apparat (Fig. 20) erzeugen. Ein zylindrisches Glasgefäß wird mit angesäuertem Wasser gefüllt und mit einem breiten Kork verschlossen, durch den zwei Nickeldrähte geführt sind, die unten zwei in das Wasser hineinragende Nickelbleche tragen, während ihre oben hervor- ij ragenden Enden mit den Poldrähten einer galvanischen Batterie verbunden sind. Lassen wir den galvanischen Strom durch die Flüssigkeit hindurch gehen, so vermischen sich die an den beiden Nickelblechen zur Ausscheidung gelangenden Gase nt dem Raum über dem Wasser und entweichen aus einem durch die Mitte des Korkes geführten Ableitungsrohr.

III. Salzsäure.

Eigenschaften der Salzsäure.

§ 36. 1. Im Haushalt verwendet man zuweilen eine gelbliche, ätzende Flüssigkeit, trat Wasserflaschen von dem an der Innenseite abgesetzten Kalk oder Gips, oder um Kochgeschirre von Kesselstein zu befreien; die Flüssigkeit löst solche Überzüge unter Aufbrausen. Auch können wir sie, stark mit Wasser verdünnt, zum Putzen von Metallgegenständen benutzen. Jedoch müssen wir uns hüten, mit dieser Flüssigkeit die Haut oder die Kleidung zu benetzen, da beide dadurch zerstört werden. Dieser sehr nützliche, unter Umständen aber auch gefährliche Stoff ist die Salzsäure, so genannt, weil sie gewöhnlich aus dem Kochsalz hergestellt wird, wie wir später sehen werden.

2.    Die Salzsäure ist eine in der Regel gelblich gefärbte, in reinem Zustande jedoch farblose Flüssigkeit, die schwerer ist als Wasser. Beini Öffnen eines mit Salzsäure gefüllten Glases bemerken wir das Entweichen eines stechend riechenden Gases, das an der Luft Nebel bildet. Erwärmen wir etwas Salzsäure in einem Becherglase, so treten die Nebel deutlicher hervor, zumal wenn wir die Feuchtigkeit der Luft dadurch vermehren, daß wir dem entweichenden Gase einen Wassertropfen an einem Glasstabe entgegenhalten.

3.    Die Salzsäure hat, selbst wenn sie mit sehr viel Wasser verdünnt ist, einen stark sauren Geschmack, der an den Geschmack des Essigs und des Zitronensaftes erinnert. Auch in anderer Beziehung ist sie mit diesen Flüssigkeiten vergleichbar. Ein Papierstreifen, der mit Lackmus, einem aus Flechten dargestellten blauen Farbstoff, getränkt ist, färbt sich rot, sobald er in Salzsäure, Essig oder Zitronensaft getaucht wird. Alle Stoffe, die in dieser Weise die Lackmusfarbe beeinflussen, werden Säuren genannt. Da die Salzsäure auch in großer Verdünnung einen Lackmusstreifen deutlich rot färbt, muß sie als eine starke Säure bezeichnet werden.

4.    Auch das aus der Salzsäure entweichende Gas besitzt in hervorragendem Maße die Fähigkeit, blaues Lackmuspapier rot zu färben. Vertreiben wir einen Teil des Gases aus der Salzsäure durch Erwärmen, so wird dadurch die zurückbleibende Flüssigkeit als Säure schwächer. Das Gas macht den eigentlichen, wirksamen Bestandteil der Salzsäure aus, das übrige ist nur Wasser.

Darstellung der Salzsäure.

§ 37. Kochsalz und Schwefelsäure, zwei chemische Verbindungen, deren Eigenschaften wir später im einzelnen kennen lernen werden, ermöglichen uns, das Salzsäuregas in größerer Menge darzustellen. In eine Kochstasche gießen wir wenig Wasser und dazu doppelt soviel Schwefelsäure;

sobald die Mischung sich abgekühlt hat, fügen wir etwas Kochsalz hinzu und leiten das bei gelindem Erwärmen entweichende Salzsäuregas zunächst in eine Flasche, in der sich Streifen von blauem und rotem Lackmuspapier befinden (Fig. 21). Von dort führen wir es in eine auf

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Figur 21.

dem Drahtgitter des Lustabzuges stehende, mit Wasser gefüllte Flasche. Schon bei Beginn der Gasentwicklung nimmt alles Lackmuspapier eine gleichmäßige, lebhaft rote Farbe an.

In der trockenen Flasche erscheint das Salzsäuregas, wenn alle Luft verdrängt ist, klar und farblos. In der mit Wasser gefüllten Flasche verkleinern sich die aus dem Schlauche emporsteigenden Gasblasen, und gleichzeitig nimmt das Wasser die Eigenschaften einer Säure an; daran erkennen wir, daß Salzsäuregas im Wasser aufgelöst wird. Entfernen wir zum Schluß die zur Erwärmung der Kochflasche benutzte Gasflamme, so steigt nach einiger Zeit alles Wasser aus der letzten Flasche schnell in die vorletzte hinüber, indem es das hier vorhandene Salzsäuregas begierig verschluckt. Wasser besitzt demnach eine sehr starke Neigung, Salzsäuregas in sich aufzunehmen.

Bei 0° vermag 1 1 Wasser 500 1 Salzsäuregas aufzulösen, bei Zimmertemperatur (18 °) nur 450 1. Die käufliche Salzsäure ist eine

nicht ganz gesättigte Lösung, sie enthält in einem Liter Wasser etwa 315 1 des Gases.

Zersetzung der Salzsäure; Chlor.

§ 38. Um zu erfahren, aus welchen Bestandteilen das Salzsäuregas zusammengesetzt ist, versuchen wir, in Wasser gelöstes Salzsäuregas durch einen elektrischen Strom zu zerlegen.

1.    Der von uns zur Wasserzersetzung benutzte Apparat (Fig. 12) wird mit verdünnter Salzsäure (6 Raumteile Salzsäure und 4 Raumteile Wasser) gefüllt; die zur Füllung dienende Salzsäure ist zuvor durch wenig Indigo- oder Lackmuslösung gefärbt. Sobald wir nun den elektrischen Strom durch den Apparat leiten, macht sich durch das Aufsteigen von Gasblasen der Eintritt einer Zersetzung bemerkbar. In der einen Röhre erhalten wir eine erhebliche Gasmenge, die den Farbstoff nicht verändert, brennbar ist und durch das beim Entzünden auftretende Geräusch als Wasserstoff erkannt wird. In der anderen Röhre findet eine scheinbar viel schwächere Gasentwicklung statt, wir erkennen aber eine wichtige Eigenschaft des dort frei werdenden Gases, es zerstört in kürzester Zeit den Farbstoff; dieser für uns neue gasförmige Stoff heißt Chlor, er gehört zu den Grundstoffen.

2.    Durch Zersetzung des Salzsäuregases haben wir demnach d i e b e i d e n Grundstoffe Wasserstoff und Chlor erhalten. In welchemMengen-verhältnis diese im Salzsäuregase enthalten sind, ist aus unserem Versuche nicht zu erkennen, da das Chlor sich sehr leicht in Salzsäure löst, so daß nur ein geringer Teil des entwickelten Chlors in Gasform ausgeschieden wird.

Darstellung und Eigenschaften des Chlors.

§ 39. Falls Salzsäuregas lediglich aus Wasserstoff und Chlor bestehen sollte, brauchten wir ihm nur den Wasserstoff zu entziehen, um eine größere Menge freien Chlors zu erhalten. Ein Grundstoff, von dem wir wissen, daß er eine starke chemische Verwandtschaft zum Wasserstoff besitzt, ist der Sauerstoff; deshalb lassen wir auf die Salzsäure eine Verbindung einwirken, die Sauerstoff in großer Menge enthält; eine solche ist das Maugansnperoxyd oder der Braunstein.

1. In eine Kochflasche gießen wir etwas Salzsäure und fügen gepulverten Braunstein hinzu, schon bei gelindem Erwärmen beobachten wir das Auftreten des grünlichgelb gefärbten Chlorgases (Fig. 22).

Um die Einwirkung des Chlors auf Farbstoffe beobachten zu sönnen, leiten wir das Gas. zunächst durch eine Flasche, die lebhaft gefärbte Blütenteile und Laubblätter, Streifen von blauem und rotem Lackmuspapier sowie auch mit Tinte und Bleistift beschriebene Papierstücke ent-

Figur 22.

hält. Die aus dem Pflanzenreich stammenden Farbstoffe werden sämtlich in mehr oder weniger kurzer Zeit zerstört, und nur der dem Mineralreich entstammende Graphit des Bleistiftes vermag der Einwirkung des Chlors zu trotzen.

2. Weiter leiten wir das Chlor in einen auf dem Luftabzuge stehenden Glaszylinder; dieser füllt sich allmählich mit dem grüngelben Gase, das die bedeutend leichtere, farblose Luft nach oben herausdrängt. Streuen wir dann fein zerriebenes Antimon in den Zylinder ein, so verbindet es sich mit dem Chlor unter lebhaftem Erglühen.

Ein Stückchen Phosphor entzündet sich, wenn wir es in Chlor einführen, von selbst und verbrennt mit fahler Flamme, indem es mit dem Chlor eine Verbindung eingeht.

Ein Streifen Stanniol (sehr dünn gewalztes Zinn), den wir in einen mit Chlor gefüllten Zylinder fallen lassen, vereinigt sich mit dem

Levin und Briecke, Chemie.

Gase unter Glüherscheinung; ebenso verhält sich das unechte Blattgold, ein Gemisch der Metalle Kupfer und Zink.

Daran erkennen wir, daß das Chlor eine starke chemische Verwandtschaft zu den Grundstoffen Antimon, Phosphor, Zinn, Kupfer und Zink besitzt.

3. Chlor ist 35*/2 mal so schwer als Wasserstoff und 2lj₂ mal so schwer als Luft. Es besitzt einen stechenden Geruch und reizt zum

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Figur 23.

Husten, indem es auf die Atmungsorgane ätzend wirkt. Sehr viele Stoffe vermag es zu zersetzen. Führen wir aus einer Spitze ausströmendes Leuchtgas oder eine Kerze brennend in einen mit Chlor gefüllten Zylinder ein (vergl. Fig. 23), so wird die Flamme C1 düsterrot und erfüllt den Zylinder mit Ruß. Ein Streifen Filtrierpapier, der mit Terpentinöl getränkt und dann JE in Chlor gebracht wird, verbrennt TP unter starker Rußausscheidung.

Chlor ist unter allen Grundstoffen einer der stärksten.

Chlorwasserstoff.

§ 40. Wir werden nicht bezweifeln können, daß das Salzsäuregas nur aus Chlor und Wasserstoff besteht, wenn es uns gelingt, die beiden Grundstoffe zu Salzsäuregas zu vereinigen.

1. Wir stellen Wasserstoff in einer Gasentwicklungsflasche dar und entzünden das aus einer Spitze ausströmende Gas. Führen wir nun die Wasserstoffflamme in einen mit Chlor gefüllten Zylinder ein (Fig. 23), so brennt sie mit fahlem, weißlichem Lichte unter Entwicklung des farblosen Salzsäuregases, das wir leicht an seiner Neigung Nebel zu bilden, an seiner Einwirkung auf blaues Lackmuspapier und an seiner Löslichkeit erkennen. Demnach sind wir berechtigt, das Salzsänregas nach seinen Bestandteilen als Chlorwasserstoff zu bezeichnen.

Um Chlorwasserstoff zu erhalten, können wir auch das Chlor aus einer Spitze ausströmen lassen und es in Wasserstoff zur Entzündung bringen. Wie wäre der Versuch int einzelnen einzurichten?

2. Alle Verbrennungsvorgänge, die wir früher beobachtet haben, bestanden in der Vereinigung eines Körpers mit Sauerstoff. Als eine Verbrennung im weiteren Sinne ist indessen auch die Vereinigung des Chlors mit Wasserstoff, Antimon, Phosphor usw. sowie überhaupt jeder chemische Vorgang zu bezeichnen, der unter Licht- und Wärmeentwicklung stattfindet. Mit Flamme verbrennen nur Gase und solche Stoffe, die in der Hitze brennbare Gase hervorbringen.

Salze, Säuren.

§ 41. 1. Wir übergießen Stücke von Magnesium, Zink und Aluminium mit Salzsäure und erhalten in jedem Falle eine starke Wasserstoffentwicklung. Der Chlorwasserstoff zerfällt dabei in Wasserstoff, der frei wird, und in Chlor, das mit den Metallen die Verbindungen Chlormagnesium, Chlorzink und Chloralnmiuinm bildet. Ebenso zersetzt sich jede andere Säure unter Wasserstoffabspaltung bei der Berührung mit einem Metall, wenn letzteres in ihr löslich ist. Die bei der Einwirkung der Metalle auf eine Säure entstehenden Verbindungen bezeichnet man als Salze. Erklärung: Ein Salz entsteht, wenn der Wasserstoff in einer Säure durch ein Metall vertreten wird.

2. Im Anschluß daran können wir die Eigenart einer Säure folgendermaßen kennzeichnen: Jede Säure ist eine Wasscrstoffvcrbindung, deren Wasserstoff durch Metalle vertreten werden kann unter Bildung von Salzen.

Chlorwasser.

§ 42. Das Chlor kann nicht wie die übrigen Gase über Wasser aufgefangen werden, da es im Wasser, namentlich in kaltem, leicht löslich ist. Andererseits macht man sich aber die Löslichkeit des Chlors zu nutze, um stets eine gewisse Menge dieses Grundstoffs für den Gebrauch bereit zu halten. Die durch Einleiten von Chlor in Wasser gewonnene Lösung heißt Chlorwasscr.

1. In einem Becherglase übergießen wir bunte Blütenteile mit frisch bereitetem Chlorwasser, dieselben entfärben sich. Gießen wir einige Tropfen Lackmus- oder Jndigolösung zu Chlorwasser, so verblassen sie, Tinteschrift entfärbt sich, während die Schriftzüge des Bleistiftes sich als haltbar erweisen. Einen Streifen bedrucktes Papier schwärzen wir vollständig mit Tinte, so daß die Druckschrift nicht mehr lesbar ist; im Chlorwasser wird darauf die Tinte zerstört, und die aus Ruß bestehende Druckerschwärze tritt wieder deutlich hervor. Bedrucktes Baumwollzeug (Kattun) verliert seine Farben schnell im Chlorwasser. Demnach wirkt das Chlorwasser ebenso stark bleichend wie das Chlorgas.

2. Chlorwasser muß in dunklen Flaschen aufbewahrt werden, denn im Lichte verbindet sich das Chlor allmählich mit dem Wasserstoff des Wassers zu Chlorwasserstoff, und Sauerstoff wird frei. Die gleiche Zersetzung erleidet das Chlorwasser bei seiner Einwirkung auf die Farbstoffe. Entfärben wir einen Streifen Baumwollzeug durch Chlorwasser und bringen ihn dann mit blauem Lackmuspapier in Berührung, so wird letzteres rot, weil sich Chlorwasserstoff gebildet hat; der gleichzeitig entwickelte Sauerstoff hat den Farbstoff oxydiert und dadurch zerstört. Das Chlorwasser ist demnach befähigt, stark oxydierend zu wirken. Dieselbe Wirkung zeigt gasförmiges Chlor, sobald eine Spur Feuchtigkeit zugegen ist.

Chlorkalk.

§ 43. 1. In ähnlicher Weise wie das Chlor die Pflanzen vernichtet, zerstört es auch viele durch Fäulnis pflanzlicher und tierischer Stoffe entstehende Verbindungen und ebenso die als Fäulnis- und Krankheitserreger auftretenden kleinen Spaltpilze oder Bakterien. Man benutzt es deshalb nicht allein zum Bleichen von Leinen, Baumwolle und Papier, sondern auch zum Desinfizieren von Wohnungen, Betten und Kleidern.

2. In der Regel wird für diese Zwecke der Chlorkalk verwendet, ein weißes, stechend riechendes Pulver, das viel Chlor enthält und dasselbe schon beim Stehen an der Luft allmählich abgibt. Benetzen wir Chlorkalk mit Salzsäure oder Essig, so erhalten wir eine kräftige Chlorentwicklung. Übergießen wir etwas Chlorkalk in einem Becherglase mit Wasser, so entsteht ein klarer Auszug, der von dem unlöslichen Reste durch Filtrieren getrennt und darauf zum Bleichen von Leinen usw. gebraucht werden kann; durch sorgfältiges Auswaschen mit klarem Wasser muß aber der Chlorkalkauszug wieder rechtzeitig entfernt werden, da jedes kleine Restchen die Ursache zur Bildung von Chlorwasserstoff ist, der die Faser zerstört. Jndigolösung entfärbt sich augenblicklich, wenn wir sie mit dem Chlorkalkauszuge vermischen.

IV. Verbindungsgewicht, Atom,

Molekül.

Gesetz von der Erhaltung der Masse.

§ 44. Bestimmt man das Gewicht aller an einem chemischen Vorgänge teilnehmenden Stoffe, so stellt sich heraus, daß selbst bei den größten Umwandlungen insgesamt nie ein Gewinn oder ein Verlust an Gewicht stattfindet. Das Gewicht der entstehenden Stoffe ist stets gleich dem Gewichte der verschwindenden.

Demnach wird bei den chemischen Umsetzungen der Stoffe nichts gewonnen und nichts verloren. Dieser wichtige, durch die Erfahrung immer aufs neue bestätigte Satz wird als das Gesetz von der Erhaltung der Masse bezeichnet, denn er besagt, daß durch keinen chemischen Vorgang die gesamte Masse der beteiligten Stoffe vergrößert oder verringert werden kann. — Die Grundstoffe sind ebenso unerschaffbar wie unzerstörbar, und nur ihre Anordnung zu chemischen Verbindungen ist bei den Umwandlungen der Stoffe dem Wechsel unterworfen.

Gesetz der festen Verhältnisse.

§ 45. Bei der Zersetzung des Wassers durch den elektrischen Strom beobachteten wir, daß ein Raumteil Sauerstoff und zwei Raumteile Wasserstoff entwickelt wurden. Bei jeder Wiederholung des Versuches ergibt sich das gleiche Raümverhältnis unter den Bestandteilen des Wassers. Dieselbe Regelmäßigkeit aber, die in dem Raumverhältnis der beiden Grundstoffe hervortritt, zeigt sich auch in ihrem Gewichtsverhältnis. Ein Raumteil Sauerstoff ist 16mal so schwer wie ein gleicher Ranmteil Wasserstoff, folglich sind in der Verbindung Wasser 16 Gewichtsteile Sauerstoff mit 2 Gewichtsteilen Wasserstoff vereinigt.

Wie das Wasser läßt auch jede andere Verbindung in dem Gewichtsverhältnis ihrer Bestandteile eine Regelmäßigkeit erkennen, die durch folgendes Naturgesetz zum Ausdruck gebracht wird: I» allen chemischen Verbindungen sind die Grundstoffe nach ganz bestimmten, unveränderlichen Gewichtsverhältniffeu vereinigt (Gesetz der festen Verhält-

nisse). Besteht eine Verbindung aus gasförmigen Grundstoffen, so sind diese auch stets nach einem ganz bestimmten, unveränderlichen Raumverhältnis vereinigt.

Verbindungsgewicht, chemische Formel.

§ 46. Bezeichnen wir das Gewicht eines Raumteils vom leichtesten aller Stoffe, dem Wasserstoff, als 1, so ist das Gewicht eines gleichen Raumteils Chlor 35,5. Diese beiden Zahlen, 1 und 35,5, geben uns zugleich das Gewichts Verhältnis an, in dem Wasserstoff und Chlor miteinander in Verbindung treten; deshalb bezeichnet man sie als die Verbindungsgewichte der beiden Grundstoffe.

Um das Gewichtsverhältnis und bei gasförmigen Grundstoffen auch das Raumverhältnis unter den Bestandteilen einer Verbindung übersichtlich darzustellen, bedient man sich einer chemischen Formel, in der die einzelnen Grundstoffe durch bestimmte Zeichen, in der Regel durch die Anfangsbuchstaben ihrer lateinischen Namen, angegeben werden. So erhält Chlorwasserstoff die Formel HCl, in der das Zeichen H (von Hydrogenium) ein Verbindungsgewicht Wasserstoff bedeutet, während CI (von Chlorum) ein Verbindungsgewicht Chlor bezeichnet. Die Zeichen und Formeln ermöglichen uns, jeden chemischen Vorgang durch eine Gleichung darzustellen, z. B-:

H + C1 = HC1;

diese besagt,

1) daß ein Gewichtsteil Wasserstoff sich mit 35,5 Gewichtsteilen Chlor zu 36,5 Gewichtsteilen Chlorwasserstoff verbindet,

2) daß ein Raumteil Wasserstoff sich mit einem Raumteil Chlor zu. der Verbindung Chlorwasserstoff vereinigt.

§ 47. 1. Das Verbindungsgewicht des Sauerstoffs (Zeichen 0 von Oxygenium) ist 16, dasjenige des Quecksilbers (Zeichen Hg von Hydrar-gyrum) beträgt 200. Die Vereinigung der beiden Grundstoffe erfolgt nach der Gleichung:

0 + Hg = Hg0;

diese besagt lediglich, daß 16 Gewichtsteile Sauerstoff sich mit 200 Gewichtsteilen Quecksilber zu 216 Gewichtsteilen Qnecksilberoxyd verbinden. Welche Raummengen der beiden Grundstoffe in die Verbindung eintreten, ist aus der Gleichung nicht zu erkennen, weil nur der eine Bestandteil der Verbindung gasförmig, der andere dagegen flüssig ist.

2. Die Verbindung von Sauerstoff und Wasserstoff zu Wasser erfolgt nach der Gleichung:

0 + 2H = H₂0;

diese besagt,

1)    daß 16 Gewichtsteile Sauerstoff sich mit 2 Gewichtsteilen Wasserstoff zu 18 Gewichtsteilen Wasser verbinden,

2)    daß ein Raumteil Sauerstoff sich mit zwei Raumteilen Wasserstoff zu der Verbindung Wasser vereinigt.

Aufgaben.

§ 48.    1. Wieviel g Wasserstoff sind imstande, sich mit 6 g

Chlor chemisch zu verbinden? Wieviel g Chlorwasserstoff werden dabei gebildet?

2.    Wieviel Prozent Wasserstoff und Chlor enthält der Chlorwasserstoff ?

3.    Wieviel g Quecksilber können aus 17 g Quecksilberoxyd ausgeschieden werden?

4.    Wieviel g Wasserstoff sind in 1 kg Wasser enthalten?

5.    1 1 Wasserstoff wiegt (bei 0° und gewöhnlichem Atmosphärendruck) 0,09 g. Wie schwer ist demnach 1 1 Chlor, 1 1 Sauerstoff, 1 1 Stickstoff, 1 1 Lust?

•    6. Wieviel g und wieviel 1 Sauerstoff erhält man, wenn 5 g Wasser

durch den elektrischen Strom zerlegt werden?

7.    Wieviel g Quecksilberoxyd müssen zersetzt werden zur Darstellung von 2 1 Sauerstoff?

8.    Aus einem Becherglase von Vl₂ 1 Inhalt wird auf der Wage alle Luft durch Wasserstoff verdrängt (§ 32, Fig. 14). Um wieviel g wird der Inhalt des Becherglases leichter?

9.    15 1 Luft werden aus einem Gasometer über glühende eiserne Nägel geleitet (§ 14, Fig. 7). Wieviel 1 Sauerstoff werden dabei der Luft entzogen? Wieviel g beträgt demnach die Gewichtszunahme des Eisens?

Atom und Molekül.

§ 49. 1. Um uns das gleichmäßige Verhalten aller Grundstoffe, das im Gesetz der festen Verhältnisse zum Ausdruck gelangt, erklären zu können, nehmen wir an, daß sämtliche Stoffe zusammengesetzt sind aus unmeßbar kleinen Teilchen, den Atomen, die weder mechanisch noch

2. In der chemischen Verbindung Wasser sind je 2 Atome Wasserstoff mit einem Atom Sauerstoff zu einem Molekül vereinigt. Setzen wir nun das Gewicht eines Atoms Wasserstoff — 1, so ist das Atomgewicht des 16 mal so schweren Sauerstoffs — 16 und das Molekulargewicht des Wassers 2 • 1 + 16 = 18. Die Atomgewichte sämtlicher Grundstoffe stimmen mit den Verbindungsgewichten überein, während das Molekulargewicht in jedem Falle gleich der Summe der Gewichte der im Molekül vereinigten Atome ist. — Wie groß ist denmach das Atomgewicht des Chlors und das des Quecksilbers, ferner das Molekulargewicht des Chlorwasserstoffs und das des Quecksilberoxyds?

chemisch weiter teilbar sind. Die Atome der verschiedenen Grundstoffe besitzen verschiedene Gewichte, aber alle Atome eines Grundstoffs haben dasselbe Gewicht und sind auch sonst einander völlig gleich. Durch Aneinanderlagerung mehrerer Atome entstehen die Moleküle als die kleinsten Massenteilchen eines jeden Stoffs, die in freiem Zustande bestehen können; und zwar wird das Molekül einer chemischen Verbindung aus verschiedenen, das Molekül eines Grundstoffs dagegen aus gleichen Atomen gebildet.

Erklärung: Ein Atom ist der kleinste Teil eines Grnndstoffs, der in einer chemische» Verbindung vorkommen kann. — Ein Molekül ist der kleinste Teil eines Grundstoffs oder einer chemischen Verbindung, der für sich bestehen kan».

§ 50.    1. Wenn man gleiche Raumteile mehrerer Gase gleich

mäßig erwärmt, so findet bei allen eine vollkommen gleiche Ausdehnung statt; mit derselben Regelmäßigkeit erfolgt die Zusammenziehung der Gase, wenn sie gleichmäßig abgekühlt werden. Ebenso werden alle Gase durch gleichmäßige Verstärkung oder Verminderung des Drucks in genau gleicher Weise beeinflußt. Um diese Gesetzmäßigkeit in dem Verhalten der Gase zu erklären, nimmt man an, daß in gleichen Raumteilen aller Gase, welche gleich warm sind und unter gleichem Druck stehen, stets eine gleiche Anzahl Moleküle vorhanden ist lHypothese von Avogadro).

2. Die Beobachtung lehrt, daß 1 1 Wasserdampf 9mal so schwer • ist wie 1 1 Wasserstoff. Da nun in gleichen Raumteilen der beiden Gase gleichviel Moleküle enthalten sind, so ist auch ein Molekül Wasserdampf 9 mal so schwer wie ein Molekül Wasserstoff. Folglich ist das Molekulargewicht des Wasserstoffs ¹ja von demjenigen des Wassers, also ¹⁸/g = 2, und wir müssen hiernach annnehmen, daß jedes Molekül

Wasserstoff aus 2 Atomen zu sammengesetzt ist. Ebenso enthalten die Gase Sauerstoff, Chlor und Stickstoff je 2 Atome im Molekül, das Molekulargewicht beträgt demnach beim Sauerstoff 2 • 16 = 32, beim Chlor 2.35,5 — 71.

3. Um das Gewicht von einem Liter einer gasförmigen Verbindung, z. B. des Chlorwasserstoffs (bei 0° und gewöhnlichem Druck), zu berechnen, multiplizieren wir 0,09 g mit dem halben Molekulargewicht; denn das Molekulargewicht des Chlorwasserstoffs beträgt 36,5 und das-

jenige des Wasserstoffs 2, also ist der Chlorwasserstoff

schwer wie Wasserstoff. — Welches Gewicht könnten wir für 11 Wasserdampf bei 0° berechnen?

—g—mal so

Übungen und Ergänzungen.

§51. 1. Durch dieVerbrennung des Magnesiums (Mg—24,4) erhielten wir das weiße, pulverförmige Magnesiumoxyd, dessen Formel MgO der Formel HgO des Quecksilberoxyds entspricht. Der Vorgang wird dargestellt durch die Gleichung:

Mg+0 = Mg0;

diese besagt, daß 24,4 Gewichtsteile Magnesium sich mit 16 Gewichtsteilen Sauerstoff zu 40,4 Gewichtsteilen Magnesiumoxyd verbinden. Wieviel g Sauerstoff sind demnach zur Verbrennung von 15 g Magnesium erforderlich?

2. Das Zink, Zn, verwandelt sich bei seiner Verbrennung in lockeres weißes Zinkoxyd, ZnO. Nach welcher Gleichung erfolgt dieser Vorgang? Wie groß ist das Atomgewicht des Zinks, wenn das Molekulargewicht des Zinkoxyds 81,4 beträgt? — Wieviel Prozent Sauerstoff enthält das Zinkoxyd?

§ 52.    1. Bei der Einwirkung des Wasserstoffs auf erhitztes

Kupferoxyd (§ 34, Fig. 18) beobachteten wir die Bildung von Wasser und die Ausscheidung von metallischem Kupfer. Das Atomgewicht des Kupfers (Cu) ist 63,6, das Molekulargewicht des Kupferoxyds (Cu 0) beträgt 79,6; dem Vorgänge entspricht die Gleichung:

Cud + 2H = E,0 + Cu.

79,6 + 2 = 18 -s-63,6.

Wieviel g metallisches Kupfer können demnach aus 10 g Kupferoxyd reduziert werden? Wieviel g Wasser bilden sich bei der Umsetzung? Wieviel g und wieviel 1 Wasserstoff sind dazu erforderlich?

2. Wird Quecksilberoxyd im Wasserstoffstrom mäßig erwärmt, so erhält man Wasser und Tröpfchen von metallischem Quecksilber. Nach welcher Gleichung muß diese Reduktion des Quecksilbers erfolgen?

§ 53. 1. Lösen wir Magnesium und Zink in Salzsäure (§ 41), so entstehen unter Wasserstoffentwicklung die Salze Chlormagnesium, MgCl₂, und Chlorzink, ZnCL,, nach den Gleichungen:

Mg-j-2HCl = 2H + Mg Cl₂,

Zn + 2HCl = 2H + ZnCl₂.

Welche Atom- und Molekulargewichte ergeben sich für die einzelnen Glieder dieser Gleichungen? Wieviel g und wieviel 1 Chlorwasserstoff sind zur Auflösung von 20 g Zink erforderlich? Wieviel 1 Wasserstoff entwickeln sich dabei?

2.    Werden Magnesiumoxyd und Zinkoxyd mit Salzsäure übergössen, so bildet sich Wasser neben Chlormagnesium und Chlorzink:

Mg 0 + 2 H CI = H₂ 0 + Mg Cl₂,

Zn 0 + 2 H CI = H₂ 0 + Zn Cl₃.

3.    Quecksilberoxyd und Kupferoxyd verwandeln sich leicht in die entsprechenden Chlorverbindungen, wenn wir sie mit Salzsäure übergießen oder gasförmigen Chlorwasserstoff hinüberführen. Wir bringen eins der beiden Oxyde in eine Kugelröhre und leiten Chlorwasserstoff

SIS......

Figur 24.

darüber, der zuvor in einer Waschflasche mit Schwefelsäure getrocknet ist (Fig. 24). Dabei wird das rote Quecksilberoxyd schon in gewöhn-

licher Temperatur zu weißem Chlorquecksilber, Hg Cl₂, während das schwarze Kupferoxyd erst beim Erwärmen in gelbbraunes Chlorkupfer, CuCl₂, übergeht; in beiden Fällen schlägt sich Wasser am Ausgange der Kugelröhre nieder. Nach welchen Gleichungen erfolgen die beiden Umsetzungen? Wieviel g Wasser werden bei der Zersetzung von 2,9 g Quecksilberoxyd gebildet?

§ 54.    1. Das Mangansuperoxyd, das zur Chlorentwicklung dient

2-

(§ 39) und wegen seiner Verwendung zu dunkelbraunen Glasuren den Namen Braunstein führt, kommt in Hessen, Thüringen und dem Harz als Mineral vor in schwarzen, erdigen Massen oder in schwarzgrauen Kristallen. In ihm ist ein dem Eisen ähnliches Metall, das Mangan (Mn — 55) mit sehr viel Sauerstoff verbunden gemäß der Formel Mn 0 Die Chlorentwicklung erfolgt nach der Gleichung:

Mn0₂ + 4HCl=2H₂0 + MnCl₂ + 2Cl.

Die entstehende Manganverbindung Mn Cl₂ heißt Chlormangan oder Mauganchlorür. — Wieviel g und wieviel 1 Chlor kann man mit Hülfe von 8 g reinem Braunstein darstellen? Wieviel g Manganchlorür werden dabei gebildet?

2. Wegen seines großen Sauerstoffgehaltes wird der Braunstein auch zur Darstellung des Sauerstoffs benutzt. Erhitzen wir das Mineral in einer einseitig geschlossenen eisernen Röhre mittels eines Gasofens bis zum lebhaften Erglühen, so tritt eine kräftige Gasentwicklung ein, da der Braunstein bei hoher Temperatur ein Drittel seines Sauerstoffs verliert.

Wertigkeit.

§ 55. 1. Wasserstoff bildet mit den 4 Grundstoffen Chlor, Sauerstoff, Stickstoff (N von Nitrogenium) und Kohlenstoff (C von Carboneum) die Verbindungen:

CH₄

h₂0

Wasser,

nh₃

Ammoniak,

HCl

Grubengas.

Chlorwasserstoff,

Hieraus ergibt sich, daß die Bindekraft der Atome CI, 0, N und C eine verschiedene ist. Wir sehen die Bindekraft eines Wasserstoffatoms als Einheit an und bezeichnen den Wasserstoff als einwertig; dann ist das Chlor gleichfalls einwertig, denn ein Atom Chlor wird durch ein Wasserstoffatom gebunden; Sauerstoff ist zweiwertig, Stickstoff dreiwertig und Kohlenstoff vierwertig gemäß der Zahl von Wasserstoffatomen, welche die drei Grundstoffe zu binden vermögen.

2. Die Bindekraft der Atome, die gewöhnlich Wertigkeit oder Valenz genannt wird, ist bei den meisten Grundstoffen unveränderlich. Immer ist der Wasserstoff einwertig, der Sauerstoff zweiwertig und der Kohlenstoff vierwertig; dagegen kann der Stickstoff, der in der Regel dreiwertig ist, auch fünfwertig auftreten, z. B. in der Verbindung NH₄C1 (Salmiak). Bezeichnen wir die Wertigkeit durch Striche, die den Atomzeichen beigefügt werden, so ergibt sich folgende Übersicht:

ii

in

IV

CI—H 0

WKW

II i\\

Magnesium, Zink, Kupfer und Quecksilber sind zweiwertig, denn ein Atom dieser Metalle verbindet sich mit zwei einwertigen Chloratomen zu Mg Cl₂, Zn Cl₂, Cu Cl₂ und Hg Cl₂. Das zweiwertige Sauerstoffatom vereinigt sich mit den zweiwertigen Metallatomen zu den Verbindungen: Mg=0, Zn=0, Cu=0 und Hg=0. Das Mangan ist im Chlorür zweiwertig, aber im Superoxyd vierwertig:

II

Mn

IV

— CI — CI Manganchlorür,

Mn=o

Mangansuperoxyd.

Treten die gasförmigen Grundstoffe Wasserstoff, Chlor, Sauerstoff und Stickstoff in freiem Zustande auf, so sättigen je 2 Atome derselben gegenseitig ihre Wertigkeit, indem sie sich zu einem Molekül vereinigen: TI —H CI —CI 0 = 0 N=N Wasserstoff, Chlor, Sauerstoff, Stickstoff.

V. Schwefel.

Vorkommen des Schwefels.

§ 56. 1. Einige in der Gegenwart tätige Vulkane scheiden auf ihren Kraterwänden das gelbe Mineral Schwefel aus. Auch die großen Mengen von Schwefel, die in Italien, besonders auf der Insel Sizilien natürlich vorkommen, liegen in der Nähe von erloschenen oder noch tätigen

Vulkanen. Indessen findet man auch in manchen Gegenden Deutschlands, die niemals vulkanisch gewesen sind, kleinere Einlagerungen von Schwefel in Gips, Ton oder Kalkstein.

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Figur 26.

Figur 25.

2. Der in der Natur vorkommende Schwefel besteht entweder aus derben, d. h. unregelmäßig geformten Massen oder aus wohlgebildeten glänzenden Kristallen. Letztere zeigen in der Regel eine einfache vierseitige Doppelpyramide (Fig. 25) oder eine solche, deren Spitzen durch kleinere Flächen einer zweiten Pyramide abgestumpft sind (Fig. 26). Wenngleich die Form eines Kristalles häufig etwas verschoben erscheint, bleiben doch seine Winkel stets dieselben und bilden ein untrügliches Kennzeichen des betreffenden Minerals.

Eigenschaften und Gewinnung des Schwefels.

§ 57.    1. Der Schwefel ist ein blaßgelber, brüchiger, nicht

giftiger Stoff, der so leicht brennbar ist, daß er seit den ältesten Zeiten zur Feuererzeugung gedient hat.

2.    Erhitzen wir Schwefel in einem Probierglase bis 120°, so schmilzt er zu einer leicht beweglichen, gelben Flüssigkeit. Bei weiterem Erhitzen wird die Farbe dunkler und geht zuletzt in schwarzbraun über; die dünnflüssige Masse verdickt sich bei 230° so sehr, daß sie beim Umwenden des Glases kaum herausfließt. In noch größerer Hitze aber wird der Schwefel wieder dünnflüssig, und bei 450° siedet er. Aus dem siedenden Schwefel entweichen braunrote Dämpfe, die sich im oberen Teile des Probierglases wieder verdichten zu einer gelben, pulverigen Masse, den Schwefelblumen.

Der Schwefel kann demnach in Dampf verwandelt und aus diesem wieder zu einem festen Stoff verdichtet werden, man nennt den Vorgang eine Sublimation. Während sich beim Destillieren der Dampf zu einer Flüssigkeit verdichtet, geht er beim Sub-limieren in einen festen Stoff über.

3.    Gießen wir den auf etwa 200° erhitzten dickflüssigen Schwefel in kaltes Wasser, so erstarrt er und wird plastisch, er läßt sich kneten und zu Fäden ausziehen. Lassen wir ihn einige Tage trocken liegen, so nimmt er wieder den harten Zustand an.

4.    In einem hessischen Tiegel schmelzen wir Schwefel und lassen die geschmolzene Masse an der Oberfläche langsam erstarren; dann durchstoßen wir die entstandene Kruste und gießen den noch vorhandenen flüssigen Schwefel ab. An den Tiegelwänden und auf der Unterseite der Erstarrungskruste haben sich schräge säulenförmige Schwefelkristalle abgesondert (Erst arru ng sk ri st a l l e).

5.    In Wasser ist der Schwefel ganz unlöslich, auch wenn wir noch so stark schütteln; aus diesem Grunde ist er auch geschmacklos, denn wir können nur solche Stoffe schmecken, die wir in flüssigem Zustande zu uns nehmen, oder die sich im Mundspeichel lösen. Dagegen können wir ein kleines Stück Schwefel leicht in Schwefelkohlenstoff auflösen, einer in reinem Zustande wasserhellen Flüssigkeit, die schnell verdunstet und dabei einen unangenehmen Geruch verbreitet. Aus einer gesättigten Lösung in Schwefelkohlenstoff scheidet sich der Schwefel langsam in Form von schönen durchsichtigen Kristallen aus, und zwar in derselben Gestalt, welche die natürlich vorkommenden Kristalle (vergl. Fig. 25 und 26) besitzen (Verdunstungskristalle).

6.    Schwefel ist weder durch die Wärme noch durch eine andere Kraft zerlegbar, er gehört also zu den Grundstoffen.

7.    Die Gewinnung des Schwefels geschieht in der Weise, daß man die schwefelhaltigen Gesteine ausschmelzt,, das erhaltene Produkt reinigt und es in Holzformen zu Stangen gießt.

Schweflige Säure (Schwefeldioxyd).

§ 58. 1. Beim Entzünden eines Schwefelholzes oder eines Schwefelfadens verbrennt der Schwefel mit schwacher, blauer Flamme unter Entwicklung eines stechend riechenden Gases, das zum Husten reizt. Dieses Gas färbt blaues Lackmuspapier rot und wird gewöhnlich schweflige Säure genannt. Es entsteht auch bei der Verbrennung des Schwefels in reinem Sauerstoff (§ 10), also besteht es nur aus Schwefel und Sauerstoff; gemäß seiner Formel S0₂ (Schwefel — 8 von Sulfur) ist es richtiger als Schwefeldioxyd zu bezeichnen.

Verbrennt man ein Stück Schwefelfaden unter einer Glasglocke, die bunte Blumen enthält, so sieht man, daß das Schwefeldioxyd viele Pflanzenstoffe zu zerstören vermag.

2. Um Schwefeldioxyd in größerer Menge darzustellen, erhitzen wir Kupferdrehspäne in einer Kochflasche mit konzentrierter Schwefelsäure (vergl. Fig. 21). Das hierbei entweichende Gas leiten wir zunächst in eine Flasche, in der es mit blauem Lackmuspapier und lebhaft gefärbten Blüten in Berührung kommt; während die Lackmusfarbe in rot übergeht, werden einige von den Blütenfarben allmählich blasser, bis sie zuletzt gänzlich verschwinden. Weiter leiten wir das Gas in eine mit Wasser gefüllte Flasche, hier wird das Schwefeldioxyd vom Wasser begierig aufgenommen (bei 15° nimmt Wasser mehr als das 40 fache seines Volumens von dem Gase auf), wobei letzteres einen sauren Geschmack und einen stechenden Geruch annimmt; diese Auflösung des Gases in Wasser ist die eigentliche, zur Bildung von Salzen befähigte schweflige Säure (nicht Schwefelsäure!).

3. Man verwendet das Schwefeldioxyd in ähnlicher Weise wie das Chlor zum Bleichen, namentlich von Wolle, Seide und Strohgeflechten; ebenso findet es auch Anwendung zum Zerstören von Fäulnis und Gärung erregenden Pflanzenstoffen, also zur Desinfektion (bergt. § 43). Wein-und Bierfässer, sowie Einmachegläser und Töpfe werden „geschwefelt", ebenso Räume, in denen Krankheitsstoffe zerstört werden sollen; aus solchen Räumen müssen aber Metallgegenstände entfernt werden, da sie anlaufen.

Schwefelsäure.

§ 59. Zur Darstellung größerer Mengen von Schwefeldioxyd und schwefliger Säure haben wir Kupferdrehspäne mit konzentrierter Schwefelsäure erhitzt. Wir wollen nun versuchen, umgekehrt aus schwefliger Säure bezw. Schwefeldioxyd die Schwefelsäure herzustellen, zuvor aber die Eigenschaften dieser wichtigen Säure kennen lernen.

1.    Schwefelsäure ist eine ölähnliche, farblose oder schwach bräunliche Flüssigkeit mit dem hohen spez. Gewicht 1,84.

2.    Tauchen wir blaues Lackmuspapier in die konzentrierte Säure, so wird es sofort rot, ist aber nach einiger Zeit völlig zerfressen; gießen wir wenig Schwefelsäure in viel Wasser, verteilen etwas von dem Gemisch wieder in Wasser und so fort, so ist auch bei sehr großer Verdünnung die Einwirkung auf Lackmus und ein stark saurer Geschmack noch zu erkennen. Die Schwefelsäure ist demnach eine sehr starke, ätzende Säure, sie wirkt auf viele Verbindungen zersetzend ein und findet deshalb bei chemischen Umsetzungen die allerwichtigste und allgemeinste Anwendung.

3.    Beim Vermischen der Schwefelsäure mit Wasser zeigt sich eine starke Wärmeentwicklung. Deshalb hat man stets die Säure ins

Wasser zu gießen und nicht umgekehrt, sonst steigert sich die Erhitzung so, daß die Flüssigkeit durch entstehende Dämpfe umhergeschleudert wird.

4. Eine flache Glasschale mit konzentrierter Schwefelsäure stellen wir auf die eine Schale einer empfindlichen Wage und bringen letztere

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Figur 27.

5. Schwefelsäure siedet, wenn man sie auf 338° erhitzt; wird ihr Dampf noch weiter erhitzt, indem man ihn über rotglühende Bimssteinstücke leitet, so zerfällt er in Schwefeldioxyd, Wasser und Sauerstoff.

ins Gleichgewicht (Fig. 27). Nach einiger Zeit senkt sich die Wagschale mit der Schwefelsäure, und zwar um so schneller, je mehr Feuchtigkeit in der Luft vorhanden ist. Schwefelsäure zieht mit großer Begierde aus der Luft Wasserdampf an, indem sie sowohl ihre räumliche Ausdehnung als ihr Gewicht vergrößert. Man verwendet sie deshalb ähnlich wie Chlorcalcium M (vergl. § 91), um andere Stoffe, namentlich Gase zu trocknen

(Waschflasche).

Darstellung der Schwefelsäure.

§ 60.    1. Lassen wir die flüssige schweflige Säure längere Zeit

an der Luft stehen, so nimmt sie langsam Sauerstoff aus der Luft auf und geht in Schwefelsäure über. Beschleunigt wird der Vorgang bei Anwendung eines Oxydationsmittels.

Ein solches müssen wir auch anwenden, wenn wir die Schwefelsäure aus den drei Bestandteilen, in die sie durch starke Erhitzung (vergl. § 59) zerlegt werden kann, entstehen lassen wollen. Zu diesem Zwecke leiten wir Schwefeldioxyd in einen großen Glaskolben (A in Fig. 28) aus einer Kochflasche (a), in der Kupfer mit Schwefelsäure erhitzt wird. Aus einer zweiten Kochflasche (c) führen wir Wasserdampf in den Kolben ein. Wird nun aus einem mit der Wasserleitung verbundenen Gasometer noch Luft zugeführt (durch d), so sind alle drei zu vereinigenden Stoffe im Kolben vorhanden. Sie verbinden sich indessen erst, wenn wir in einer dritten Kochflasche (b) ans Kupfer und Salpetersäure

etwas Stickstoffoxyd entwickeln und dieses Gas ebenfalls in den Kolben hineinleiten. Das Stickstoffoxyd besitzt nämlich die Fähigkeit, aus der Luft Sauerstoff aufzunehmen und diesen gleich wieder an das Schwefeldioxyd abzugeben, so daß letzteres sich oxydiert in dem Augenblick, ^ in dem es sich auch mit Wasser verbindet. Nach einiger Zeit bemerken wir, daß sich am Boden des Glaskolbens etwas ^

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Figur 28.

Schwefelsäure angesammelt hat. — Die Röhre e ermög-licht den Austritt von über- US schlissigen Gasen und wird A» deshalb mit dem Abzüge in Verbindung gesetzt.

2. Zur Gewinnung der Schwefelsäure im großen stellt man Schwefeldioxyd durch Rösten von Schwefelkies (vergl. § 63) dar und läßt dieses Gas in mehreren hintereinander liegenden geräumigen Bleikammern mit Wasserdampf und Luft zusanimentreffen. Das Stickstoffoxyd, das zur Übertragung des Sauerstoffs der Luft auf die in der Bildung begriffene Schwefelsäure notwendig ist, erhält man aus einer geringen Menge Salpetersäure, die in der ersten Bleikammer zersetzt wird. Man gewinnt auf diese Weise zunächst eine stark wasserhaltige Schwefelsäure, die dann in Bleipfannen und zuletzt in Platinretorten eingedampft und dadurch konzentriert wird.

Salze der Schwefelsäure (Sulfate).

8 ei.

1. Übergießen wir Zink, Magnesium oder Eisen mit verdünnter Schwefelsäure, so entwickelt sich Wasserstoff, und in der Lösung entstehen die schwefelsauren Salze Zinksulsat, Magnesiumsulfat (Bittersalz) oder Eisensulfat (Eisenvitriol); von diesen scheiden sich die beiden ersteren aus gesättigten Lösungen in farblosen, das letztere in hellgrünen Kristallen aus. Metallisches Kupfer löst sich in der verdünnten Säure nicht, während Kupferoxyd leicht eine Lösung von dunkelblauem, giftigem Kupfersulfat (Kupfervitriol) ergibt.

Lev in und Briecke, Chemie.

2. Wegen ihrer Eigenschaft, Oxyde aufzulösen, benutzt man die Schwefelsäure, allerdings in verdünntem Zustande, zum Scheuern von eisernen und kupfernen Gefäßen. Das Blindwerden kupferner Kessel beruht auf der Bildung von Kupferoxyd; dieses verbindet sich mit der Schwefelsäure zu Kupfersulfat, das in Wasser löslich ist.

Verbindungen des Schwefels mit Metallen.

§ 62. Bisher haben wir Oxyde des Schwefels bezw. deren Lösung oder Verbindung mit Wasser kennen gelernt. Wir wollen nun versuchen, den Schwefel mit Metallen in Verbindung zu bringen.

1.    Wir mischen Eisenpulver oder Eiseufeilspäne in einer Porzellanschale mit der halben Gewichtsmenge Schwefelblumen unter Zusatz von wenig Wasser. Das feuchte Gemenge lassen wir bis zum folgenden Tage stehen und erhalten einen schwarzen, harten Stoff, in dem die Eisen-uud Schwefelteilchen nicht mehr zu unterscheiden sind, da sie sich zu der chemischen Verbindung Schweseleiseu vereinigt haben.

Erhitzen wir ein trockenes Gemenge von Eisen und Schwefelblumen in einem weiten Probierglase, so verbinden sich die Grundstoffe sogleich unter lebhafter Gtüherscheinung, die von der erhitzten Stelle aus durch die ganze Masse fortschreitet (vergl. § 16).

Wir können demnach Schwefel und Eisen entweder durch Vermittelung des Wassers einander so nahe bringen, daß sie sich chemisch anziehen, oder wir können die zwischen beiden Grundstoffen bestehende chemische Verwandtschaft durch Erhöhung der Temperatur so weit verstärken, daß ebenfalls die Vereinigung erfolgt.

2.    In einer Probierröhre erhitzen wir Schwefel zum Sieden. Lassen wir dann Kupferdrehspäne in der Röhre hinabgleiten, so findet unter Erglühen die Vereinigung von Schwefel und Küpfer statt, sobald letzteres mit den Schweseldämpfen in Berührung tritt. Die entstehende schwarzgraue Verbindung heißt Schwefelkupfer.

3.    Wenn wir in einem Porzellanmörser wenige Tropfen Quecksilber mit Schwefelblumen verreiben, so erhalten wir die Verbindung Schwefel-quecksilber als feines, schwarzes Pulver.

§ 63.    1. Schwefelverbindungen der Metalle kommen auch natür

lich als Mineralien in großer Anzahl vor. Aus Eisen und Schwefel besteht der Schwefelkies oder Eisenkies, dessen messinggelbe, lebhaft glänzende Kristalle die Form von Würfeln (Fig. 29), Fünfeckszwölf-

flächnern (Fig. 30) oder Achtflächnern (Fig. 31) aufweisen. Er ist so hart, daß er am Stahl Funken gibt und deshalb auch Pyrit*) heißt.

Figur 29.

Figur 30.

Figur 31.

Ein Teil des Schwefels sublimiert, wenn man das Mineral im Glasröhrchen glüht. Sehr schöne Kristalle werden auf Elba, in Piemont und am St. Gotthard gefunden.

2.    Das Schwefelquecksilber kommt als Zinnober natürlich vor, das Mineral unterscheidet sich aber von der bei unserem Versuche gewonnenen schwarzen Verbindung durch seine rote Farbe und kristallinische Zusammensetzung. Der Zinnober ist das wichtigste Erz zur Gewinnung des Quecksilbers. -Man findet ihn besonders bei Jdria in Krain, Almaden in Spanien und Nen-Almaden in Kalifornien.

3.    Ein Schwefelzink kommt im Mineralreich als Zinkblende vor, und zwar zumeist in verwachsenen Kristallen oder in derben, blättrigen Massen von grauschwarzer bis brauner Farbe. Freiberg in Sachsen; Oberharz.

4.    Aus Schwefelblei besteht der sehr schwere Bleiglanz, der dunkelgraue, metallisch glänzende Kristalle in Form von Würfeln und Achtflächnern aufweist. Freiberg in Sachsen; Oberharz; Eifel.

5.    Mit dem letzteren gemeinsam kommt häufig der Kupferkies vor, ein messing- bis goldgelbes, oft bunt angelaufenes Mineral, das viel weicher ist als der ähnliche Schwefelkies; es ist aus Schwefeleisen und Schwefelkupfer zusammengesetzt und dient zur Gewinnung des Kupfers. Freiberg in Sachsen; Goslar und Klausthal.

Schwefelwasserstoff.

8 64. 1. Wenn wir ein Metall auf eine Säure wirken lassen, z. B. Zink auf Schwefelsäure, Eisen auf Salzsäure usw., so entwickelt

*) Anmerkung: Pyrit kommt von nv$, pyr (griech.) — Feuer.

sich Wasserstoff. Lassen wir nun die Schwefelverbindung eines Metalls, z. B. Schwefeleisen, auf die Säure wirken, so könnte neben Wasserstoff auch Schwefel frei werden. Wir übergießen einige Stücke Schwefeleisen in einer Gasentwicklungsflasche mit verdünnter Salzsäure und bemerken sogleich das Auftreten eines unangenehm (nach faulen Eiern) riechenden Gases. Wasserstoff und Schwefel verbinden sich nämlich im Augenblick des Freiwerdens zu Schwefelwasserstoff, während Eisen und Chlor zu Chloreisen zusammentreten.

2. Der Schwefelwasserstoff ist farblos, eingeatmet wirkt er giftig, in kleinen Mengen betäubend, in größeren tödlich. Er entsteht bei der Verwesung von tierischen und pflanzlichen Stoffen, so z. B. auch beim Faulwerden von Eiern; man sagt also richtiger, die letzteren riechen nach dem Gase. Ferner entsteht dieses Gas auch bei der Verdauung der Nahrungsmittel im Magen und Darni unseres Körpers.

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3.    Sobald aus der Entwicklungsflasche alle Luft verdrängt ist, entzünden wir den aus einer Spitze entweichenden Schwefelwasserstoff, der mit schwach leuchtender, blauer Flamme verbrennt (Fig. 32). Mit Hülfe eines über die Flamme gehaltenen weiten Glasrohres erkennen wir, daß zwei Verbrennungsprodukte gebildet werden, nämlich Wasser, das sich an der Innenseite des Glasrohres zu kleinen Tropfen niederschlägt, und Schwefeldioxyd, das aus dem oberen Ende des Rohres entweicht und dort an seinem Gerüche erkannt wird.

Figur 32.

4.    Führen wir in die Schwefelwasserstoff-flamme einen kalten Gegenstand, z. B. eine Porzellanschale ein, so überzieht sich dieser mit

einem gelben Anfluge von Schwefel. Die Verbrennung wird infolge der eintretenden Abkühlung unvollständig, indem nur der Wasserstoff verbrennt und der Schwefel sich ausscheidet.

§ 65.    1. Um Schwefelwasserstoff für einige Zeit vorrätig zu

halten, leiten ivir ihn in Wasser, das etwa die dreifache Menge des Gases löst; die entstehende Lösung wird Schwefelwasierstoffwasser genannt. Dieses zersetzt sich leicht unter dem Einflüsse von Luft und Licht und muß in dunklen Flaschen aufbewahrt werden; um es länger brauchbar zu erhalten, gießt man einige Tropfen Glyzerin hinzu.

2.    Beschreiben wir ein Stück Papier mit einer Lösung von Bleizucker und tauchen es in Schwefelwasserstoffwasser, so wird die Schrift schwarz; Schwefel und Blei, die aus ihren Verbindungen ausscheiden, vereinigen sich zu schwarzem Schwcfelblei.

Eiserne Nägel überziehen sich in Schwefelwasserstoffwasser mit einer Schicht von schwarzem Schwefeleisen.

Benetzen wir eine blanke Silber- oder Kupfermünze mit einem Tropfen frisch bereiteten Schwefelwasserstoffwassers, so überzieht sich das Metall mit einer dünnen Schicht von schwarzem Schwefelsilber bezw. Schwefelknpfer.

3.    Die Verbindungen des Schwefels mit den verschiedenen Metallen heißen Schwefelmetalle oder Sulfide.

Aufgaben.

§ 66. 1. Schwefelwasserstoff hat die Formel H₂S, die der Formel H₂0 des Wassers entspricht, und das Molekulargewicht 34. Welche Wertigkeit und welches Atomgewicht besitzt also der Schwefel?

2.    Bei der Verbrennung des Schwefels in Sauerstoff verbraucht man auf 4 g Schwefel genau 4 g Sauerstoff. Wieviel Sauerstoff verbindet sich mit einem Atomgewicht Schwefel? Welche Formel erhält also das Schwefeldioxyd?

3.    Schwefelsäure ist KL, S0₄, Zink-, Magnesium-, Kupfersulfat sind ZnS0₄, Mg S0₄, Cu S0₄. Welche Molekulargewichte erhalten diese Verbindungen?

4.    Wie können die folgendermaßen angedeuteten Umsetzungsgleichungen vervollständigt werden:

a)    S + 0,

b)    SCL + ILO + O,

c)    Zn + H₂S0₄,

d)    Mg + H₂S0₄,

e)    Cu0 + H₂S0₄,

f)    H₂ S -f- 0 (vollständige Verbrennung),

g)    H₂S-)-0 (unvollständige Verbrennung)?

5.    Wieviel g Wasserdampf und wieviel g Sauerstoff sind erforderlich, um 14 g Schwefeldioxyd in Schwefelsäure überzuführen?

6.    Wieviel 1 Sauerstoff sind notwendig, wenn 14 g Schwefel verbrannt werden sollen?

7.    Wieviel 1 Wasserstoff erhalten wir durch Auflösung von 34 g Zink in verdünnter Schwefelsäure? Wieviel g Zinksulfat (Zinkvitriol) entstehen dabei?

8.    Wieviel g Kupferoxyd muß man in Schwefelsäure lösen, um 19 g Kupfersulfat zu erhalten?

VI. Eisen.

Eigenschaften und Arten des Eisens.

§ 67. 1. Das Eisen ist ein harter, schwerer, glänzender Stoff, der leicht magnetisch wird und sowohl Wärme als Elektrizität gut leitet. Man rechnet es zu den Metallen, ebenso wie Magnesium, Zink, Blei, Antimon, Quecksilber, Kupfer, Zinn, Aluminium und Mangan, von denen jedes dem Eisen wenigstens in einigen seiner Eigenschaften ähnlich ist. Von sämtlichen Metallen ist das Eisen das wichtigste, da es für die verschiedensten Zwecke verwendbar ist, und da es leicht in großer Menge gewonnen werden kann,

2. Das Eisen zeigt nicht immer dieselbe Beschaffenheit, man unterscheidet vielmehr drei Arten: Das Gußeisen ist weiß oder grau, erscheint grobkörnig auf seinen Bruchflächen und ist sehr hart; es kann leicht geschmolzen und in Formen gegossen, aber nicht im glühenden Zustande zu Stäben ausgehämmert oder gewalzt werden, denn es ist spröde und zerbricht unter dem Hammer wie Glas.

Das Schmiedeeisen ist hellgrau, zeigt zackige Bruchflächen und ist verhältnismäßig weich und sehr widerstandsfähig gegen heftige Erschütterungen; glühend kann es durch Bearbeitung mit dem Hammer in jede beliebige Form gebracht werden, auch ist es schweißbar, aber es schmilzt erst bei höchster Weißglut.

Der Stahl zeigt „stahlgraue" Farbe und sehr feinkörnige Bruch-fläch'en. Er kann gegossen, geschmiedet und geschweißt werden; durch plötzliche Abkühlung wird er so hart, daß man ihn zu Werkzeugen mit scharfer Schneide verwenden kann. Er schmilzt leichter als Schmiedeeisen, aber schwerer als Gußeisen.

Chlorverbindungen des Eisens.

§ 68.    1. Übergießen wir Eisenpulver in einem Becherglase mit

Salzsäure, so entwickelt sich in großer Menge ein brennbares Gas, das beim Entzünden ein Geräusch verursacht und leicht als Wasserstoff zu erkennen ist. Das Eisen zersetzt den Chlorwasserstoff ebenso wie Magnesium, Zink und Aluminium unter Wasserstoffabspaltung, dabei bildet es mit dem Chlor das leichtlösliche Salz Chloreisen.

2.    Die von uns gewonnene Lösung von Chloreisen wird verdünnt und filtriert, sie zeigt alsdann eine hellgrüne Farbe. Leiten wir nun Chlorgas hinein, oder fügen wir frisches Chlorwasser hinzu, so wird die Lösung gelbbraun. Daran erkennen wir, daß das zuerst entstandene Chloreisen befähigt ist, noch freies Chlor aufzunehmen und damit ein zweites, dunkleres Salz zu bilden. Die erste, an Chlor ärmere Verbindung hat die Formel FeCL, (Fe vom lateinischen Ferrum) und heißt Eisenchlorür, die zweite, an Chlor reichere hat die Formel FeCl₃ und wird Eisenchlorid genannt.

Das Eisen ist wie Stickstoff und Mangan ein Grundstoff von veränderlicher Wertigkeit, denn es ist im Chlorür zweiwertig und im Chlorid dreiwertig.

3.    Setzen wir der Lösung des Eisenchlorids eine Lösung von gelbem Blutlaugensalz zu, so entsteht ein prachtvoll blauer Niederschlag, das Berlinerblau. Ein Zusatz von Galläpfeltinktur zu der Eisenchloridlösung ergibt einen schwarzen Niederschlag (Tinte). Statt der Eisenchloridlösung können wir auch Eisenvitriol verwenden, der besonders in der Färberei zum Schwarz- und Blaufärben, ferner zur Herstellung des Berlinerblaus und der schwarzen Tinte gebraucht wird.

Sauerstoffverbindungen des Eisens.

§ 69.    1. Mit Sauerstoff bildet das Eisen, wenn es als zwei

wertiger Grundstoff auftritt, die schwarze, pulverförmige, an der Luft wenig beständige Verbindung Eisenoxydul, FeO; diese entsteht z. B-, wenn blankes Eisen lange trocken gelegen hat, als schwarzer Überzug.

2.    Tritt aber das Eisen als dreiwertiger Grundstoff auf, so vereinigt es sich mit einer größeren Sauerstoffmenge zu der rotbraunen Verbindung Eisenoxyd, Feä 0₃.

3.    Beim Glühen des Eisens an der Luft (§ 6) entsteht ein Gemenge der beiden Verbindungen Eisenoxydul und Eisenoxyd, in welchem das

Oxydul überwiegt; dieses Gemenge wird, da es beim Schmieden des Eisens von der Oberfläche des Metalls abblättert, als Hammerschlag bezeichnet.

Eine chemische Verbindung des Eisenoxyduls mit dem Oxyd bildet sich dagegen, wenn Eisen in Sauerstoff verbrannt wird (§ 10); diese Verbindung entspricht der Formel Fe₈0₄, sie ist eine leicht schmelzbare, schwarze Masse und wird Eisenoxydnloxyd genannt.

Als Oxyde des Eisens im weiteren Sinne kann man alle drei Sauerstoffverbindungen dieses Metalls bezeichnen, im engeren Sinne aber bezeichnet der Name Eisenoxyd nur die Verbindung Fe₂0₃.

Gesetz der vielfachen Berhältnisse.

§ 70.    1. Die Fähigkeit des Eisens, sich mit verschiedenen Mengen

Chlor oder Sauerstoff zu verbinden, scheint im Widerspruch zu stehen mit dem Gesetz der festen Verhältnisse, nach welchem sich die Grundstoffe in ganz bestimmten, unveränderlichen Gewichtsverhältnissen vereinigen. Demgegenüber ist zu beachten, daß beispielsweise im Eisenchlornr ein Atomgewicht Eisen stets mit zwei Atomgewichten Chlor verbunden ist, während im Eisenchlorid 1 Atomgewicht Eisen stets mit 3 Atomgewichten Chlor vereinigt ist. In jeder einzelnen der Eisenverbindungen finden wir demnach dieselbe unveränderliche Regelmäßigkeit der Zusammensetzung, die wir beim Wasser und bei anderen chemischen Verbindungen kennen gelernt haben.

2. Die Chlormengen, die in den Verbindungen Fe Cl₂ und FeCl₃ mit einem Atom Eisen vereinigt sind, verhalten sich wie 2:3; die Sauerstoffmengen, die in den Verbindungen FeO, Fe₃0₄ und Fe₂0₃

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mit einem Atom Eisen in Verbindung stehen, verhalten sich wie 1:    :

oder rote 6:8:9.

3. Wie das Eisen besitzen auch manche andere Grundstoffe die Fähigkeit, sich mit verschiedenen Mengen Chlor oder Sauerstoff zu verbinden, z. B. Quecksilber, Kupfer und Mangan. In allen Fällen aber gilt dabei das Gesetz: Verbinde» sich zwei Grundstoffe in mehreren Verhältnissen, so stehe» die mit derselben Menge des einen Grundstoffs ver-bnndeneu Mengen des anderen unter sich in einem Verhältnis, das durch kleine ganze Zahlen ausgedrückt werden kann (Gesetz der vielfachen Verhältnisse).

Eisenerze.

§ 71. Mehrere Sauerstoffverbindungen des Eisens kommen als Mineralien in der Natur vor und find chs Eisenerze von größter Wichtigkeit für die Gewinnung des Metalls.

1.    Das Eisenoxyd, Fe,, 0₃, findet man in Westfalen, Nassau, Sachsen und am Harz massenhaft als Roteisenstein. Eine sehr reine Abart dieses Minerals, die in schwarzen, metallisch glänzenden Kristallen namentlich auf der Insel Elba vorkommt, heißt Eisenglanz.

Figur 33.

Weniger rein ist der rotbraun gefärbte, dichte Roteisenstein sowie der radialfaserige, stahlgraue, oft blutrot überlaufene rote Glaskopf, dessen Oberfläche mit ihren zahlreichen größeren und kleineren Wölbungen an eine Niere erinnert (Fig. 33).

Erdige Abarten des Roteisensteins sind Rötel und roter Ocker, die zur Herstellung von Rotstiften und als Farbe zum Anstreichen gebraucht werden.

Der rote Glaskopf (sog. Blutstein) wird häufig geschliffen und als Halbedelstein für Ringe, Nadeln und dergleichen verwendet, das gepulverte Erz dient als Putz- und Poliermittel für Metalle.

2.    Das Eisenoxyduloxyd, Fe₃ 0₄, kommt als wichtiges Eisenerz in Sachsen, Schweden und Rußland vor unter dem Namen Magneteisenstein. Es tritt in schönen, schwarzen Kristallen auf, welche die Form von regelmäßigen Achtflächnern oder Oktaedern (Fig. 31) haben, oder in unregelmäßigen körnigen bis dichten Massen. Stets vermag der Magneteisenstein eine frei schwebende Magnetnadel aus ihrer Lage abzulenken, einige Stücke wirken sogar als Magnete, indem sie Eisenfeilspäne an sich ziehen.

3. Ein drittes, nicht minder wichtiges Eisenerz ist der in Nord-und Mitteldeutschland sehr verbreitete Brauneisenstein; dieser bildet einerseits als dichter Brauneisenstein und brauner GlaLkopf größere Erzlager, andererseits veranlaßt er als Gemengteil von Sand, Lehm und manchen Felsarten deren gelbe oder braune Färbung. Der Brauneisenstein besteht aus einer Verbindung des Eisenoxyds, Fe₂ 0₃, mit Wasser, genannt Eisenoxydhydrat oder Eisenhydroxyd.

Eine ähnliche Verbindung bildet sich, wenn Eisen längere Zeit an feuchter Luft liegt: das Metall überzieht sich alsdann mit Rost, der wie der Brauneisenstein aus Eisenoxyd und Wasser zusammengesetzt ist. « Die roten Ziegelsteine haben ihre Farbe daher, daß das im Ton enthaltene gelbe Eisenhydroxyd beim Brennen sein Wasser abgibt und in rotes Eisenoxyd übergeht.

Die gelbe, erdige Abart des Brauneisensteins benutzt man auch als gelbe oder, nach vorherigem Glühen, als rote Farbe.

Gewinuung des Eisens.

§ 72. Bei der Gewinnung des Eisens aus seinen Erzen werden diese zunächst zerkleinert und, falls sie Wasser und andere flüchtige

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Figur 34.

Stoffe enthalten, geröstet, d. h. an der Luft erhitzt. Um ihnen den Sauerstoffgehalt zu entziehen, muß man sie mit einem Körper glühen, der begierig Sauerstoff anzieht, um damit zu verbrennen; ein solcher ist die Kohle. Deshalb bringt man die zerkleinerten und gerösteten Eisenerze mit Kohle (Koks) in einen Hochofen (Fig. 34) in der Weise, daß viele Erzschichten mit Kohleschichten wechsellagern. Die Verbrennung der untersten Kohleschicht wird durch ein Gebläse, das erhitzte Luft zuführt, befördert. Im tiefsten Teile des Hochofens sammelt sich das reduzierte Eisen unter einer schützenden Decke von Schlacke, die teils den Verunreinigungen der Erze, teils künstlichen Zusätzen (Kalk usw.) entstammt. Durch eine Öffnung wird von Zeit zu Zeit

das geschmolzene Metall herausgelassen und in Formen gegossen, während das zweite Schmelzprodukt, die Schlacke, von einer etwas höher gelegenen Stelle abfließt.

In demselben Maße, wie der Inhalt des Hochofens infolge der Verbrennung und des Schmelzens sich senkt, erfolgt von oben her die neue Beschickung. Auf diese Weife bleibt der Ofen jahrelang ohne jede Unterbrechung im Betriebe.

§ 73. 1. Das im Hochofen gewonnene Metall ist das Roh- oder Gußeisen; bei seiner innigen Berührung mit der Hochofenkohle nimmt es erhebliche Mengen davon in sich auf, so daß es stets etwa 4 Prozent Kohle enthält.

2. Aus dem Roheisen wird Schmiedeeisen durch das „Frischen" gewonnen, indem man ersterem Kohle und andere Beimengungen durch eine Verbrennung entzieht.

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Zu diesem Zweck schmelzt man das Roheisen unter starker Luftzuführung in einem Puddelofen (Fig. 35), dessen Schmelzraum von der Feuerung durch eine Feuerbrücke (B) getrennt ist. Um die Einwirkung des Luftsauerstoffs    ........■...........

Figur 35.

geschmolzene Eisen beständig umgerührt. Dabei verwandelt es sich zuletzt in eine nicht mehr flüssige, zähe Masse, die zu Stäben ausgewalzt wird und weniger als 0,6 Prozent Kohle enthält.

3. Der Stahl enthält 0,6 bis 1,5 Prozent Kohle. Bei seiner Gewinnung kann man vom Schmiedeeisen ausgehen, indem man dessen Kohlegehalt wieder vergrößert; zu diesem Zweck werden Schmiedeeisenstäbe schichtenweise zwischen Holzkohlepulver in feuerfeste Tonkasten eingelegt und etwa 8 Tage lang zum Glühen erhitzt, so daß etwas Kohle in das Eisen eindringt. — Eine andere Stahlbereitung besteht darin, daß man das Frischen des Roheisens im Puddelofen nur so lange fortsetzt, bis der Kohlegehalt des Stahls erreicht ist. Große Stahlmengen werden nach dem Verfahren von Bessemer hergestellt, indem man geschmolzenes Roheisen in ein birnenförmiges, mit feuerfesten Steinen ausgemauertes Gefäß aus Eisenblech (Fig. 36) ₍ einlaufen läßt und mittels eines Gebläses einen P kräftigen Strom heißer Luft von unten her I durch die geschmolzene Eisenmasse preßt. Hier-| bei verbrennt in kurzer Zeit so viel Kohle nebst anderen Beimengungen des Roheisens, wie man letzterem zu entziehen wünscht; zunr Schluß wird das birnenförmige Gefäß, die Bessemer-Birne, umgewendet und der fertige Stahl in Formen gegossen.

Figur 36.

Reduktion des Eisens; umkehrbare Reaktion.

§ 74. 1. Die Reduktion der Eisenoxyde, die man im großen mit Kohle ausführt, ist im kleinen leichter durch Wasserstoff zu erzielen. Erwärmen wir eins der Oxyde des Eisens in feiner Pulverform in einer Kugel-röhre, durch die ein Wasserstoffstrom geleitet wird (vergl. Fig. 18), so verbindet sich schon bei mäßiger Hitze der Wasserstoff mit dem Sauerstoff des Oxyds zu Wasser, das als Dampf entweicht, während das Eisen als tiefschwarzes, lockeres Pulver zurückbleibt. Dieses zeigt kein metallisches Aussehen, weil die Temperatur des Versuches nicht genügt, um es zu einer dichten Masse zusammenzuschmelzen; verreiben wir es aber nach dem Erkalten in einem Mörser, so erhält es graue Farbe und metallischen Glanz.

2.    Umgekehrt können wir wieder ein Oxyd des Eisens erhalten, wenn wir eiserne Nägel in einem eisernen Gasrohre zum Glühen bringen und Wafferdampf darüberleiten (vergl. Fig. 7). Das glühende Eisen zersetzt den Wasserdampf, zieht dessen Sauerstoff an sich, so daß der Wasserstoff frei wird, den wir über Wasser auffangen.

3.    Der zweite Vorgang ist also die Umkehrung des ersten. Man bezeichnet eine Umsetzung, die in zwei einander entgegengesetzten Richtungen verlaufen kann, als eine umkehrbare Reaktion (vergl. hierzu auch § ö und 8 7).

4.    Nehmen wir bei dem zweiten Versuche Kupfer statt Eisen, so zeigt sich dasselbe Ergebnis. Wir sehen daraus, daß glühende Metalle das Wasser in seine Grundstoffe zerlegen sönnen, wobei ein Oxyd des Metalles entsteht, während der Wasserstoff frei wird.

Chemisches Gleichgewicht.

§ 75. Verdrängt der Wasserstoff das Eisen ans dem Oxyd, so ist er stärker als das Metall; wird er aus seiner Sauerstoffverbindnng durch Eisen verdrängt, so erweist er sich als der schwächere Grundstoff. Daraus geht hervor, daß die Stärke der chemischen Verwandtschaft, die die Grundstoffe zusammenführt, nicht stets die gleiche ist, sondern daß sie sich ändert mit den Bedingungen, unter denen eine Umsetzung stattfindet. Sie ist abhängig von der Temperatur der Umsetzung und namentlich von der Konzentration der einwirkenden gasförmigen und flüssigen Stoffe. Der Wasserstoff wirkt so lange auf das Oxyd ein, bis ein bestimmtes, von der Temperatur abhängiges Mengenverhältnis zwischen ihm und dem entstehenden Wasserdampf erreicht ist; umgekehrt wird der Wasserdampf nur so lange durch Eisen zersetzt, bis sich das gleiche Mengenverhältnis zwischen ihm und dem entstehenden Wasserstoff ausgebildet hat. Zwischen den beiden entgegengesetzten Vorgängen liegt ein Zustand, bei dem sich die Einwirkungen von Wasserdampf und Wasserstoff gegenseitig aufheben, und dieser wird als das chemische Gleichgewicht unter den bei der Umsetzung beteiligten Stoffen bezeichnet.

Vorkommen und Bedeutung des Eisens.

§ 76. 1. Außer in den schon (§ 71) genannten Eisenerzen kommt das Eisen noch in anderen Mineralien vor, so mit Schwefel verbunden als Eisenkies oder Schwefelkies, in Verbindung mit Kohlenstoff und Sauerstoff als Eisenspat oder Spateifcnstein. Während der erstere zur Gewinnung von Schwefelsäure benutzt wird (durch Rosten verliert er einen großen Teil seines Schwefels, der zu Schwefeldioxyd verbrennt), ist der letztere zur Eisengewinnung äußerst wertvoll (Eisenerz in Steiermark, Klausthal im Harz).

2.    Gediegenes Eisen findet sich in der Erde sehr selten, zuweilen in kleinen Blättchen und Körnchen. Größere Stücke fand man auf der Insel Disko bei Grönland. Als Meteoreisen fällt es aus dem Weltenraume bisweilen auf die Erde herab.

3.    Das Eisen ist von allen Metallen in der Natur am weitesten verbreitet; nur wenige Mineralien und Gesteine sind völlig eisenfrei.

4.    Eine große Rolle spielt das Eisen im Körper der allermeisten Pflanzen, da es zur Bildung des Blattgrüns notwendig ist. Pflanzen, die in eisenfreiem oder eisenarmem Boden wachsen, werden bleich.

5.    Im tierischen und menschlichen Körper, namentlich im Blute, fehlt das Eisen nie. Im Durchschnitt enthält 1 1 Blut etwa 0,6 g Eisen; der tägliche Bedarf ist etwa 0,15 mg für 1 kg Körpergewicht. Unsere Nahrungsmittel enthalten genügend Eisen zur Deckung dieses Bedarfs, allerdings in wechselnder Menge; in 1 kg Milch sind 3 mg Eisen enthalten, in 1 kg Kartoffeln 16 mg, in 1 kg Rindfleisch 40 mg, in 1 kg Spinat 45 mg, in 1 kg Weizen 48 mg, in 1 kg Erbsen 56 mg, in 1 kg Eigelb 110 mg. Blutarme (bleichsüchtige) Menschen bedürfen einer starken Zufuhr von eisenhaltiger Nahrung, so daß ihnen meistens besondere Mittel (Eisenpillen u. dgl.) verordnet werden müssen.

6.    Schon seit den ältesten Zeiten ist das Eisen bekannt und wird von den Menschen zu Waffen und Werkzeugen benutzt. Heute ist die Verwendung des Eisens derart ausgedehnt, daß es wohl kaum ein Gewerbe gibt, das die Benutzung eiserner Werkzeuge entbehren kann. Es ist überhaupt das unentbehrlichste Metall im menschlichen Leben.

Aufgaben.

§ 77. 1. Das Eisenoxydul, Fe 0, enthält auf je 2 g Sauerstoff 7 g Eisen. Wieviel Gewichtsteile Eisen verbinden sich demnach mit 16 Gewt. -Sauerstoff? Wie groß ist also das Atomgewicht des Eisens?

2.    Welche Molekulargewichte haben die einzelnen Chlor- und Sauerstoffverbindungen des Eisens?

3.    Bei der Einwirkung des Wasserdampfes auf glühendes Eisen verbinden sich 6 g Eisen mit 2²/₇ g Sauerstoff. Wieviel Atomgewichte Sauerstoff vereinigen sich demnach mit einem Atomgewicht Eisen? Welche Sauer-stoffverbinduug des Eisens bildet sich also?

4.    Die einzelnen Umsetzungen sollen durch Gleichungen dargestellt werden, die nach folgenden Andeutungen zu vervollständigen sind:

-a) Fe + HCl b) Fe Cl₂ + CI

■c) Fe -ff 0 (Verbrg. in Sauerst.)

d)    Fe₂ Os + H    f) Fe + H₂ 0

e)    Fe₃0₄ + H    g) Fe + H₂ S0₄.

5. 3,2 g Eisen werden in Salzsäure gelöst. Wieviel g Eisenchlorür .erhält man?

6.    Wieviel g und wieviel ccm Chlor sind erforderlich, um 4 g Eisenchlorür in Eisenchlorid überzuführen?

7.    5,3 g Eisen sollen in Sauerstoff verbrannt werden. Wieviel g Eisenoxyduloxyd entstehen dabei? Wieviel 1 Sauerstoff sind für die Verbrennung erforderlich?

8.    Welches der im § 71 erwähnten Eisenerze besitzt (in reinem Zustande) den höchsten Metallgehalt? Wieviel Prozent Eisen enthält dasselbe?

9.    Wieviel g Eisenoxyd ergeben bei der Reduktion durch Wasserstoff 30 g reines Eisen?

10.    Die Formel des künstlich dargestellten Schwefeleisens ist Fe 8. Zinnober, Zinkblende und Bleiglanz entsprechen dieser Verbindung in ihrer Zusammensetzung. Welche Formeln sind demnach für die drei Mineralien zu schreiben? (Blei — Pb von Plumbum).

Welche Formel kommt dagegen dem Schwefelkies zu, wenn in diesem Mineral 7 Gewichtsteile Eisen mit 8 Gewt. Schwefel verbunden sind?

11.    Wieviel g Schwefel sind erforderlich, um 3,2 g Eisen in Schwefeleisen überzuführen? Welche Gleichung stellt diesen Vorgang dar?

12.    Wieviel Schwefeleisen ist erforderlich ytr Darstellung von 19 g Schwefelwasserstoff? Welche Gleichung stellt diesen Vorgang dar bei Einwirkung von Salzsäure?

13.    Wir erhitzen Zinnober mit Eisenpulver in einer Probierröhre und bemerken, daß Qnecksilbertröpfchen sich ausscheiden. Welche Umsetzung wird erfolgt sein?

14.    Wenn wir Schwefeleisen mit verdünnter Schwefelsäure übergießen, erhalten wir Schwefelwasserstoff und Eisenvitriol. Nach welcher Gleichung muß die Umsetzung erfolgen?

15.    In einem Becherglase stellen wir mit Hülfe von Salzsäure und einem Metall eine Wasserstoffentwicklung her. Gießen wir nun einige Tropfen Eisenchloridlösung hinzu, so wird die gelbbraune Flüssigkeit alsbald hellgrün. Welche Einwirkung übt demnach der freiwerdende Wasserstoff auf das Eisenchlorid aus? Durch welche Gleichung läßt sich diese Umsetzung darstellen?

TU. Kochsalz.

Vorkommen und Gewinnung des Kochsalzes.

§ 78.    1. Das Kochsalz findet sich in ziemlich erheblicher Menge

in allen Meeren, durchschnittlich enthält das Meerwasser 2Lg Prozent davon neben einem Prozent anderer Salze. Die Bewohner warmer Küstengebiete, namentlich der Länder am Mittelländischen Meere, gewinnen das Kochsalz, indem sie am Ufer flache Teiche, die Salzgärten, ausgraben und Meerwasser hineinleiten; die Wärme der Sonne läßt das Wasser allmählich verdunsten, so daß zunächst das Kochsalz und später die leichter löslichen anderen Salze sich ausscheiden. Auch in sehr kalten Ländern, z. B. am Weißen Meere, wird das Kochsalz mit Hülfe von Salzgärten aus dem Meerwasser gewonnen; man läßt letzteres gefrieren, dadurch wird das meiste Wasser als Eis ausgeschieden, und es bleibt eine fast konzentrierte Salzlösung übrig, aus der der Rest von Wasser-leicht durch Verdampfen entfernt werden kann.

2. In der an Süßwasserzuflüssen reichen Ostsee beträgt der gesamte Gehalt an Salzen nur '/s bis 2 °/₀. Dagegen hat das Rote Meer, das keine Flüsse aufnimmt und trotzdem viel Wasser durch Verdunstung einbüßt, mit 4,2 °/₀ den höchsten Salzgehalt unter allen Meeren aufzuweisen. Weit größer noch ist der Salzgehalt einiger Binnenseen, z. B. enthält der Große Salzsee Nordamerikas 19 °/₀ und das Tote Meer 24 % Salze, unter denen das Kochsalz den Hauptbestandteil ausmacht.

§ 79. 1. An vielen Stellen Deutschlands (z. B. bei Staßfurt) und Österreichs (z. B. bei Wieliczka in Galizien) kommt das Kochsalz als Mineral vor in Lagern, die wir als die Verdunstungsrückstände früher vorhandener Meeresbecken anzusehen haben. Dieses wichtige Mineral wird Steinsalz genannt; zu seiner Gewinnung hat man Bergwerke angelegt, in denen es nur losgebrochen und zur Erdoberfläche emporgehoben wird. — In Begleitung des Steinsalzes findet man in Norddeutschland eine Reihe von ähnlichen Mineralien, die Kalisalze, die für die Landwirtschaft von größter Bedeutung sind (Sylvin, Carnallit, Somit und andere).

2. Sehr verbreitet ist die Gewinnung des Kochsalzes aus salz-führenden Quellen, die unterirdischen Salzlagern ihre Entstehung verdanken. Die den Quellen entnommene Salzlösung oder Sole wird in

den Salzsiedereien oder Salinen zur Vertreibung des Wassers in flachen eisernen Pfannen erhitzt, und dabei scheidet sich das Kochsalz in Form von Kristallen aus. Der Salzgehalt einer Sole wird nach Graden einer Senkwage gemessen. Ist er sehr gering, so ist die Sole noch nicht siedewürdig; in diesem Falle entfernt man zunächst einen Teil des Wassers durch Luftzug, indem man die Sole auf ein hohes, mit Dornenreisig ausgelegtes Gerüst, das Gradierwerk (Fig. 37), pumpt und sie

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Figur 37.

tropfenweise durch die Dornen herabfallen läßt. Die Sole bietet dabei der durchziehenden Luft eine sehr große Oberfläche dar, so daß eine schnelle Verdunstung des Wassers herbeigeführt wird. Auf den Dornen scheidet sich im Laufe der Zeit eine Kruste von Dornstein (Gips usw.) aus, ein Beweis, daß die Sole dort nicht allein Wasser, sondern auch schwerlösliche Bestandteile verliert, die sonst eine Verunreinigung des Kochsalzes bilden würden.

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Levin und Briecke, Chemie.

Kristallform des Kochsalzes.

§ 80. 1. Das Mineral Steinsalz kommt in gut ausgebildeten, meist wasserhellen Würfeln vor (Fig. 38). Beim Zerkleinern eines solchen Würfels vermittelst eines Messers oder eines Meißels genügt ein schwacher Druck, um den Kristall nach ganz bestimmten Richtungen zu spalten. Sämtliche Spaltflächen sind den ursprünglichen Grenzflächen des Würfels parallel.

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Figur 38.

2. Auch die in den Salinen gewonnenen Kochsalzkristalle lassen die Würfelform erkennen, wenngleich weniger deutlich als das Steinsalz. Wenn nämlich ein kleiner Kochsalzwürfel an der Oberfläche der verdampfenden Sole gebildet ist, sinkt er vermöge seines etwas höheren speziflschen Gewichtes in die Sole ein wenig ein, gleichzeitig scheiden sich an seinem oberen Rande neue kleine Würfel aus, so daß aus einer Vereinigung vieler Würfel nach und nach eine hohle, vierseitige Pyramide mit Treppenstufen auf den Seitenflächen entsteht.

3. Wie früher bei den Eisenerzen, dem Schwefel und seinen Metallverbindungen, so haben wir jetzt beim Steinsalz erkannt, daß es feste Stoffe gibt, die stets in derselben, für den einzelnen Stoff charakteristischen Kristallform als Mineralien natürlich vorkommen. Als wichtigstes Kennzeichen dieser Kristallform haben wir die Neigungswinkel der Kri st allflächen zu betrachten. Bei vielen Mineralien aber kehrt nicht allein die Form, sondern auch die Spaltbarkeit der Kristalle mit solcher Regelmäßigkeit wieder, daß darin ebenfalls ein wichtiges Merkmal des einzelnen Minerals gefunden werden kann.

Eigenschaften des Kochsalzes.

§ 81.    1. Um die Eigenschaften des Kochsalzes näher kennen zu

lernen, prüfen wir, wie es sich beim Erwärmen verhält. Einige Kristalle, die wir im Platintiegel mäßig erhitzen, zerspringen unter heftigem Knistern in viele kleine Teile. Die einzelnen Stücke lassen nach diesem Vorgänge keine chemische Zersetzung erkennen, sie haben nur etwas Wasser verloren. Die Kochsalzkristalle enthalten demnach eine geringe Menge Wasser. Werden die Bruchstücke nach der Vertreibung des Wassers stärker erhitzt, so schmelzen sie, sobald der Tiegel stark glüht; Kochsalz ist also bei höherer Temperatur schmelzbar.

2.    Halten wir eine vorher farblos brennende Gasflamme über das geschmolzene Kochsalz, so fällt uns auf, daß sie sofort eine hell leuchtende gelbe Farbe annimmt. Diese Beeinflussung der Flamme durch das darunter befindliche Kochsalz können wir uns nur erklären, wenn wir annehmen, daß kleine Mengen des Salzes zu der Flamme emporsteigen; das Kochsalz ist demnach in großer Hitze flüchtig.

3.    Der Salzgehalt der Meere und der natürlichen Solen beweist, daß das Kochsalz in Wasser löslich ist. Wir überzeugen uns durch einen Versuch, daß die Kochsalzmenge, die schon bei gewöhnlicher Temperatur vom Wasser aufgenommen wird, recht erheblich ist. Versetzen wir aber eine bei gewöhnlicher Temperatur hergestellte gesättigte Kochsalzlösung weiter mit festem Kochsalz und versuchen, dasselbe durch Erwärmen in Lösung zu bringen, so sehen wir, daß fast nichts mehr gelöst wird. 100 g Wasser lösen bei Zimmertemperatur 36 g und in der Siedehitze 39 g Kochsalz. Folglich bildet das Kochsalz eine Ausnahme von der Regel, daß die Löslichkeit der festen Stoffe in Wasser durch eine Steigerung der Wärme wesentlich vergrößert wird.

Zerlegung des Kochsalzes; Natrium.

§ 82. 1. Die Wärme allein genügt nicht, um Kochsalz chemisch zu zersetzen; wird aber ein starker elektrischer Strom durch Kochsalz geleitet, das in einem Porzellantiegel bis zum Schmelzen erhitzt ist, so zerfällt es in die beiden Grundstoffe Chlor und Natrium.

2.    Das Natrium ist ein fester, aber ziemlich geschmeidiger Stoff, der sich leicht mit dem Messer zerschneiden läßt. Aus einer frischen Schnittfläche ist es silberweiß und zeigt metallischen Glanz, aber schon nach wenigen Augenblicken verliert sich der Glanz, die Schnittfläche wird matt und überzieht sich mit einem Stoff, der an die Oxyde der Metalle erinnert; tatsächlich besteht derselbe aus Natrium und Sauerstoff, er heißt Natriumoxyd. Das Natrium nimmt demnach schon bei gewöhnlicher Temperatur aus der Luft Sauerstoff auf, und es ist notwendig, die Natriumstücke in Vaselinöl oder Petroleum aufzubewahren, um sie von der Luft abzuschließen.

3.    Wie Eisen, Kupfer und Quecksilber sich mit Schwefel vereinigen lassen, so kann man auch aus Natrium und Schwefel eine chemische Verbindung bilden. Erhitzen wir Natriumstückchen von der Größe eines Stecknadelknopfes mit Schwefelblumen in einer weiten Probierröhre, so verbinden sich die Grundstoffe unter heftigem Erglühen zu

Schwefelnatrium.

4. Der Glanz des Natriums und seine Ähnlichkeit mit Eisen, Kupfer usw. berechtigen uns, dasselbe zu den Metallen zu rechnen.

§ 83. 1. Wirft man ein kleines Stück Natrium auf Wasser, so schwimmt es an der Oberfläche, es ist also leichter als Wasser. Mit

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15

Figur 39.

zischendem Geräusch fährt es auf dem Wasser hin und her, wird dabei kleiner und verschwindet zuletzt ganz. Um festzustellen, ob bei seiner Einwirkung auf das - Wasser ein Gas ausgeschieden wird, drücken wir ein kleines Stück jk Natrium in einen Draht-H| söffet, so daß es demselben UP fest anhaftet. Tauchen wir dann den Löffel unter Wasser (Fig. 39),. so macht sich die Entwicklung eines Gases bemerkbar, das aufgefangen und an seiner Brennbarkeit als Wasserstoff erkannt wird; Spuren beigemengter Natriumdämpfe veranlassen eine deutlich hervortretende Gelbfärbung der Flamme.

2.    Natrium ist somit befähigt, Wasserstoff aus dem Wasser frei zu machen. Da der zweite Bestandteil des Wassers, der Sauerstoff, nicht entwichen ist, dürfen wir annehmen, daß er in eine chemische Verbindung mit dem Natrium eingetreten ist.

3.    Legen wir das Natrium nicht auf die freie Wasserfläche, sondern auf ein schwimmendes Stück Filtrierpapier, so wird die Bewegung des Metalls gehemmt; dadurch wird seine Wärme außerordentlich gesteigert, so daß der freiwerdende Wasserstoff sich entzündet und infolge der Anwesenheit von Natriumdämpfen mit gelber, hell leuchtender Flamme verbrennt.

Natronlauge; Ätznatron.

§ 84. 1. Bei der Einwirkung des Natriums auf Wasser nimmt letzteres eine laugenartige Beschaffenheit an, die für uns durch den Geschmack und durch das Gefühl in den Fingerspitzen wahrnehmbar ist. Versetzen wir die Flüssigkeit mit roter Lackmuslösung, so geht die Farbe der letzteren in blau über. Jeder Stoff, der die rote Lackmusfarbe in dieser Weise zu verändern vermag, wird eine Basis genannt (vergl. später § 88).

2.    Bei unserem Versuche haben wir die Basis in wässeriger Auflösung erhalten. Wird aus letzterer der größte Teil des Wassers durch Verdampfung entfernt, so entsteht die Natronlauge, eine farblose, ätzende Flüssigkeit; wenn auch der letzte Rest von Wasser vertrieben wird, bleibt ein weißer, harter, an der Luft zerfließlicher Stoff, das Natriumhydroxyd oder Ätznatron zurück.

3.    Nach der Entstehung des Natriumhydroxyds aus Natrium und Wasser unter Ausschei-

buttg von Wasserstoff dürfen wir es als selbstverständlich betrachten, daß Natrium und Sauerstoff in ihm vorhanden sind. Daß auch noch Wasserstoff    ^

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zugegen ist, beweist der in Fig. 40 dargestellte Versuch.

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Figur 40.

mischen einige Stückchen Natriumhydroxyd mit Zinkstaub oder Eisenpulver und erhitzen das M Gemenge in einer Pro- W bierröhre aus Kaliglas. ^

Sobald die Masse geschmolzen ist, entweicht Wasserstoff, während Natriumoxyd und Zinkoxyd (bezw. Eisenoxyd) hinterbleiben.

4.    Das Ätznatron wird zur Gewinnung der Seife benutzt und heißt daher auch Seifenstein (vgl. § 117).

Darstellung des Kochsalzes aus den Grundstoffen.

§ 85. Leichter ausführbar als die Zerlegung des Kochsalzes in seine Bestandteile ist die Neubildung der Verbindung aus ihren Grundstoffen.

1.    In eine mit Chlor gefüllte Flasche bringen wir einige scheibenförmige Natriumstücke und lassen die Flasche, nachdem sie gut verkorkt ist, mehrere Tage stehen. Nach einiger Zeit bemerken wir, daß das Chlor allmählich verschwindet, während die Natriumstücke sich mit einer weißen, beim Umschütteln abblätternden Schicht von Kochsalz oder Chlornatrium überziehen.

2.    Wir leiten einen raschen Chlorstrom durch eine Kugelröhre, in die unmittelbar vorher ein frisch geschnittenes, etwa bohnengroßes Stück Natrium (durch sorgfältiges Abtrocknen von jeder Spur Flüssigkeit befreit!) hineingebracht ist. Wird nun das Natrium stark erhitzt, so vereinigt es sich mit dem Chlor unter Hellem Aufleuchten zu Chlornatrium, dessen weiße Masse sich deutlich bemerkbar macht.

3.    Auch durch Einwirkung von Natrium auf starkes Chlorwasser können wir Chlornatrium herstellen, das durch Eindampfen der Lösung in kleinen Würfeln zu erhalten ist.

§ 86.    1. In einer flachen Glasschale verteilen wir wenige Tropfen

Salzsäure in Wasser und fügen etwas Lackmuslösung hinzu. Werfen wir nun kleine Natriumstückchen auf die Flüssigkeit, so zersetzt sich die Salzsäure unter lebhafter Wasserstoffentwicklung, und es entsteht Chlornatrium. Hierbei geht die rote Lackmusfarbe zunächst in violett über, die Flüssigkeit reagiert alsdann nicht mehr sauer, sondern neutral. Fahren wir mit dem Zusatz von Natrium weiter fort, so tritt eine blaue Färbung hervor, weil in der Flüssigkeit Natriumhydroxyd gebildet wird.

2. Auch aus Natriumoxyd und aus Schwefelnatrium können wir durch Zusatz von Salzsäure Chlornatrium entstehen lassen. Im ersteren Falle vereinigt sich der Sauerstoff des Natriumoxyds mit dem Wasser-stofl der Säure zu Wasser; im letzteren Falle entsteht aus Schwefel und Wasserstoff das Schwefelwasserstoffgas, das an seinem unangenehmen Geruch leicht erkannt wird.

Aufgaben.

§ 87. 1. In einer mit Chlor gefüllten Flasche verbanden sich 0,71 g Chlor mit 0,46 g Natrium zu Chlornatrium. Welches Atomgewicht hat das Natrium (Na), wenn im Kochsalz ein Atom Chlor mit einem Atom Natrium vereinigt ist? Welche Wertigkeit besitzt das Natrium?

2. Wie der einwertige Wasserstoff die Verbindungen H₂ 0 und H₂ 8 eingeht, so bildet das Natrium die Verbindungen Na₂0, Natriumoxyd, und Na₂S, Schwefelnatrium. Im Natriumhydroxyd sind 23 Gewichtsteile Natrium mit 16 Gewichtsteilen Sauerstoff und einem Gewichtsteil Wasserstoff verbunden, demnach erhält dasselbe die Formel NaO H (Na—0—H). Welche Molekulargewichte ergeben sich für die einzelnen Natriumverbindungen? Wieviel Prozent Schwefel enthält das Schwefelnatrium?

3. Durch welche Gleichungen können die von uns beobachteten Umsetzungen veranschaulicht werden?

e)    Na 0 H + Zn

f)    Na + H CI

g)    Na₂ 0 + II CI

h)    Na₂ S + H CI.

a)    Na + CI

b)    Na-fO

c)    Na + S

d)    Na + H₈0

4. Wieviel kg Chlor enthält ein Zentner chemisch reines Chlor-

natrium ?

5.    Wieviel g Natrium müssen auf Wasser einwirken zur Entwicklung von 1 1 Wasserstoff?

6.    Wieviel g Natrium verbinden sich mit 5 g Schwefel zu Schwefel

natrium?

7. Zur Darstellung von Wasserstoff aus Natriumhydroxyd und Zink gebrauchte man 6 g Na 0 H. Wieviel g Zink waren erforderlich, und wieviel 1 Wasserstoff erhielt man?

8. 9 g Schwefelnatrium werden durch Salzsäure zersetzt. Wieviel Chlornatrium und wieviel Schwefelwasserstoff wird dabei gebildet?

9. Durch eine Auflösung von Kochsalz in Wasser soll ein elektrischer Strom geleitet werden (vergl. Fig. 12). Aus der einen Seite erhalten wir Chlor. Was muß auf der anderen Seite an Stelle des Natriums ausgeschieden werden? In welcher Weise muß eine rote Lackmuslösung, welche wir vor dem Versuch der Kochsalzlösung zusetzen, verändert werden?

Basen (Säuren, Salze).

§ 88. Als Basen oder Hydroxyde bezeichnet man eine Reihe von Verbindungen, die aus Wasserstoff, Sauerstoff und einem Metall bestehen, z. B. Natrium-, Kalium- und Calciumhydroxyd. Alle in Wasser löslichen Basen sind kenntlich an ihrem laugenhaften Geschmack und an ihrer Fähigkeit, die rote Lackmusfarbe in blau umzuwandeln. Sie stehen demnach im

schroffen Gegensatz zu den Säuren, die durch sauren Geschmack und die Neigung, blaues Lackmuspapier zu röten, ausgezeichnet sind.

Der Gegensatz zwischen Säuren und Basen zeigt sich auch darin, daß beide Arten von Verbindungen sich nie gegenseitig vertreten, aber sich um so leichter gegenseitig zersetzen. Gießen wir Salzsäure zu Natronlauge, so erfolgt die Umsetzung:

Na 0 H + H CI = Na CI + H₂ 0.

In dieser Weise bildet sich bei der Einwirkung einer Säure auf eine Basis stets ein Salz, indem gleichzeitig Wasser abgespalten wird.

§ 89. Wirkt wenig Natrium auf viel Schwefelsäure ein, so entsteht das saure Salz Natriumbisulfat, Na H S0₄, das sauren Geschmack besitzt, Lackmuspapier rötet und mit Metallen Wasserstoff entwickelt; trifft aber viel Natrium mit Schwefelsäure zusammen, so erhält man das neutrale oder normale Salz Natriumsulfat (Glaubersalz), Na₂S0₄:

Na + H₂ S0₄ = Na H S0₄ + H,

2 Na + H₂ S0₄ = Na₂ S0₄ + 2 H.

Man bezeichnet die Schwefelsäure, weil sie zwei durch Metalle ersetzbare Wasserstoffatome enthält, als zweibasisch; die Salzsäure, die deren eins besitzt, ist einbasisch.

VIII. Gips.

Gips als Mineral.

§ 90. Der Gips ist ein Mineral von sehr geringer Härte, das in großen Lagern vorkommt und an einigen Stellen Deutschlands ganze Bergzüge bildet, z. B. am Südrande des Harzes und in Thüringen. Bei den großen Gipsmassen ist eine Kristallform in der Regel kaum zu erkennen; häufig aber tritt das Mineral auch in einzelnen, gut entwickelten, wasserhellen Kristallen auf, die von zwei Parallelogramm-und 8 Trapezflächen begrenzt werden (Fig. 41). Von diesen Kristallen können je zwei in gesetzmäßiger Weise zu einem Zwillingskristall

/hx

A--

xiy

Figur 41.

Figur 42.

verwachsen sein, der an die Form eines Schwalbenschwanzes erinnert und an seinen einspringenden Winkeln kenntlich ist (Fig. 42).

Der kristallisierte Gips zeigt eine ausgezeichnete Spaltbarkeit in der Richtung der Parallelogrammflächen, so daß man einen Kristall mittels eines Messers in viele perlmutterglänzende Tafeln zerlegen kann (M ari englas). Ein sehr feinkörniger, an den Rändern der Bruchstücke durchscheinender Gips, der wegen seiner schneeweißen Farbe und gleichmäßigen Beschaffenheit zu Schnitzarbeiten benutzt wird, ist der Alabaster.

Eigenschaften und Verwendung des Gipses.

§ 91. 1. Erhitzen wir einen vorher gewogenen Gipskristall in einem Porzellantiegel, so wird er unter knisterndem Geräusch trübe und weiß. Dabei lockert sich die Masse des Kristalls auf, so daß er in viele feine Blättchen zerfällt. Bei nochmaligem Wägen erkennen wir, daß er bedeutend leichter geworden ist. Der Gips gibt zwischen 120 und 300° Wasser ab und verliert dabei allmählich ein Fünftel seines Gewichtes. Im großen nimmt man das Erhitzen des Gipses zur Vertreibung seines Wassergehaltes in besonderen Brennöfen vor. — Ein Mineral, das dieselbe Zusammensetzung besitzt wie völlig entwässerter Gips, ist der Anhydrit; dieser kommt in grobkörnigen, derben Massen, seltener in farblosen, durchsichtigen Kristallen natürlich vor.

2.    Der Gips wird vor oder nach dem Brennen zu feinem Pulver zermahlen. Befeuchtet man pulverförmigen gebrannten Gips mit Wasser (2 Teile Gips, 1 Teil Wasser), so nimmt er die beim Brennen verlorene Wassermenge wieder auf und erstarrt zu einer festen Masse, die jede beliebige Form genau auszufüllen vermag. Darauf beruht seine Verwendung zum Abformen von Statuen, zu Gipsverbänden, Stuck usw.

3.    In Wasser löst sich der Gips bei gewöhnlicher Temperatur ziemlich schwer, in der Siedehitze sogar noch schwerer. Die langsam erfolgende Auswaschung der in der Natur vorkommenden Gipslager verursacht häufig die harte Beschaffenheit des Quellwassers (vergl. § 22) und gibt andererseits Veranlassung zur Bildung von Höhlen und Erdfällen.

Bestandteile des Gipses; Calciumverbindungen.

§ 92. 1. Glühende Kohle entzieht nicht allein der Luft, sondern auch vielen Verbindungen (z. B. den Eisenerzen) Sauerstoff, um damit zu verbrennen.

Erhitzen wir nun gebrannten Gips mit Holzkohle-

Pulver einige Minuten in einem Porzellantiegel vor dem Gebläse, so verliert er Sauerstoff, und es hinterbleibt Schwefelcalcium, das in reinem Zustande eine gelblich weiße, erdige Masse bildet. Der wasserfreie Gips besteht aus Sauerstoff, Schwefel und Calcium, letzteres ist ein schwer darstellbares weißes Metall.

2. Übergießt man Schwefelcalcium mit Salzsäure, so entstehen Schwefelwasserstoff und Chlorcalcium. Letzteres ist ein sehr leicht lösliches, farblos kristallisierendes Salz; beim Erhitzen wird es zu einer weißen, porösen Masse, die mit großer Begierde Wasser anzieht und deshalb zum Trocknen von Gasen und Flüssigkeiten dient (bergt

§ 59).

Aus der wässerigen Lösung des wasserfreien Chlorcalciums scheidet sich kristallisiertes Chlorcalcium aus, das mit Schnee eine der kräftigsten Kältemischungen (— 37°) gibt und daher in Kühlhallen gebraucht werden kann.

Chlorcalcium ist auch ein Gemengteil des früher schon erwähnten Chlorkalks (bergt. § 43).

8. Versetzen wir eine Chlorcalciumlösung mit Natronlauge, so fällt ein dichter, weißer Niederschlag von Calciumhydroxyd, während Chlornatrium in Lösung geht.

Wenn wir den Niederschlag trocknen und glühen, so zerfällt er in Wasser und Calciumoxyd, einen weißen, feinporigen Stoff, der in großen Mengen technisch gewonnen wird (bergt, später § 107) und als gebrannter Kalk für viele Zwecke Verwendung findet.

Aus Calciumoxyd können wir leicht Calciumhydroxyd darstellen, indem wir gebrannten Kalk mit wenig Wasser übergießen; dabei verbinden sich Calciumoxyd und Wasser unter starker Wärmeentwicklung. So gewinnt man das Calciumhydroxyd im großen bei der Bereitung des Mörtels und nennt es gelöschten Kalk oder Ätzkalk.

1 1 Wasser löst etwa 2 g gelöschten Kalk zu Kalkwasser, einer klaren Flüssigkeit von laugenhaftem Geschmack und basischer Reaktion.

§ 93.    1. Versetzen wir eine Chlorcalciumlösung mit Schwefel

säure, so fällt ein weißer, kristallinischer Niederschlag von Calciumsulfat, der in seiner chemischen Zusammensetzung mit dem natürlich vorkommenden Gips genau übereinstimmt; daneben entsteht in der Lösung Chlorwasserstoff. Ebenso erhalten wir das Calciumsulfat, wenn Chlorcalcium mit Kupfer- oder Eisenvitriol in geloster Form zusammengeführt wird.

2. In manchen lockeren Tonen, die Schwefelkies enthalten, bildet sich das Mineral Gips noch immer fort, indem der Schwefelkies an der Luft zu Eisenvitriol und Schwefelsäure verwittert und dann mit den in den Tonen vorkommenden Kalkverbindungen in Calciumsulfat übergeht.    ,

Formeln und Aufgaben.

§ 94. Calcium besitzt das Zeichen Ca und das Atomgewicht 40. Calciumsulfat ist Ca S0₄, Schwefelsäure dagegen H₂S0₄; ein Atom Cä vertritt also 2 Atome H, deshalb ist es zweiwertig.

Chlorcalcium Ca Cl2 Calciumhydroxyd Ca 0₂ H2 Calciumoxyd CaO Schwefelcalcium Ca 8.

Von dem einwertigen Natrium unterscheidet sich das zweiwertige Calcium in den Formeln feiner Verbindungen folgendermaßen: Chlornatrium Na CI Natriumhydroxyd Na OH Natriumoxyd Na₂0 Schwefelnatrium Na₂ 8

1. Durch welche Gleichungen können die besprochenen Umsetzungen dargestellt werden?

a)    Ca 8 + H CI

b)    Ca Cl₂ + Na OH

c)    Ca 0 4 H₂ 0

d)    Ca Cl₂ + H₂ S0₄

e)    Ca Cl₂ + Cu S0₄

f)    Ca Cl₂ + Fe S0₄.

2. Wieviel g Wasser muß 1 kg Calciumoxyd beim Löschen auf-

nehmen?

3.    Wieviel g Schwefelcalcium können durch 1 g Chlorwasserstoff zersetzt werden? Wieviel ccm Schwefelwasserstoff werden dabei frei?

4.    Wieviel g Chlorcalcium müssen auf Natriumhydroxyd einwirken, damit 16 g Calciumhydroxyd gebildet werden?

5.    Im kristallisierten Gips sind 20,93 Prozent Wasser vorhanden. Wieviel Moleküle H₂ 0 sind demnach mit einem Molekül Ca S0₄ vereinigt?

6. Das Mineral Anhydrit geht oft durch Aufnahme von Wasser in Gips über. Wieviel Gips kann dabei aus 50 kg Anhydrit entstehen?

Anhang: Barynmverbindungcn.

§95. 1. Baryumsulfat, Ba S0₄, kommt als Schwerspat oder Baryt natürlich vor in schönen, hellen, meist tafelförmigen Kristallen oder in kristallinischen Massen von blättrigem Gefüge. Der Schwerspat unterscheidet sich durch seine völlige Unlöslichkeit und das hohe Eigengewicht, 4,5 von vielen ähnlichen Mineralien (Gips spez. Gewicht 2,3). Er wird zur Darstellung anderer Baryumverbindungen und auch wohl zur Verfälschung von Farben und Nahrungsmitteln (z. B. Mehl) verwendet.

2.    Durch Glühen mit Kohle wird der Schwerspat zu Schwefel-Laryum, La 8, reduziert. Dieses löst sich in Salzsäure zu Chlor-baryum, Ba Cl₂, einem wichtigen Reagens auf Schwefelsäure und ihre Salze, die es in weißes, unlösliches Baryumsulfat überführt:

H₂ S0₄ + Ba CI, = Ba S0₄ + 2 H CI,

Ca S0₄ + Ba Cl₂ = Ba S0₄ + Ca Cl₂.

Diese Reaktion ist so scharf, daß gipshaltiges Quellwasser bei Zusatz von Chlorbaryum sofort getrübt wird; 1 1 Wasser löst nur 2,6 mg des Niederschlages.

3.    Baryumhydroxyd, Ba 0₂ H₂, löst sich in Wasser viel leichter als das ähnliche Calciumhydroxyd. Die Lösung, welche Barytwasser genannt wird, reagiert stark basisch.

IX. Kohlensäure.

Kohlensäure in der Natur.

§ 96. 1. Lassen wir Kalk- oder Barytwasser in einem Becherglase einige Zeit an der Luft stehen, so überzieht sich die Flüssigkeit mit einer feinen, weißen Haut; daraus dürfen wir schließen, daß die in der Lösung befindliche Basis aus der Luft einen Stoff, wahrscheinlich eine Säure, anzieht und mit ihm eine unlösliche Verbindung bildet. Tatsächlich enthält die Luft überall eine geringe Menge eines farblosen Gases von saurer Beschaffenheit, dieser gasförmige Stoff heißt Kohlensäure.

2. Wir gießen Kalkwasser in eine Kochflasche, die mit zwei rechtwinkligen Glasröhren versehen ist, so daß man die Luft sowohl beim -Ein- als beim Ausatmen durch das Kalkwasser führen kann (Fig. 43). Während nun die eingeatmete Luft bei einigen Atemzügen kaum eine merkbare Trübung des Kalkwassers verursacht, tritt beim Ausatmen die Trübung durch eine unlösliche Verbindung schon nach kurzer Zeit deutlich hervor.

Figur 43

Daran erkennen mir, daß die ausgeatmete Luft einen bedeutend höheren Kohlensäuregehalt besitzt als die eingeatmete; im allgemeinen enthält die Luft nur 0,04 (Raum-) °/₀ Kohlensäure, aber in der ausgeatmeten Luft ist mehr als das Hundertfache, nämlich 4—5 °/o, davon vorhanden. Ein Erwachsener atmet in 24 Stunden etwa 1 kg Kohlensäure aus.

§ 97. 1. Wie bei der Atmung entsteht auch bei der Verwesung-tierischer und pflanzlicher Stoffe stets Kohlensäure, deshalb ist im Erd--boden und in den daraus hervorquellenden Gewässern immer etwas Kohlensäure vorhanden. Zu frischem Brunnenwasser gießen wir Kalkwasser und beobachten die Bildung einer starken Trübung; weniger deutlich tritt die durch Kalkwasser hervorgerufene Trübung im Flußwasser hervor, kaum bemerkbar ist sie im Regenwasser, da letzteres nur mit dem geringen Kohlensäuregehalt der Luft in Berührung gestanden hat. Das Quellwasser verdankt seinen erfrischenden Geschmack neben den gelösten Mineralien hauptsächlich der Kohlensäure.

2. Große Kohlensäuremengen entstehen durch die Verbrennung. Auch durch vulkanische Tätigkeit im Innern der Erde wird das Gas gebildet, so daß es z. B. bei Brohl und Trier im Eifelgebiet, in der Dunsthöhle bei Pyrmont und in der Hundsgrotte bei Neapel aus Spalten des Bodens entweicht.

Kommt es in den tieferen Erdschichten unter hohem Druck mit Wasser in Berührung, so wird es von diesem in großer Menge aufgenommen und bildet die Säuerlinge oder Sauerbrunnen (vergl. §23), z. B. den von Selters. 11 Wasser löst bei 15⁰ und gewöhnlichem Druck 1 1 Kohlensäure, in der Kälte mehr und in der Wärme weniger. Die Löslichkeit steigt proportional dem Druck, so daß also unter einem Druck von 4 Atm. 1 1 Wasser bei 15⁰ 4 1 Gas aufnimmt.

Darstellung und Eigenschaften der Kohlensäure.

§ 98.    1. Zur Darstellung der Kohlensäure übergießen

wir Marmorstücke in einer Gasentwicklungsflasche mit verdünnter Salzsäure (vergl. Fig. 13). Wir erhalten alsdann Chlorcalcium, das in wässeriger Lösung zurückbleibt, und das in reichlicher Menge entweichende Gas, das wir über Wasser in Glaszylindern auffangen.

Es ist farblos und von schwach säuerlichem Geruch und Geschmack; beim Einführen eines brennenden Spanes erweist es sich als nicht brennbar und zugleich als unfähig, die Verbrennung eines anderen Körpers zu unterhalten. Eingeatmet wirkt reine Kohlensäure sehr schädlich, indem sie Gehirn und Nerven lähmt. Kaum zwei Atemzüge genügen, um einen Menschen bewußtlos zu machen.

Auch wenn ein mit Kohlensäure gefüllter Zylinder längere Zeit offen gestanden hat, erlischt ein hineingeführtes Licht. Das Gas ist demnach schwerer als Luft (etwa 1V₂ mal so schwer).

2.    Ein Streifen blaues Lackmuspapier wird angefeuchtet und in einen mit Kohlensäure gefüllten Zylinder gebracht, er färbt sich langsam rot, später wird er beim Liegen an der Luft wieder blau. Daran erkennen wir, daß die Kohlensäure eine schwache und zugleich eine flüchtige Säure ist.

3.    Leiten wir Kohlensäure in ein mit Kalkwasser gefülltes Becherglas, so erhalten wir die schon früher beobachtete Trübung (vergl. § 96), die durch weißes Calcinmkarbonat oder kohlensaures Calcium hervorgerufen wird. Wenn wir aber das Einleiten von Kohlensäure lange Zeit fortsetzen, so verschwindet die Trübung wieder, das Calciumkarbonat ist demnach in reinem Wasser unlöslich, in kohlensäurehaltigem dagegen löslich.

Entfernen wir den Überschuß von Kohlensäure wiederum durch Kochen der Lösung, so erfolgt die Ausscheidung des Calciumkarbonats aufs neue (Entstehung des Kesselsteins; Höhlenbildung im Kalkgebirge, Tropfstein).

4.    Bei der Einwirkung der Kohlensäure auf Barytwasser bildet sich ein weißer Niederschlag von Barynmkarbonat oder kohlensaurem Baryum, der auch in kohlensäurehaltigem Wasser nur wenig löslich ist.

§ 99.    1. Infolge des großen Gewichtes der Kohlensäure ist es

möglich, das Gas aus einem Glase in ein anderes zu gießen; ebenso können wir eine Stearinkerze dadurch zum Verlöschen bringen, daß wir einen mit Kohlensäure gefüllten Zylinder über der Flamme ausgießen.

2. Wir sammeln eine größere Menge Kohlensäure in einem Gasometer an und seiten von da aus einen kräftigen Strom des Gases bis auf den Boden eines hohen Zylinderglases (Fig. 44). Hier stehen auf

Drahtstangen von ungleicher Länge oder auf Stufen eines treppenförmig gebogenen Glasstabes mehrere brennende Wachskerzen. Alsbald erlischt die unterste, darauf die nächste und so ; fort. Wir erkennen dabei, daß das Gas sich zuerst am Boden des Zylinderglases lagert und r | ganz allmählich bis zu den höher stehenden    | j

Kerzen emporsteigt. Obwohl die Kohlensäure    1 i

an sich unsichtbar ist, nimmt unser Auge hier    !

deutlich wahr, wie weit der Raum von ihr | ; erfüllt ist.

11

Flüssige und feste Kohlensäure.

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'S ..........

Figur 44.

§ 100. 1. Gasförmige Kohlensäure verwandelt sich, wenn sie bei 0° auf ¹/₈₆ ihrer gewöhnlichen Ausdehnung zusammengepreßt wird, in eine wasserhelle Flüssig- | feit. Die auf diese Weise gewonnene flüssige Kohlensäure dient zur Konservierung des Bieres, zur Kälteerzeugung in Eismaschinen und zur Darstellung der künstlichen Mineralwässer.

2. Eine Stahlflasche mit flüssiger Qy    Kohlensäure wird zunächst so gestellt,

II

daß beim Öffnen des Hahnes oben gas-' ' * förmige Kohlensäure entweicht (Fig.45). Das mit Geräusch ausströmende Gas dehnt sich, da es plötzlich von einem großen Druck befreit wird, stark aus und kühlt sich dabei so weit ab, daß es teilweise zu kleinen Kristallen von i    fester Kohlensäure erstarrt.

%    3. Drehen wir nun die Flasche um

X    180°, so ist der Hahn unten, und beim

X    Öffnen entweicht flüssige Kohlensäure,

X    von der ein Teil sofort verdampft.

■■Bill    Hierdurch wird dem Rest so viel Wärme

° J entzogen, daß dieser zu fester Kohlensäure gefriert, die wir als weiße,

schneeartige Masse in einem Tuchbeutel auffangen. Die feste Kohlensäure verursacht, wenn man sie zwischen den Fingern drückt, ein ähnliches Gefühl wie ein heißer Gegenstand.

4.    In eine Porzellanschale gießen wir etwa 1 kg Quecksilber und bedecken das Metall ganz mit fester Kohlensäure. Durch Zusatz von etwas Äther beschleunigen wir die Verdunstung der festen Kohlensäure so sehr, daß eine starke Verdunstungskälte entsteht, unter deren Einfluß das Quecksilber zu einer harten, bleiähnlichen Masse gefriert.

5.    Halten wir etwas feste Kohlensäure mit Hülfe eines Drahtlöffels unter Wasser, so entweicht Kohlensäuregas, das an den erwähnten Reaktionen leicht erkannt wird.

Kohlenstoff.

§ 101. 1. Halten wir einen entzündeten Streifen Magnesiumband in eine Glasflasche, in der eine kräftige Kohlensäureentwicklung stattfindest

Figur 46.

so verbrennt das Metall in der Kohlensäure weiter zu weißem Magnesiumoxyd, während schwarzer Kohlenstoff ausgeschieden wird. Die Kohlensäure besteht aus Sauerstoff und Kohlenstoff.

2.    Der Kohlenstoff ist ein Element, das in drei voneinander völlig verschiedenen Formen in der Natur auftritt, und zwar als Diamant, Graphit und Kohle.

Der Diamant ist das härteste aller Mineralien, er kristallisiert meist in wasserhellen Oktaedern und [ist wegen seines lebhaften Glanzes und starken Lichtbrechungsvermögens der wertvollste Edelstein.

Der Graphit dagegen gehört zu den weichsten Mineralien, da er sich leicht mit dem Fingernagel ritzen läßt und auf Papier abfärbt. Er bildet in der Regel schuppige oder blättrige schwarzgraue Massen und ist vollkommen undurchsichtig. Man benutzt ihn besonders zu Bleistiften.

Die Kohle entsteht aus vielen pflanzlichen und tierischen Stoffen als Holz-, Braun- und Steinkohle, als Anthrazit, Knochenkohle usw. Sie ist von schwarzer Farbe und geringer Härte und mehr oder weniger durch fremde Stoffe verunreinigt.

3.    Der Diamant ist ziemlich schwer und der Graphit sogar sehr schwer zu entzünden. Erhitzen wir aber einige Stückchen Holzkohle in einer Kugelröhre, durch die ein Sauerstoffstrom geleitet wird (Fig. 46), so entzünden sie sich leicht und verbrennen zu Kohlensäure, die wir daran erkennen, daß sie Kalkwasser trübt und blaue Lackmuslösung rot färbt.

Ein weniger reines Kohlensäuregas bildet sich bei der Verbrennung aller Heiz- und Leuchtstoffe. Halten wir z. B. einen an Draht befestigten brennenden Kerzenstumpf in einen Glaszylinder, so geht die Flamme nach einiger Zeit aus (warum?); die durch die Verbrennung entstandene Kohlensäure weisen wir durch Hineingießen von klarem Kalkwasser nach, das beim Umschütteln trübe wird.

Kohlensäure und schweflige Säure.

§ 102. Entsprechend der „schwefligen Säure", S0₂, besitzt das Kohlensäuregas die Zusammensetzung C0₂. Diese Formeln weisen uns aber darauf hin, daß die beiden Verbindungen nicht als Säuren im eigentlichen Sinne bezeichnet werden dürfen, weil sie keinen durch Metalle ersetzbaren Wasserstoff enthalten (vergl. § 41). Überdies sind C0₂ und S0₂ nicht befähigt, blaues Lackmuspapier zu röten, solange jede Spur Feuchtigkeit fern gehalten wird; erst durch die Vereinigung mit Wasser werden sie zu Säuren:

C0₂ + H₂0 = H₂ C0₃, S0₂ 4- h₂ 0 = h₂ 80z.

Die Verbindungen H₂ C0₃ u n b Hä S0₃ sind b i e wirklichen, zurSalzbildung befähigten Säuren, sie sind indessen sehr wenig haltbar und können nicht in reinem Zustande dargestellt werden.

Es ist demnach eine Ungenauigkeit, daß man die Verbindungen C02 und 80z im gewöhnlichen Sprachgebrauch als Kohlensäure und schweflige Säure bezeichnet. Richtiger nennt man sie Kohlensäure-Anhydrid und Schwesligsänre-Anhydrid; diese Namen besagen, daß die beiden Verbindungen sich nur durch den Mangel an Wasser von den eigentlichen Säuren unterscheiden. Kürzer bezeichnet man die Gase auch als Kohlendioxyd und Schwefeldioxyd.

Kohlenoxyd.

§ 103. 1. Verbrennt im Ofen eine geringe Menge Kohle unter Zutritt von viel Luft, so entsteht Kohlendioxyd; bedeckt man aber die brennende Kohle mit einer Schicht von frischen! Heizmaterial, so beginnt dieses von unten her zu erglühen, und über der neuen Kohleschicht macht sich die kleine, blaue Flamme eines Gases, des Kohlenoxyds, bemerkbar. Es wird nämlich das durch die Verbrennung der unteren Schicht gebildete Kohlendioxyd beim Emporsteigen durch die darüber liegende glühende Kohle in die brennbare Verbindung verwandelt.

2. Um diesen Vorgang durch einen Versuch darzustellen, leiten wir von einem Gasometer oder einem konstanten Apparat her einen lang- . samen Strom von Kohlendioxyd durch ein mit Holzkohle-Stücken gefülltes Eisenrohr, das im Gasofen zum Glühen erhitzt wird (vergl. Fig. 7). Das entweichende Gas fangen wir im Wasser auf und erkennen es beim Entzünden an seiner blauen Flamme als Kohlenoxyd. — Dem Kohlendioxyd ist die Hälfte seines Sauerstoffs durch die glühende Kohle entzogen, und dabei ist Kohlenoxyd, CO, gebildet nach der Gleichung:

C0₂ + C = 2 C 0.

Das Kohlenoxyd ist sehr giftig und wirkt, selbst wenn es in ziemlich geringer Menge eingeatmet wird, tödlich. Es bildet den gefährlichen Bestandteil des Kohlendunstes, der beim unvorsichtigen Schließen einer Ofenklappe oder bei der Benutzung offener Kohlenfeuer in geschlossenen Räumen auftritt. Auch das Leuchtgas wirkt giftig durch seinen Gehalt an Kohlenoxyd.

§ 104. Das Kohlenoxyd vermag nicht allein mittels des freien Sauerstoffs zu verbrennen, sondern es ist auch imstande, manchen Metall-vxyden in der Hitze Sauerstoff zu entziehen und dieselben zu Metall zu reduzieren. Im Hochofen (vergl. § 72) verbrennt zunächst die unterste Schicht Kohle zu Kohlendioxyd, das zu den höher liegenden, glühenden Kohleschichten emporsteigt und dort zu Kohlenoxyd reduziert wird. Dieses wirkt auf die glühenden Eisenerze ein, indem es ihren Sauerstoffgehalt an sich zieht und damit wieder zu Kohlendioxyd verbrennt, z. B.:

Fe₂ 0, + 3 CO = 2 Fe + 3 C0₂.

Das so zum zweiten Male entstehende Kohlendioxyd wird zumeist wiederum durch glühende Kohle in Kohlenoxyd übergeführt, und die aus dem Hochofen entweichenden Gichtgase finden wegen ihres hohen Kohlenoxydgehalts noch Verwendung als wertvolles Heizmaterial.

§ 105. 1. Im Kohlendioxyd ist ein Atom Kohlenstoff mit zwei Atomen des zweiwertigen Sauerstoffs verbunden. Überdies ist das Kohlenstoffatom auch befähigt, mit vier Atomen Wasserstoff oder Chlor Verbindungen einzugehen: deshalb betrachtet man den Kohlenstoff als vierwertig.

2. Da nun im Kohlenoxyd nur ein Atom des zweiwertigen Sauerstoffs mit einem Atom des vierwertigen Kohlenstoffs vereinigt ist, müssen wir diese Verbindung als eine ungesättigte ansehen, indem wir annehmen, daß die Bindekraft des Kohlenstoffatoms nur zum Teil in Anspruch genommen, zum Teil also noch frei ist. Tatsächlich besitzt ja auch der Kohlenstoff des Kohlenoxyds eine starke Neigung, noch weitere Mengen Sauerstoff anzuziehen und sich damit zu Kohlendioxyd zu verbinden.

Kalkspat.

§ 106. 1. Von den Salzen der Kohlensäure kommt das Calciumkarbonat, Ca C0₃, am meisten natürlich vor. Es ist in reinem Zustande als Kalkspat ein wichtiges, in allen Gebirgen Deutschlands häufiges Mineral, bei welchem das von 6 Rhomben begrenzte Rhomboeder (Fig. 47) die vorherrschende Kristallform bildet; einige Kristalle zeigen die Form von sechsseitigenSäulen lFig. 48) oder von Skalenoedern (Fig. 49), aber auch diese lassen sich leicht durch Spaltung in kleine Rhomboeder zerlegen. Vollkommen farblose und durchsichtige Kalkspatkristalle kommen auf Island vor und werden, da sie eine starke Doppelbrechung des Lichtes hervorrufen, als isländischer Doppelspat bezeichnet (Fig. 50). Wird ein solcher Kristall auf beschriebenes Papier gelegt, so läßt er die Schriftzüge doppelt nebeneinander erscheinen.

fit

II

Figur 50.

2. Ein Mineral, das mit dem Kalkspat in seiner chemischen Zusammensetzung übereinstimmt, aber in seiner Kristallform von ihm völlig abweicht, ist der meist säulenförmig ausgebildete Aragonit.

Auch der Marmor besteht aus Calciumkarbonat, und zwar in feinkristallinischer Ausbildung.

Ferner kommt die Verbindung in mächtigen Lagern, aber weniger rein als Kreide und als dichter Kalkstein natürlich vor.

Gebrannter Kalk, Mörtel, Zement.

§ 107. 1. Kreide und dichter Kalkstein werden zur Gewinnung des gebrannten Kalks (vergl. § 92) in Kalköfen geglüht. Um diesen Vorgang im kleinen nachzuahmen, umwickeln wir ein Stück Kreide (oder auch Marmor) mit einem Platindraht und wägen dasselbe, bevor es freischwebend aufgehängt und vor dem Gebläse zum Glühen erhitzt wird. Nach dem Erkalten wägen wir wieder und bemerken einen erheblichen Gewichtsverlust. Das Calcinmkarbonat hat einen gasförmigen Bestandteil, das Kohlendioxyd, eingebüßt; der Rest färbt, wenn er angefeuchtet wird, rotes Lackmuspapier blau, er besteht aus Calcium-o xyd oder gebranntem Kalk.

2. Zur Herstellung des Mörtels wird zunächst der gebrannte Kalk mit mehr als dem gleichen Volumen Wasser übergössen (gelöscht); er wird dadurch zu einem dünnen Brei, der nach kurzer Zeit zu einer

steifen Masse erstarrt. Dieser steife Kalkbrei wird nun, mit dem zwei-bis fünffachen Volumen Sand vermischt und mit Wasser angerührt, als Mörtel verwandt, der an der Luft zu einer festen Masse erhärtet. Das Erhärten des Mörtels'bernht auf einer chemischen Umsetzung des Calciumhydroxyds mit dem Kohlendioxyd der Luft, wobei Calcinmkarbonat gebildet wird, während Wasser entweicht; der Sand dient nur dazu, das unregelmäßige Zusammenziehen (Schwinden) der Masse zu verhindern. In nengebanten Häusern werden eiserne Koksöfen aufgestellt, in denen einerseits durch Verbrennung von Kohle oder Koks Kohlendioxyd entsteht, das zur beschleunigten Bildung von Calciumkarbonat beiträgt, während andererseits die von den Ofen ausgestrahlte Hitze eine schnellere Verdunstung des int Mörtel enthaltenen und aus dem Calciumhydroxyd freiwerdenden Wassers bewirkt.

3. Kalkstein, der größere Mengen Ton enthält, löscht sich nach dem Brennen schwer oder gar nicht; man sagt, er ist totgebrannt. Dagegen besitzt solcher Kalk die Fähigkeit, nach sehr starkem Glühen als feines Pulver mit Wasser und sogar unter Wasser steinhart zu werden. Durch diese Eigenschaft wurde man zur Herstellung des Zementes geführt, der zuerst in England (Portlandzement), dann seit etwa 50 Jahren auch in Deutschland in stets steigender Menge zu allerlei Bauten, besonders solchen, bei denen der Zutritt von Wasser verhindert werden soll, verwandt wird.

Magnesium.

§ 108.    1. Viel Ähnlichkeit mit dem Calcinmkarbonat besitzt das

Magnesiumkarbouat, das, künstlich dargestellt, ein weißes, kristallinisches Pulver bildet.

In der Natur kommt es als Magnesit vor, und zwar entweder als dichter Magnesit in unregelmäßigen derben Massen oder als Magnesitspat in rhomboederförmigen Kristallen, die denen des Kalkspats gleich gestaltet sind.

2.    Ans Magnesiumkarbonat und Calciumkarbonat besieht das Mineral Dolomit, dessen Kristalle ebenfalls die Rhomboederform des Kalkspats erkennen lassen, das aber zumeist in derben Massen gesteinsbildend auftritt und die durch schroffe Abstürze ausgezeichneten Dolomitfelsen (z. B. die Dolomiten in Süd-Tirol) bildet.

3.    Erhitzen wir das Magnesiumkarbouat in einer Probierröhre (vergl. Fig. 40), so entweicht Kohlendioxyd, während Magnesiumoxyd als leichtes, weißes Pulver hinterbleibt, das unter dem Namen gebrannte Magnesia als Heilmittel angewandt wird.

4.    Beim Auflösen des Magnesiumoxyds in Salzsäure erhalten wir Chlormagnesium, ebenso wie wir aus dem Calciumoxyd das Chlorcalcium gewinnen können.

Auch das Magnesiumkarbonat können wir leicht in Chlormagnesium überführen, indem wir es in einem Becherglase mit verdünnter Salzsäure übergießen.

5.    Aus geschmolzenem Chlormagnesium wird entweder durch Einwirkung von Natrium oder durch den elektrischen Strom das Metall Magnesium gewonnen.

Gepulvertes Magnesium dient, mit Kaliumchlorat (chlorsaurem Kalium) gemischt, zur Erzeugung des sogen. Blitzlichtes.

6.    Magnesiumsalze, besonders Chlormagnesium und das früher schon erwähnte Magnesiumsulfat, finden sich im Meerwasser und in einigen Solquellen (Bitterwasser), vor allem aber in den Staßfurter Abraumsalzen. Im Kochsalz ist stets ein wenig Chlormagnesium enthalten, das hauptsächlich das Feuchtwerden des Kochsalzes verursacht.

Aufgaben.

§ 109. 1. Im Kohlendioxyd, C0₂, sind 3 Gewichtsteile Kohlenstoff mit 8 Gewichtsteilen Sauerstoff verbunden. Wie groß ist demnach das Atomgewicht des Kohlenstoffs?

2.    Baryumkarbonat und Magnesiumkarbonat entsprechen in ihrer Zusammensetzung dem Calciumkarbonat, ebenso entspricht das Chlormagnesium dem Chlorcalcium. Welche Formeln ergeben sich hiernach?

3.    Wie können die folgendermaßen angedeuteten Gleichungen vervollständigt werden?

f)    Ca C0₃ + H CI

g)    MgCOg + HCl

h)    Mg 0 + H CI

i)    Mg Cl₂ + Na

k) Mg C0₃ + H₂ S0₄.

a)    C0₂ + Mg

b)    C + 0

c)    Ca 0₂ H₂ + C0₂

d)    Ba 0, E₂ 4- C0₂

e)    Ca C0₃ — C0₂ (Kalkbrennen)

4.    Wieviel g und wieviel 1 Kohlendioxyd entstehen bei der Verbrennung von 1 g Kohlenstoff?

5.    Ein Gasometer von 15 1 Inhalt soll mit Kohlendioxyd gefüllt werden. Wieviel g Marmor müssen zum Zweck der Gasentwicklung durch Salzsäure zersetzt werden?

Wird dieselbe Menge Marmor ausreichen, wenn das Kohlendioxyd durch Glühen des Minerals gewonnen werden soll?

6.    Wieviel ccm Kohlendioxyd sind in 1 1 Luft enthalten? Wieviel g Kohlenstoff enthält demnach 1 1 Luft?

7.    Was muß bei der Verbrennung des Kohlenoxyds gebildet werden? Wie kann man das Verbrennungsprodnkt nachweisen?

8.    Um wieviel Prozent ist der Kohlenstoffgehalt des Kohlenoxyds größer als derjenige des Kohlendioxyds?

9.    Wir leiten Kohlendioxyd in eine Probierröhre mit gelöschtem Kalk (Kalkbrei), nach einiger Zeit beginnt letzterer fest zu werden, so daß die zum Einleiten benutzte Glasröhre sich verstopft. Durch welche Umsetzung muß dieses verursacht werden?

X. Holz, Kohle, Leuchtgas.

Holzkohle.

§ 110.    1. In einer Probierröhre ans Kaliglas erhitzen wir einige

Holzspäne und beobachten das Entweichen eines Gases, das sich als brennbar erweist (Fig. 51). In der Probierröhre hinterbleibt außer einigen Tropfen einer zum Teil sauren (Holzessig), zum Teil teer« ähnlichen Flüssigkeit (Holzteer) eine schwarze Masse, die Holzkohle. Demnach ist das Holz unter Ausscheidung eines gasförmigen und eines flüssigen Zersetzungsproduktes in Holzkohle übergegangen.

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2. Schneller noch gelingt uns die Umwandlung des Holzes in Kohle, wenn wir ein Stück Holz mit einigen Tropfen konzentrierter Schwefelsäure befeuchten; die benetzten Stellen färben sich alsbald schwarz.

In ähnlicher Weise können wir auch andere aus dem Pflanzenreiche stammende

Stoffe verkohlen lassen. In einem Becherglase lösen wir eine nicht zu geringe Menge gepulverten Zucker in wenig Wasser auf und fügen darauf viel konzentrierte Schwefelsäure hinzu. Sofort bildet sich eine schwarze Masse von Kohle, die bis zum Rande des Becherglases emporschäumt.

§ 111. Um das Holz im großen in Holzkohle überzuführen, läßt man es in Kohlenmeilern unvollständig verbrennen; ein solcher ist in Fig. 52 im Durchschnitt und in Fig. 53 in äußerer Ansicht dargestellt.

Bei der Anlage eines Meilers wird darauf Bedacht genommen, daß in der Mitte ein Luftgang oder Schacht (aa in Fig. 52) freibleibt.

Deshalb richtet man zunächst einige senkrechte Pfähle auf, die durch Querhölzer (n) auseinander gehalten werden. Alsdann

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Figur 52.

schichtet man rings-herum das Holz in regelmäßigen Lagen zu einem halbkugelförmigen Haufen auf, der mit einer Schicht Reisig oder Laub und darüber mit einer Schicht Erde (c und b in Fig. 52) bedeckt wird. Durch einen wagerechten Kanal (b in Fig. 53) entzündet man den Holzstoß und bewirkt durch abwechselndes Öffnen und Schließen einzelner Zuglöcher, daß das Feuer sich allmählich verbreitet, und daß es immer nur zur Verkohlung und nicht zur vollständigen Verbrennung

der Holzmasse hinreicht. Werden zum Schluß alle Öffnungen verstopft, so erlischt das Feuer, und es hinterbleibt die Holzkohle, deren Jahresringe die Entstehung aus Holz noch deutlich erkennen lassen.

Steinkohle, Braunkohle, Torf.

§ 112.    1. Wenn Holz viele Jahre lang unter der Erde liegt,

beginnt eine langsame Verwesung desselben, durch die es ganz allmählich in Kohle übergeführt wird. Die Umwandlung, welche es dabei im Laufe großer Zeitabschnitte erleidet, ist der Veränderung ähnlich, die die Holzspüne bei unserem Versuch unter dem Einfluß der Wärme in kurzer Zeit erfahren haben. Von den gasförmigen und flüssigen Zersetzungsprodukten des Holzes wird ein Teil an die Luft abgegeben oder durch die Feuchtigkeit des Bodens fortgeführt, der Rest wird dadurch verhältnismäßig reicher an Kohlenstoff.

Figur 54.

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2.    Auf diese Weise erklären wir uns die Entstehung der Steinkohlen aus den gewaltigen Wäldern eines früheren Zeitalters der Erde. Die in der Steinkohle vorkommenden Stämme und Blattabdrücke zeigen uns, daß die blütenlosen Pflanzen, insbesondere schachtelhalmähnliche Calamiten hFig. 54) und baumartige Farne (Fig. 55) in den Wäldern der Steinkohlenzeit zahlreich vertreten waren; daneben waren die etwas höher organisierten, jetzt gänzlich ausgestorbenen Sigillarien und Lepidodendren sehr verbreitet.

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3.    Bedeutend jünger als die Stein- ||jjj kohlen sind die Braunkohlen, deshalb ist bei ihnen die Verkohlung noch nicht so weit fortgeschritten wie bei den ersteren.

Die Holzreste, die man nicht selten in der Braunkohle erkennt, sind den Nadelhölzern,

Palmen und Laubhölzern zuzurechnen und weisen schon einige Ähnlichkeit mit den heutigen Waldbäumen auf.

4.    Nur eine geringe Veränderung haben die Pflanzenreste, aus denen der Torf besteht, durch die Verkohlung erfahren. Die Bildung des Torfes, an der namentlich die in Sümpfen vermodernden Moose, Gräser, Riedgräser und Heidegewächse beteiligt sind, ist in der Gegenwart noch zu beobachten.

Leuchtgas.

g 113. 1. Wir erhitzen kleine Stücke einer guten, fetten Steinkohle in einer Retorte aus schwer schmelzbarem Glase (Fig. 56). Nach einiger Zeit bemerken wir die Entwicklung bräunlich gefärbter Dämpfe, die sich in einer durch Wasser gut abgekühlten Vorlage niederschlagen; gleichzeitig entweicht aus der Vorlage ein Gas, das mit hell leuchtender

Figur 56.

Flamme brennbar ist und deshalb Leuchtgas genannt wird. Obwohl sich die Flamme des Leuchtgases von der nichtleuchtenden Wasserstoffflamme wesentlich unterscheidet, bildet doch der Wasserstoff einen Hauptbestandteil des Leuchtgases, und zwar ist er darin , teils in freiem Zustande vorhanden, teils aber verbunden mit Kohlenstoff zu mehreren Kohlenwasserstoffe». Die braune Flüssigkeit, die sich in der Vor-jjj läge ansammelt, besteht hauptsächlich j§ aus Teer; in der Retorte hinterbleibt 1,zuletzt eine sehr kohlenstoffreiche, poröse Masse, der Koks.

Wir erhalten demnach wie beim Erhitzen der Holzspäne ein gasförmiges, ein flüssiges und ein festes Zersetzungsprodukt und erkennen daran, daß bei der Bildung der Steinkohlen keiner der wichtigsten Bestandteile des Holzes ganz verloren gegangen ist.

2. Zur Gewinnung des Leuchtgases im großen verwendet man röhrenförmige Retorten aus feuerfestem Ton (R in Fig. 57). Das in diesen aus der stark erhitzten Steinkohle entwickelte Gas leitet man zunächst durch senkrecht aufsteigende Rohre in eine Vorlage, in der der Teer ausgeschieden und nach unten abgeleitet wird. Weiter führt man das Gas durch den Kühlapparat K zum Waschturm, wo es mit herabrieselndem kalten Wasser in Berührung kommt und an letzteres große Mengen von Ammoniakgas abgibt. Einige andere Verunreinigungen werden dem Gase iin Trockenreiniger 8 entzogen, darauf tritt es durch das Rohr C in den Gasometer G ein und kann von hier aus nach Bedarf durch das Rohr D den Verbrauchsstellen zugeführt werden.

3. Der Teer, der bei der Gasbereitung als Nebenprodukt gewonnen wird, enthält die mannigfaltigsten chemischen Verbindungen des Kohlenstoffs und dient zur Darstellung der prächtigen | Anilinfarben, der Karbol- gl säure und vieler Heil- I mittel. Das aus dem 1 Waschturm abfließende o| Wasser wird Gaswasser genannt, man verwendet es zur Gewinnung des Ammoniaks und seiner Verbindungen (vergl. später § 130 u.f.).

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Snmpfgasi § 114. 1. Unter den int Leuchtgase enthaltenen Kohlenwasserstoffen überwiegt der Menge nach das Sumpf, oder Grubengas. Dieses bildet sich überall, wo Holz und andere Pflanzenstoffe unter Wasser vermodern. Berührt man den Schlamm eines stehenden Gewässers mit einem langen Stabe, so macht sich in der Regel ein Entweichen von Sumpfgas in Form von emporsteigenden Blasen bemerkbar. An einem geeig-

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neten Orte gelingt es leicht, die Blasen in einer Flasche aufzufangen (Fig. 58) und letztere unter Wasser zu verkorken. Wenn wir dann

beim Öffnen der Flasche das färb- und geruchlose Gas entzünden, indem wir gleichzeitig

_____ Wasser in die Flasche eingießen,

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Figur 58.

so verbrennt es mit schwacher, blauer Flamme. Wird das —— Sumpfgas mit der doppelten mPffl' Menge Sauerstoff oder der zehu-fachen Menge Luft vermischt und darauf entzündet, so erfolgt die Verbrennung unter Explosion.

2. In großer Menge bildet sich das Sumpf- oder Grubengas in manchen Steinkohlenlagern und verbreitet sich in den Kohlenbergwerken, wo es mit der Luft leicht explodierende Gemenge, die schlagenden Wetter, bildet, deren vernichtende Wirkung oft noch durch feinverteilten Kohlenstaub vergrößert wird. Um gegen die Gefahr der schlagenden Wetter gesichert zu sein, umgibt man die Grubenlampen ringsum mit einem dichten Drahtnetz. Sobald nun die gefährlichen Gase durch das Drahtnetz in die Lampe eindringen, erfolgt hier eine kleine Explosion, die das Erlöschen der Lampe zur Folge hat, aber sich nicht durch die feinen Öffnungen des Drahtgeflechtes nach außen fortpflanzen kann (Davysche Sicherheitslampe).

Die Flamme.

§ 115. 1. Die Verbrennung des Leuchtgases mittels des Bunsen-fchen Gasbrenners findet in verschiedener Weise statt, je nachdem wir die unten am Brenner befindlichen Luftlöcher schließen oder offnen. Sind sie geschlossen, so können wir 3 Zonen der Flamme unterscheiden; die innerste erscheint als dunkler Kern und wird durch ausströmendes Leuchtgas gebildet, die mittlere besteht aus einem großen, hellen Lichtkegel, dem die Flamme ihre Leuchtkraft verdankt, und die äußerste bildet einen bläulichen, kaum sichtbaren Mantel. Berühren wir mit dem Deckel eines Porzellantiegels nur den Mantel, so bleibt das Porzellan weiß und rein; sobald wir aber den Lichtkegel treffen, zeigt sich ein schwarzer Anflug von feinem Kohlenstaub oder Ruß. Deshalb müssen wir annehmen, daß die Kohlenwasserstoffe im Lichtkegel eine Zer-

setzung erleiden in der Weise, daß dort nur der Wasserstoff verbrannt wird, während der schwerer brennbare Kohlenstoff zum Glühen erhitzt wird und erst im Mantel der Flamme zur Verbrennung gelangt.

2.    Öffnen wir die Luftlöcher, so mischt sich das Gas im Innern des Brenners mit Luft, und die Verbrennung findet in allen Teilen der Flamme statt. Der Lichtkegel verschwindet, während die Heizkraft vergrößert wird. Wir unterscheiden jetzt in der schwach bläulichen Flamme nur eine innere Zone mit fast vollständiger und eine äußere Zone mit ganz vollständiger Verbrennung, Führen wir eine langgestreckte Uhrfeder wagerecht in die Flamme ein, so erglüht sie zunächst in der äußeren Zone, und wir erkennen bei mehrmaliger Einführung derselben in verschiedener Höhe, daß die äußere Zone von unten her an Breite zunimmt, bis etwa an der Spitze der kegelförmigen inneren Zone ihre größte Breite und damit die heißeste Stelle der Flamme erreicht wird. — Erhitzen wir in einer nichtleuchtenden Gasflamme ein Bündel Platindraht, so erglüht es und strahlt dabei helles Licht aus; in ähnlicher Weise wird das Gasglühlicht erhalten, indem man ein mit Verbindungen der seltenen Metalle Thor und Cer getränktes Baumwollgewebe in eine nichtleuchtende Flamme einführt.

3.    Jede Kerzenflamme läßt 3 Zonen erkennen, die denjenigen der leuchtenden Gasflamme entsprechen. Den dunklen Kern bilden die in Gasform übergehenden Leuchtstoffe, denen dort der zur Verbrennung nötige Sauerstoff fehlt; führen wir sie durch eine Glasröhre nach außen, so können wir sie wie ausströmendes Leuchtgas verbrennen lassen.

Pottasche und Soda.

§ 116. 1. Laugen wir die Asche einer Landpflanze, z. B. der Buche, mit heißem Wasser auf einem Papierfilter aus (Fig. 59) und dampfen die ablaufende Lösung zur Trockne ein, so hinterbleibt eine graue, durch Glühen weiß werdende salzartige Masse, die Pottasche; in gleicher Weise würden wir aus der Asche einer Seepflanze, z. B. des Seetangs, die Soda , <sj-erhalten.

In früherer Zeit wurden Pottasche und Soda lediglich durch Auslaugung von

Pflanzenasche gewonnen. Auch jetzt noch wird viel Pottasche in waldreichen Ländern, wie Kanada und Rußland, aus Holzasche dargestellt; dagegen hat sich die Sodabereitung aus Seepflanzenasche nur noch in wenigen Küstengebieten erhalten, und man gewinnt die großen Sodamengen, die zur Darstellung von Glas, Seife und Farben sowie im Haushalt erforderlich sind, zumeist durch chemische Umsetzung.

2.    Pottasche ist ein leichtlösliches, weißes, körniges Pulver, das in feuchter Luft Wasser anzieht und dabei zerfließt. Die Soda dagegen bildet große, w a s s e r h e l l e K r i st a l l e, die an der Luft verwittern, indem sie unter Abgabe von Wasser undurchsichtig werden und zu weißem Pulver zerfallen. Erwärmen wir einen Soda-kristall im Probierrohr, so löst er sich bei 50⁰ in seinem eigenen Wassergehalt. Durch andauerndes Erhitzen der kristallisierten Soda erhält man die weiße, pulverförmige wasserfreie oder kalzinierte Soda.

3.    Übergießen wir Soda oder Pottasche mit Salz- oder Schwefelsäure, so entweicht stürmisch Kohlendioxyd. Bringen wir etwas Soda am Platindraht in eine nichtleuchtende Flamme, so färbt diese sich leuchtend gelb infolge der Anwesenheit von Natrium. Pottasche verleiht der Flamme eine violette Farbe, die durch Kalium (K — 39), ein dem Natrium ähnliches einwertiges Metall, verursacht wird. Soda ist Natriumkarbonat, Na₂ C0₃ (mit oder ohne Wasser), und Pottasche ist Kalinmkarbouat, K₂ C0₃.

4.    Pottasche und Soda finden mannigfaltige Verwendung im Haushalte; die erstere ist allerdings durch die letztere aus städtischen Haushaltungen fast verdrängt worden. Beide Stoffe dienen z. B. zum Reinigen der Wäsche, sowie der Wohnräume. Soda braucht man, um hartes Wasser weich zu machen, ferner als Zusatz zu Gemüsen und Hülsenfrüchten, um deren Bestandteile leichter löslich zu machen; als Zusatz zu sauren Speisen, um überschüssige Säure abzustumpfen. Statt der Soda benutzt man vielfach das Natrium bikarbonat oder doppeltkohlensaure Natron, Na, H C0₃. Letzteres dient auch zur Herstellung des Brausepulvers (3 Teile Natriumbikarbonat, 2 Teile Weinsteinsäure).

Seife.

§ 117. 1. Zu einer Lösung von Soda oder Pottasche gießen wir Kalkwasser und erhalten Natrium- oder Kaliumhydroxyd in wässeriger Lösung, während Calciumkarbonat als weißer Niederschlag ausgeschieden wird.

Um Natrium- und Kaliumhydroxyd im großen zu gewinnen, trägt uian gelöschten Kalk in die siedenden Lösungen von Soda und Pottasche ein. Die so entstehenden Natron- und Kalilaugen können, nachdem sie sich geklärt haben, zur Darstellung der festen Hydroxyde eingedampft und geschmolzen werden; zum größten Teile aber werden sie zur Gewinnung der Seife verwandt.

2.    Wir machen ein Stückchen Rindertalg durch Erhitzen in einem Porzellanschälchen flüssig, setzen Natronlauge hinzu und kochen unter fortwährendem Umrühren einige Minuten. Fügen wir dann etwas Kochsalz hinzu, so scheidet sich eine weiße Masse, die Seife, ab, die als solche leicht erkannt wird, wenn man sie int Wasser zum Schäumen bringt.

In den Seifensiedereien werden die verschiedensten Arten von Fetten, z. B. Talg, Schmalz, Kokosöl, Palmöl, mit Natron- oder Kalilauge zu Seife verarbeitet, indem man die Fette mit etwas Lange in schmiedeeisernen Kesseln ansetzt und unter allmählichem Zusatz von Lauge bei beständigem Umrühren so lange siedet, bis die ganze Masse eine klare, durchsichtige, glänzende Flüssigkeit, den S e i f e n l e i m, bildet, der sich in Fäden ausziehen läßt. Kann man einen Tropfen dieses Seifenleims zu weißen Blättchen zerdrücken, so setzt man Kochsalz hinzu und läßt nun die Masse erkalten. Auf der Oberfläche scheidet sich die Kernseife aus, während unter ihr eine Flüssigkeit, i)ie Unterlauge (in der Glyzerin enthalten ist), zurückbleibt. Die Natronseifen sind fest, die Kaliseifen weich. Während die ersteren an der Luft zu einer harten Masse trocknen, ziehen die letzteren, auch wenn sie künstlich von Wasser befreit waren, dieses sehr rasch aus der Luft wieder an (Schmierseife). Die sogenannten Toilettenseifen werden aus ganz reinen Rohstoffen, Natronlauge und Kokosöl, hergestellt und durch Zusatz von ätherischen Ölen wohlriechend gemacht.

3.    Die Wirkung der Seife beruht darauf, daß sie beim Waschen zersetzt wird, indem freie Lauge sich abscheidet. Diese ist es, die die Unreinigkeiten (Fett, Schmutz) durch Auflösen beseitigt. In heißem Wasser löst sich die Seife leichter als in kaltem, in salzhaltigem schwerer als in reinem (Prüfung des Wassers!).

Kalium.

§ 118.    1. Metallisches Kalium ist wie Natrium ein leichter,

wachsweicher, auf frischen Schnittflächen silberweiß glänzender Stoff,

der sich an der Lust sehr leicht oxydiert und deshalb unter Vaselinöl oder Petroleum aufbewahrt wird.

Werfen wir ein Stückchen Kalium auf Wasser, so tritt eine heftige Wasserstoffentwicklung ein; das entweichende Gas entzündet sich, und seine Flamme wird durch verdampfendes Kalium violett gefärbt.

2.    Hierbei entsteht die sehr kräftige Basis Kaliumhydroxyd oder Ätzkali, KOH.

Wie Natriumhydroxyd ist das Kaliumhydroxyd in wasserfreiem Zustande eine weiße, feste, an der Luft zerfließende Masse. Es löst sich in Wasser unter Erhitzung zu Kalilange, einer Flüssigkeit von stärkster ätzender Wirkung.

3.    Früher diente die Pottasche zur Darstellung aller übrigen Kalium-verbindungen, aber seit der Erschließung der norddeutschen Kalisalzlager benutzt man dazu das Chlorkalinm, K CI, das auch als Düngemittel von großer Bedeutung ist. Es kommt für sich als Sylvin in durchsichtigen, würfelförmigen Kristallen natürlich vor, mit Chlormagnesium tritt es in großen Mengen auf als Carnallit, K CI • Mg Cl₂ -f 6 Hä 0, und mit Magnesiumsulfat als Kainit, K CI • Mg S0₄ -f- 3 H₂ 0. Wie das Chlornatrium ist es im Meerwasser enthalten, aber in viel geringerer Menge.

4.    Mit Schwefelsäure bildet das Kalium das normale Kaliumsnlfat, K₂ S0₄, und das saure Salz K H S0₄.

Aufgaben.

§ 119.    1. Sumpfgas besteht aus 75 °/o Kohlenstoff und 25 °/₀.

Wasserstoff. Wieviel Wasserstoff ist demnach mit einem Atomgewicht Kohlenstoff verbunden? Welche Formel ergibt sich daraus?

2.    Welche beiden Verbindungen müssen bei der Verbrennung des Sumpfgases gebildet werden? Nach welcher Gleichung muß die Umsetzung vor sich gehen?

3.    Wieviel cbm Sauerstoff sind zur Verbrennung von 1 kg Grubengas erforderlich? In wieviel cbm Luft ist diese Sauerstoffmenge enthalten ?

4. Welche Verbindungen müssen neben Kohlendioxyd bei der Zersetzung von Soda und Pottasche durch Salzsäure bezw. Schwefelsäure gebildet werden?

5.    Wie können die folgendermaßen angedeuteten Umsetzungsgleichungen vervollständigt werden?

e)    K + H₂S0₄

f)    Na₂C0₃ + HCl

g)    K₂ C0₃ + HC1

h)    Na₂ C0₃ + H₂ S0₄

i) Kä C0₃ + H₂ S0₄

k)    K0H + HC1

l)    K 0 H + II, S04 m) K CI + H₂ S0₄

a)    K + H₂0

b)    K + 0

c)    K + Cl

0) K₂C0₃ + Ca0₂H₂.

d)    K + H CI n) Na₂ C0₃ -s- Ca 0₂ H₂

6.    Wieviel Kaliumhydroxyd entsteht, wenn 2 g Kalium aus Wasser einwirken?

7.    Wieviel Chlorkalium müssen wir erhalten beim Erhitzen von 0,67 g Kalium im Chlorstrome?

8.    Wieviel Chlornatrium entsteht, wenn 18 g wasserfreie Soda in Salzsäure gelöst werden?

9.    143 g kristallisierte Soda gehen beim Erhitzen in 53 g wasserfreie (kalzinierte) Soda über. Wieviel beträgt der Wasserverlust auf ein Molekulargewicht des wasserfreien Salzes? Welche Formel kommt demnach der kristallisierten Soda zu?

XI. Salpetersäure, Ammoniak.

Schießpulver.

§ 120. 1. Das Schießpulver ist ein Sprengstoff, der aus rundlichen, schwarzen, glänzenden Körnern besteht, deren Größe je nach der Verwendung des Pulvers eine verschiedene ist. Entzünden wir etwas Schießpulver auf einem mehrfach zusammengefalteten Stück Filtrierpapier, so findet eine Verpuffung, d. h. eine Verbrennung unter sehr heftiger Gasentwicklung statt.

2. Die Verbrennung des Schießpulvers kann auch in einem geschlossenen Raume, z. B. in einem Flintenlaufe oder Geschützrohre erfolgen, sie ist also vom Zutritt der Luft nicht abhängig. Deshalb müssen wir annehmen, daß das Schießpulver alle zur Verbrennung nötigen Stoffe selbst enthält; es ist also wahrscheinlich, daß das Pulver einen Bestandteil besitzt, der viel Sauerstoff enthält und ihn leicht abzugeben vermag.

Levin und Briecke, Chemie.

Salpeter.

§ 121.    1. Wir können das Schießpulver selbst herstellen, indem

wir Holzkohle und Schwefel mit einem weißen, kristallisierten Salze, dem Salpeter, in einem Mörser vermischen, nachdem die drei Stoffe sämtlich fein gepulvert sind. Von der Kohle und dem Schwefel wissen wir, daß sie keinen Sauerstoff abgeben, sondern selbst brennbar sind; deshalb müssen wir vermuten, daß der Salpeter den zur Verbrennung des Pulvers nötigen Sauerstoff liefert.

2. Um den Einfluß des Salpeters auf die Verbrennung zu beobachten, bestreuen wir ein Stück Holzkohle, das zuvor in einer Gasflamme zum Glühen erhitzt ist, mit gepulvertem Salpeter; dabei bemerken wir, daß das Erglühen der Kohle unter der Einwirkung des Salpeters bedeutend lebhafter wird.

Etwas Schellack vermischen wir mit Salpeter und erwärmen das Gemenge in einem Porzellantiegel; dabei entzündet sich der Schellack schon in mäßiger Temperatur und verbrennt mit heller Flamme.

Erhitzen wir etwas Salpeter in einer starken Probierröhre bis zum Schmelzen und lassen ein kleines Stück Holzkohle auf die geschmolzene Masse hinabfallen, so springt die Kohle auf der Oberfläche des Salpeters hin und her und verbrennt mit glänzendem Licht.

Ein kleines Stück Schwefel verbrennt auf dem geschmolzenen Salpeter mit ebenso lebhafter Licht- und Wärmeentwicklung wie in reinem Sauerstoff.

Ein Holzspan, der in die geschmolzene Masse eingetaucht wird, entzündet sich von selbst, da das in kleinen Blasen ans dem Salpeter entweichende Gas tatsächlich aus Sauer st off besteht.

Verwendung des Salpeters.

§ 122. 1. Die zur Herstellung von Schießpulver sowie auch von Feuerwerkskörpern am meisten geeignete Salpeterart ist der Kalisalpeter. Dieser wird durch chemische Umsetzung aus dem namentlich in Chile und Peru in großen Mengen als Mineral vorkommenden Natronsalpeter (Chilisalpeter) gewonnen. Letzterer unterscheidet sich äußerlich fast gar nicht vom Kalisalpeter, bei der Bereitung des Pulvers gelangt er nur wenig (für Sprengpulver) zur Verwendung, da er leicht feucht wird und dadurch die Entzündung erschwert.

2. Weil der Salpeter tierische Stoffe gegen Fäulnis schützt, wird er als Zusatz zum Kochsalz beim Einpöckeln des Fleisches benutzt; er erhält zugleich dessen rote Farbe (Präservesalz in der Wurst). Außerdem gebraucht man ihn als Düngemittel.

Bestandteile des Salpeters.

§ 123. 1. Daß Kalium in der einen und Natrium in der anderen Salpeterart vorhanden ist, erkennen wir leicht an der violetten beziehungsweise gelben Färbung, welche die beiden Verbindungen einer Gasflamme beim Erglühen am Platindraht erteilen.

2. Wenn wir

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Figur 60.

Kalisalpeter mit ziemlich viel Eisenpulver verreiben und das Gemenge in einer Probierröhre aus Kaliglas erhitzen (Fig. 60), so macht sich alsbald die Entwicklung eines Gases bemerkbar, das wir leicht als Stickstoff erkennen. Somit haben wir im Kalisalpeter die drei Grundstoffe: Sauerstoff, Kalium und Stickstoff nachgewiesen, während im Natronsalpeter durch die entsprechenden Versuche die Bestandteile: Sauerstoff, Natrium und Stickstoff ermittelt werden können.

Salpetersäure.

§ 124.    1. In einer Retorte (Fig. 61) übergießen wir gepulverten

und getrockneten Kali- oder Natronsalpeter mit konzentrierter Schwefelsäure und beobachten beim Erwärmen die Bildung von Dämpfen, die sich in dem vorgelegten gut gekühlten Kolben zu einer stark sauren, ätzenden Flüssigkeit, der Salpetersäure, verdichten. Die Schwefelsäure bildet in der Retorte mit dem Metall des Salpeters entweder Kaliumoder Natriumsulfat, dabei tritt ihr Wasserstoff an die Stelle des Metalls im Salpeter, so daß eine aus Sauerstoff, Stick st off und Wasserstoff bestehende Säure gebildet wird.

2.    Die reine Salpetersäure ist eine farblose Flüssigkeit, die sich leicht zersetzt und namentlich leicht Sauerstoff abgibt, so daß sie zur

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Figur 61.

Oxydation vieler Stoffe benutzt werden kann. Der tiefblaue Indigo-farbstoff z. B.wird, wenn man ihn in stark verdünnter Lösung erhitzt und dann mit Salpetersäure versetzt, durch Oxydation zerstört; die menschliche Haut, das Holz und die Stoffe aus Wolle, Seide und und Baumwolle

verlieren, wenn wir sie mit konzentrierter Salpetersäure in Berührung bringen, ihre ursprünglichen Farben und werden gelb gebeizt.

3.    Ein besonders kräftiges Oxydationsmittel ist die rote, rauchende Salpetersäure, die braune Dämpfe in Lösung enthält und dieselben leicht an die Luft abgibt. Kochen wir Schwefelblumen einige Zeit mit rauchender Salpetersäure, so wird ein Teil des Schwefels zu Schwefelsäure oxydiert. Letztere wird, nachdem die Lösung verdünnt und filtriert ist, durch Chlorbaryumlösung nachgewiesen.

Kochen wir rauchende Salpetersäure in einem kleinen Becherglase und tauchen eine Stange glühender Sprengkohle in die Flüssigkeit, so glüht und verbrennt die Kohle unter Zischen und lebhafter Dampfentwicklung in der Flüssigkeit mit Hellem Lichte.

Salpetersäure Salze (Nitrate).

§ 125. 1. Läßt man verdünnte Salpetersäure auf Kalium- oder Natriumhydroxyd einwirken, so bilden sich die salpetersanren Salze Kaliumnitrat (K a l i s a l p e t e r) oder Natriumuitrat (Natronsalpeter). Ebenso können wir durch Einwirkung der Salpetersäure auf gelöschten Kalk das Calcinmnitrat erhalten. Überhaupt werden die meisten Metallhydroxyde und Metalloxyde durch Salpetersäure zersetzt unter Bildung

von salpetersauren Salzen oder Nitraten, die sämtlich in Wasser löslich sind.

2. Auch wenn die Metalle selbst auf Salpetersäure einwirken, entstehen Nitrate. Übergießt man z. B. Kupferdrehspäne mit mäßig konzentrierter Salpetersäure, so bildet sich blaues Kupfernitrat; daneben müßte eigentlich freier Wasserstoff ausgeschieden werden. Anstatt des letzteren erhalten wir aber eine Entwicklung von bräunlich gefärbten Dämpfen; denn der Wasserstoff, der tatsächlich aus einem Teile der Salpetersäure abgespalten wird, wirkt zersetzend auf die übrige Salpetersäure ein, und hierdurch entstehen gasförmige Stickstoffverbindungen, deren Zusammensetzung wir später im einzelnen kennen lernen werden.

Wie das Kupfer, so werden auch alle anderen Metalle von der Salpetersäure aufgelöst, mit Ausnahme des Goldes (und des Platins); man benutzt daher diese Säure, um das Gold von den übrigen Metallen zu scheiden (Scheidewasser).

Entstehung von Nitraten.

§ 126. 1. Die Verwandtschaft des Sauerstoffs zum Stickstoff ist ziemlich schwach, sonst würden die beiden Gase nicht in der Luft unverbunden nebeneinander bestehen. Gelegentlich findet aber doch in der Luft eine Vereinigung sehr geringer Mengen von Sauerstoff, Stickstoff und Wasser unter Bildung von Salpetersäure statt; dieses ist namentlich bei Gewittern infolge der elektrischen Entladung der Fall. Deshalb enthält der Gewitterregen geringe Spuren von Salpetersäure.

2. Die Bildung von Nitraten findet in der Ackererde überall statt bei der Verwesung von Stoffen aus dem Pflanzen- und Tierreiche. Besonders die tierischen Abfallstoffe sind reich an Stickstoff, der sich bei der Verwesung oxydiert und unter Zersetzung der im Boden vorhandenen Verbindungen des Kaliums, Natriums und Calciums die entsprechenden salpetersauren Salze bildet, die für die Ernährung der Pflanzen von großer Bedeutung sind. Um die Bildung dieser Salze zu begünstigen, schichtet man Abfallstosie mit Asche und Kalk zu Kompost Haufen auf.

Auch die großen Salpeterlager von Chile und Peru verdanken ihre Entstehung wahrscheinlich der Verwesung von Tieren und Pflanzen. Durch den Natriumgehalt des Chilisalpeters und durch das Vorkommen des letzteren in Gemeinschaft mit Chlornatrium werden wir darauf hingewiesen, daß die Salpeterlager einen alten Meeresboden bedecken,

daß demnach auch wohl die verwesten Tiere und Pflanzen einst dem Meere angehört haben.

3. An feuchten Orten, z. B. in Ställen dringen verwesende Flüssigkeiten nicht selten in den Wänden empor und kommen dort mit Kalkstein und Mörtel in Berührung, so daß Calcium nitrat entstehen kann. Diese Verbindung wittert alsdann in Form von weißen, haarförmigen Kristallen aus den feuchten Mauern hervor, sie wird deshalb auch als Mauersalpeter bezeichnet.

Um das bei der Verwesung entstehende Calciumnitrat in Kaliumnitrat überzuführen, braucht man dasselbe nur in Wasser zu lösen und Pottasche hinzuzufügen; man erhält alsdann den löslichen Kalisalpeter neben einem unlöslichen Niederschlage von Calciumkarbonat.

Sprengstoffe.

§ 127.    1. Durch die Einwirkung von konzentrierter Salpetersäure

auf Baumwolle entsteht die Schießbaumwolle, ein leicht explodierender Sprengstoff, der bei der Verbrennung nur gasförmige Zersetzungsprodnkte bildet. Wird Schießbaumwolle auf einer harten Unterlage mit einem Hammer geschlagen, so entzündet sie sich mit heftigem Knall. Sie wirkt bei ihren Explosionen etwa fünfmal so stark als Schießpulver, deshalb kann sie bei vorsichtiger Handhabung als kräftiges Sprengmittel verwendet werden.

2. Auch das Glyzerin wird durch Salpetersäure in einen Stoff umgewandelt, der die heftigsten Explosionen veranlassen kann. Dieser heißt Nitroglyzerin oder Sprengöl, er besteht aus einer gelben, ölartigen Flüssigkeit, die durch Schlag oder Stoß entzündet werden kann und dabei eine achtmal so starke Wirkung auszuüben vermag als das Schießpulver. Weil die Verwendung des Nitroglyzerins in flüssiger Form für manche Zwecke nicht praktisch sein würde, tränkt man sehr feinen Sand (Kieselgur) oder auch Knochenkohle mit der Flüssigkeit und gewinnt dadurch in fester Form einen Sprengstoff, der Dynamit genannt wird.

Oxyde des Stickstoffs.

§ 128.    1. Um die gasförmigen Stickstoffverbindungen, die bei der

Einwirkung der Salpetersäure auf Kupfer entstehen, in größerer Menge darzustellen, übergießen wir Kupferblech oder Kupferdrehspäne in einer Gasentwicklungsflasche (wie in Fig. 13) mit Salpetersäure, die mit einem

halben Raumteil Wasser verdünnt ist. Damit die Gasentwicklung nicht zu heftig wird, stellen wir die Entwicklungsflasche in eine Schale mit kaltem Wasser. Es bildet sich ein farbloses Gas, das Stickstoffoxyd, das indessen, solange noch Luft im Apparat vorhanden ist, durch den Sauerstoff der letzteren, in rotbraunes Stickstoffdioxyd übergeführt wird (vergl. § 125). Wenn alle Luft aus dem Apparat verdrängt ist, können wir das farblose Gas über Wasser auffangen.

2.    Öffnen wir einen Zylinder mit Stickstoffoxyd an der Luft, so ist zu beobachten, daß gleich wieder die roten Dämpfe von Stickstoffdioxyd gebildet werden. Ein angefeuchteter Streifen von blauem Lackmuspapier behält seine ursprüngliche Farbe, wenn er in reines Stickstoffoxyd eingeführt wird, aber er wird rot in demselben Maße, als das Gas durch die eindringende Luft in Stickstoffdioxyd verwandelt wird. Auch das letztere ist keine eigentliche Säure, aber es geht in Gegenwart von Wasser teilweise in Salpetersäure über, weshalb man es früher als Untersalpetersäure bezeichnete. — Stickstoffdioxyd ist das Gas, das in der roten, rauchenden Salpetersäure gelöst ist und die Färbung dieser Flüssigkeit verursacht (vergl. § 124).

3.    Während das Stickstoffoxyd befähigt ist, Sauerstoff aufzunehmen und dadurch in Stickstoffdioxyd überzugehen, vermag das letztere, die aufgenommene Sauerstoffmenge an andere Verbindungen, z. B. Schweflig-säure-Auhydrid abzugeben und dadurch das Stickstoffoxyd aufs neue zu bilden. Hierauf beruht die wichtige Verwendung des Stickstoffoxyds als Überträger des Sauerstoffs bei der Fabrikation der Schwefelsäure (vergl. § 60).

4.    Trotz seiner Neigung zur Aufnahme von Sauerstoff ist das Stickstoffoxyd auch imstande, seinen Sauerstoffgehalt ganz abzugeben, wenn es in der Glühhitze mit einem Elemente zusammentrifft, das eine

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starke Verwandtschaft zum Sauerstoff besitzt. Füllt man einen Gasometer mit Stickstoffoxyd und leitet das Gas durch eine mit eisernen Nägeln gefüllte Röhre, die im Gasofen zum Glühen erhitzt wird (Fig. 62), so erhält man ein farbloses, an der Luft nicht mehr veränderliches Gas, das leicht als Stickstoff zu erkennen ist.

5. Das Stickstoffoxyd besteht aus gleichen Raumteilen Stickstoff und Sauerstoff, folglich ist seine Formel NO (N von Nitrogenium, Stickstoff; Atomgew. 14).

Das Stickstoffdioxyd dagegen enthält, wie sein Name angibt, auf jedes Atom Stickstoff zwei Atome Sauerstoff, die Formel dieses Gases ist demnach N0₂.

Aufgaben.

§ 129.    1. In der Salpetersäure sind 14,4 Gewichtsteile Sauer

stoff und 0,3 Gewt. Wasserstoff mit 4,2 Gewt. Stickstoff verbunden, wieviel demnach mit einem Atomgewicht Stickstoff? Welche Formel drückt also die Zusammensetzung der Salpetersäure aus?

2.    Welche Formeln erhalten Kalium- und Natriumnitrat? Welche dagegen müssen Calcium- und Kupfernitrat erhalten?

3.    Wie können die Umsetzungsgleichungen nach folgenden Andeutungen vervollständigt werden?

f)    N + 0 + H₂0

g)    CaN₂0R + K₂C0₃

h)    (3) Cu + (8) HN0₃

i)    NO + 0

k) N0₂ + S0₂ + H₂0.

a)    KN0₃ + H₂S0₄

b)    NaNOg + H₂S0₄

c)    UN0g + KOH

d)    HN0₃ + NaOH

e)    UN 0g + Ca 0₂ H,

4.    Wieviel g Salpetersäure erhält man durch die Zersetzung von 7,2 g Kalisalpeter?

5.    14 g Natriumhydroxyd werden mit Salpetersäure behandelt. Wieviel Natriumnitrat kann dabei gebildet werden?

6.    Wieviel g Kupfer muß man in Salpetersäure auflösen, damit 5 1 Stickstoffoxyd gebildet werden?

7.    Wieviel Stickstoffdioxyd entsteht, wenn 1 1 Stickstoff mit der Luft in Berührung kommt?

8.    Zur Gewinnung des Kalisalpeters zersetzt man Natronsalpeter durch Chlorkalium. Was muß dabei neben Kaliumnitrat gebildet werden? Wieviel Chlorkalium ist erforderlich, um 1 kg reinen Chilisalpeter in die Kaliumverbindung überzuführen?

9. 50 g Calciumnitrat sollen in Kalisalpeter übergeführt werden. Wieviel Pottasche ist für die Umsetzung erforderlich?

Ammoniak und Salmiak.

§ 130. 1. Um zu versuchen, ob sich der Stickstoff der Salpeter-verbindungen auch mit Wasserstoff vereinigen läßt, bringen wir eine Salpeterlösung mit freiwerdendem Wasserstoff in Berührung. In einer Kochflasche erwärmen wir Natronlauge mit Zinkstaub und erhalten dadurch eine Wasserstoffentwicklung (vergl. § 84); gießen wir nun eine mäßig konzentrierte Salpeterlösung hinzu, so tritt bei weiterem gelinden Erwärmen der Stickstoff des Salpeters mit dem freien Wasserstoff in Verbindung, und wir erhalten die gasförmige Verbindung Ammoniak, die sich durch ihren stechenden Geruch bemerkbar macht und ein über die Flüssigkeit gehaltenes Stück rotes Lackmuspapier blau färbt.

2.    Hält man einen mit Salzsäure befeuchteten Glasstab über die Flüssigkeit, so vereinigen sich die Ammoniakdämpfe mit Chlorwasserstoff zu der Verbindung Chlorammonium oder Salmiak, die hier in Form von dichten, weißen Nebeln auftritt, aber für gewöhnlich eine feste, kristallinische Masse bildet,

3.    Wird Natriumhydroxyd mit Eisenpulver erhitzt, so entwickelt sich Wasserstoff (vergl. § 84); erhitzt man aber Salpeter mit Eisenpnlver, so tritt freier Stickstoff auf (vergl. § 123). Deshalb brauchen wir nur die drei Stoffe Eisenpulver, Natriumhydroxyd und Salpeter zusammen in einer starken Probierröhre zu erwärmen, um Wasserstoff und Stickstoff in freiem Zustande aufeinander einwirken und sich zu Ammoniak vereinigen zu lassen.

§ 131.    1. Um Ammoniak in größerer Menge darzustellen, müssen

wir es aus einer seiner Verbindungen abspalten. Da das Ammoniak rotes Lackmnspapier blau färbt und somit die Eigenschaften einer Basis zeigt, können wir versuchen, dasselbe durch Einwirkung einer stärkeren Basis aus dem Salmiak frei zu machen. Deshalb erwärmen wir Salmiak mit Natronlauge in einer Kochstasche (Fig. 63) und leiten das in reichlicher Menge entstehende Gas zunächst in eine Flasche mit Streifen von rotem Lackmuspapier; letzteres wird sofort blau, da wir tatsächlich Ammoniakgas erhalten haben. Weiter führen wir das Gas bis auf den Boden einer Flasche, die Wasser enthält. Dabei beobachten wir, daß die Blasen beim Emporsteigen im Wasser immer kleiner werden, und daß der stechende Geruch des Ammoniaks sich erst ziemlich spät bemerkbar macht. Das Gas ist demnach in Wasser leicht löslich. Nach Beendigung des Versuches tritt das Wasser sogar mit großer Heftigkeit in die mittlere Flasche zurück, das Wasser muß demnach eine besonders

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Figur 63.

kräftige Neigung besitzen, Ammoniakgas in sich aufzunehmen. Bei gewöhnlicher Temperatur vermag ein 1 Wasser etwa 800 1 oder 0,6 kg Ammoniakgas aufzulösen. Die Lösung des Gases, die als Ammoniakflüssigkeit oder Salmiakgeist bezeichnet wird, zeigt ebenfalls den stechenden Geruch und die kräftige basische Reaktion; beim Erhitzen verliert sie das Gas wieder vollständig.

2.    Ammoniak entsteht auch stets durch Zersetzung stickstoffhaltiger, organischer Verbindungen, so z. B. bei der Zersetzung des Düngers in Pferdeställen (Geruch) und bei der Verwesung tierischer Stoffe im Erdboden; unter Mitwirkung von Bakterien bilden sich dort schließlich salpetersaure Salze (vergl. § 126).

3.    Da der Salmiakgeist rotes Lackmuspapier blau färbt, so ist er imstande, die Wirkung von Säuren aufzuheben, und kann daher zur Entfernung von Säureflecken benutzt werden, zumal er mit den Säuren lösliche Salze bildet (vergl. § 130 und 132). Hierauf beruht auch

seine Anwendung zur Linderung von Insektenstichen. Auch zur Reinigung der Wäsche, sowie zum Putzen der Metalle wird er vielfach gebraucht.

§ 132.    1. Um festzustellen, in welchem Mengenverhältnis Stick

stoff und Wasserstoff im Ammoniak vereinigt sind, leiten wir einen kräftigen elektrischen Strom durch konzentrierte Ammoniakflüssigkeit (Fig. 64), die zuvor durch Zusatz von gesättigter Kochsalzlösung für die Elektrizität leitend gemacht ist. Es tritt sofort eine Zersetzung des im Wasser gelösten Ammoniakgases ein, dabei erhalten wir Stickstoff und Wasserstoff im R a u m v e r h ä l t n i s 1:3, folglich wird die Zusammensetzung des Ammoniakgases durch die Formel NHg ausgedrückt.

2.    Die Ammoniakflüssigkeit verhält sich bei

chemischen Umsetzungen ganz ähnlich wie die Basen Kaliumhydroxyd und Natriumhydroxyd. Deshalb nehmen wir an, daß in ihr NHg und Hä 0 zu der Ber-    I

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Figur 64.

binbung NII₄ OH vereinigt sind, die den Hydroxyden KOH und Na OH entspricht. Man nennt die Ber- jjjjgjj^ binbung Ammoninmhydroxyd und rechnet sie zu den Basen; die Gruppe NH*, die nicht für sich allein dargestellt werden kann, aber sich in den Verbindungen verhält wie die Metalle Kalium und Natrium, wird als Ammonium bezeichnet.

3.    Die Einwirkung des Ammoniumhydroxyds auf Salzsäure erfolgt nach der Gleichung:

NH₄OH + HCl = NH, CI + HsO, sie entspricht also der Zersetzung des Natriumhydroxyds durch Salzsäure:

NaOH + HCl — NaCl + H₂0.

Die im ersteren Falle neben Wasser entstehende Verbindung NH₄C1 haben wir wie das Chlornatrium als ein Salz der Salzsäure zu betrachten. Die Verbindung ist das uns bereits bekannte Chlorammonium oder der S a l m i a k.

Salze des Ammoniums.

§ 133.    1. Unter den Ammoniumsalzen ist das Chlorammonium

das bekannteste. Es scheidet sich aus wässeriger Lösung in Form von kleinen, oktaedrischen Kristallen aus. Erhitzen wir die trockenen Kristalle

des Salzes in einer Probierröhre, so verflüchtigt sich das Chlorammonium und scheidet sich an kühleren Stellen der Probierröhre wieder in fester Form ab, es ist also sublimierbar.

Die Bildung des Chlorammoniums und der übrigen Ammoniumsalze kann auf zwei verschiedene Weisen erfolgen, entweder durch chemische Umsetzung wie z. B. aus Ammoniumhydroxyd und Salzsäure oder durch einfache Anlagerung des Ammoniaks an die betreffende Säure, wie wir das bei der Vereinigung der Ammoniakdämpfe mit Salzsäure (§ 130) beobachtet haben. Diese Vereinigung erfolgt nach der Gleichung:

NH₃ + HCl — NH₄C1.

Da im Chlorammonium ein Atom Stickstoff mit fünf einwertigen Atomen verbunden ist, müssen wir den Stickstoff in diesem Falle als fünfwertig betrachten. Auch im Ammoniumhydroxyd und in den Salpeterverbindungen ist er fünfwertig, aber in vielen anderen Verbindungen — namentlich in allen gasförmigen, z. B. im Ammoniakgase — ist er nur dreiwertig.

Im großen stellt man das Chlorammonium aus deni Gaswasser dar, das bei der Leuchtgasfabrikation als Nebenprodukt gewonnen wird. Die Steinkohle enthält 1 bis 2"/^ Stickstoff; hiervon geht beim Erhitzen der Kohle in den Gasretorten ein großer Teil in Ammoniakgas über, das bei der Abkühlung und Reinigung des Leuchtgases in Wasser aufgelöst wird.

Salmiak findet vielfache Anwendung, z. B. in der Färberei, zum Löten, zum Füllen von galvanischen Elementen, in der Medizin, sowie zur Darstellung anderer Ammoniumverbindungen.

2.    Auch Ammoniumsulfat, (NHJ., S0₄, wird in großen Mengen aus dem Gaswasser gewonnen, weil man es als Düngemittel und zur Darstellung vieler Ammoniumsalze benutzt.

3.    Bei der Verwesung aller Tier- und Pflanzenstoffe bilden sich einige chemische Verbindungen von nicht ganz gleichmäßiger Zusammensetzung, die als K a r b o n a t e d e s A m m on i um s zu bezeichnen sind. Diese Verbindungen werden in geringer Menge direkt als Nährstoffe von den lebenden Pflanzen aufgenommen, zumeist aber zersetzen sie sich unter Aufnahme von Sauerstoff aus der Luft weiter zu Ammoniumnitrat, NH₄N0₃, das als Pflanzennährstoff von noch größerer Bedeutung ist.

4.    Ein Ammoniumkarbonat ist auch das Hirschhornsalz, das früher meist durch trockene Destillation von Hirschhorn, jetzt aus

Ammoniumsulfal und Kreide gewonnen wird und in der Bäckerei Anwendung findet (zum Auflockern anstatt Hefe).

XII. Phosphor.

Eigenschaften des Phosphors. — Allotropie.

§ 134.    1. Der Phosphor (P — 31) tritt in zwei voneinander

völlig verschiedenen Formen auf, und zwar entweder gelblichweiß und wachsartig als gelber oder dunkelrot und pulverförmig als roter Phosphor. Legen wir gelben und roten Phosphor in gleicher Entfernung vom Mittelpunkte auf einen Streifen Eisenblech, der in der Mitte durch eine Gasfiamme erhitzt wird, so entzündet sich der gelbe viel früher als der rote; der gelbe entflammt sich bei 50° und der rote bei 240°. Übergießen wir gelben und roten Phosphor mit Schwefelkohlenstoff, so erweist sich der gelbe als leichtlöslich und der rote als unlöslich. Der gelbe raucht an der Luft, leuchtet im Dunkeln (daher fein Name: Phosphor — Lichtträger) und ist stark giftig, beim roten ist das nicht der Fall.

2. In Wasser sind gelber und roter Phosphor fast unlöslich. Erwärmen wir in einem Probierglase etwas gelben Phosphor unter Wasser, so schmilzt er bei 44° und bildet über dem Wasser einen weißen Ranch. Lösen wir ein erbsengroßes Stück gelben Phosphor in Schwefelkohlenstoff, tränken mit der erhaltenen Lösung ein Stück Filtrierpapier und lassen dieses an der Luft liegen, so entzündet sich der auf dem Papier feinverteilte Phosphor von selbst, sobald der Schwefelkohlenstoff verdunstet ist.

3. Phosphor ist ein Grundstoff, der nicht frei, sondern nur in Verbindungen natürlich vorkommt.

§ 135.    1. Setzt man gelben Phosphor unter Wasser längere

Zeit dem Lichte aus, so verwandelt er sich an der Oberfläche allmählich in roten Phosphor. Schmelzt man den gelben Phosphor, um ihn von der Luft abzuschließen, in eine Glasröhre ein und erhitzt ihn dann auf 250 bis 300", so geht er schnell in die rote Form über. Umgekehrt verwandelt sich der rote, wenn er verdampft und darauf schnell abgekühlt wird, wieder in gelben Phosphor.

2. Das Auftreten eines Grundstoffs in mehreren Formen mit ungleichen physikalischen und chemischen Eigenschaften nennt man Allotropie, dementsprechend werden der rote und der gelbe Phosphor als allotrope Modifikationen dieses Grundstoffs bezeichnet. Beim Kohlenstoff sind drei allotrope Modifikationen zu unterscheiden (Diamant, Graphit und Kohle), und auch der Schwefel ist allotrop, aber von seinen drei Modifikationen erweist sich nur eine (der natürliche Schwefel) als haltbar. Man sucht die Allotropie durch die Annahme zu erklären, daß das Molekül eines allotropen Grundstoffs in den verschiedenen Modifikationen aus einer ungleichen Anzahl von Atomen zusammengesetzt ist.

Phosphorwasserstoff.

§ 136.    1. Einige Stückchen gelben Phosphor übergießen wir mit

Kali- oder Natronlauge in einer Kochflasche, die wir im Sandbade erhitzen, nachdem wir aus ihr alle Luft durch einen Wasferstofsstrom vertrieben haben (Fig. 65). Das entweichende Gas wird in eine Wanne

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Figur 65.

mit lauwarmem Wasser geleitet; jede aus dem Wasser emporsteigende Blase entzündet sich von selbst und bildet aufsteigende weiße Nebelringe, deren.einzelne Teilchen in fortwährender Drehung begriffen sind. Das Gas besitzt einen knoblauchartigen Geruch und ist farblos und stark giftig, es ist der Phosphorwasserstoff, PH₃. — Bevor wir bei Beendigung des Versuches die Kochflasche offnen, müssen wir, um jede Berührung des Gases mit Luft im Apparat zu vermeiden, aufs neue einen Wasser-stosfstrom hindurchleiten.

2. Ganz reines Phosphorwasserstoffgas ist zwar brennbar, aber nicht selbstentzündlich. Bei unserem Versuche verdankt das Gas seine Selbstentzündlichkeit einer Beimischung von Spuren des flüssig e'n Phosphorwasser st offs, P₂H₄; es verliert die Selbstentzündlichkeit, wenn es durch eine Kältemischung geleitet wird, in der der flüssige Phosphorwasserstoff sich niederschlägt.

Phosphorsäure.

§ 137.    1. Um eine Sanerstoffverbindnng des Phosphors zu er

halten, entzünden wir ein Stück Phosphor in einem Porzellanschälchen. Der Phosphor verbrennt alsdann mit Hellem, weißem Lichte unter Bildung einer Verbindung, die in Form von dichten, weißen Nebeln auftritt. Wie die Verbrennung von Schwefel und Kohle Säure-Anhydride ergibt, so erhalten wir in diesem Falle das Phosphorsäure-Anhydrid, P₂ 0₅:

2 P -(- 5 0 = P₂0₅.

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Figur 66.

2. Erfolgt die Verbrennung unter einer vollkommen trockenen Glasglocke, so scheidet sich das Phosphorsäure-Anhydrid an der Innenseite des Glases als weiße, schneeähnliche Masse aus, die die blaue Lackmus-farbe nicht verändert, solange sie keine Gelegenheit ffndet Feuchtigkeit anzuziehen. Entzünden wir aber den Phosphor in einem ans Wasser schwimmendenPorzellanschälchenund überdecken dieses mit einer Glasglocke (Fig. 66), so lösen sich die Nebel von Phosphorsäure-Anhydrid im Wasser ans und werden dort in der Kälte langsam, beim Erwärmen schnell zu Phosphorsänre, H₃ P0₄: PI0₅ + 3H,0 = 2H₃P0₄.

§ 138.    1. Mit Wasser vermischt, ist die Phosphorsäure eine

färb- und geruchlose Flüssigkeit, die stark ferner schmeckt und reagiert, aber w^nig ätzend und nicht giftig ist. Läßt man alles überschüssige

Wasser verdampfen, so hinterbleibt eine sirupdicke Masse, aus der sich harte, durchsichtige Kristalle von fester Phosphorsäure abscheiden können.

2. Erwärmt man etwas Phosphor mit Salpetersäure, so treten rotbraune Dämpfe auf; die Salpetersäure zerfällt, indem sie den Phosphor oxydiert und ihn in Phosphorsäure überführt. Im großen gewinnt man die Phosphorsäure aus der Knochenasche.

Phosphorsaure Salze (Phosphate).

§ 139.    1. Gießen wir verdünnte Phosphorsäure in eine flache

Glasschale und fügen Natrium, Kalium, Magnesium oder Eisenpulver hinzu, so lösen sich diese Metalle unter lebhafter Wasserstoffentwicklung, und es entstehen phosphorsanre Salze oder Phosphate.

2. Die Phosphorsäure enthält drei durch Metall ersetzbare Wasserstoffatome, deshalb ist sie d r e i b a s i s ch und somit befähigt, mit jedem Metall drei verschiedene Salze zu bilden, z. B. mit Natrium nach den Gleichungen:

Na 4- H₃P0₄ = H NaH₂ P0₄, Mononatriumphosphat,

2    Na 4" H₃P0₄ — 2 H 4* Na₂HP0₄, Dinatriumphosphat,

3    Na 4" HgP0₄ = 3 H 4" Na₃ P0₄, Trinatriumphosphat.

Der Name der Salze hängt von der Anzahl der im Säuremolekül ersetzten Wasserstoffatome ab. Mit einem zweiwertigen Metall, z. B. Magnesium erfolgt die Salzbildung folgendermaßen:

Mg -]- 2 H₃ P0₄ — Mg H₄ (P0₄)₂, Monomagnesiumphosphat,

Mg 4- H₃ P0₄ = Mg H P0₄, Dimagnesiumphosphat,

3 Mg -j- 2 H₃ P0₄ = Mg₃(P0₄)₂, Trimagnesiumphosphat.

§ 140.    1. Von den Phosphaten des Natriums ist nur das

in leicht verwitternden Säulen kristallisierende Dinatriumphosphat, Na₂HP0₄ 4" 12 H₂0, wichtig, das häufig als Reagens benutzt wird. Man gewinnt es durch Sättigen von Phosphorsäure mit Soda. Es kommt neben Kaliumphosphat im Blute des Menschen und der höheren Tiere vor.

2.    Im Pfianzenreich besitzen namentlich die Samen des Getreides und der Hülsenfrnchte einen hohen Gehalt an verschiedenen Phosphaten.

3.    Tricalcimnphosphat, Ca₃(P0₄)₂, ist ein sehr wichtiger Bestandteil der Knochen, Zähne und Fischschuppen; es wird hauptsächlich aus Knochen dargestellt, die 50—60°/₀ davon enthalten, und dient seinerseits zur Gewinnung des Phosphors.

Im Mineralreich kommt es fast rein als Apatit bor, und zwar in gut entwickelten sechsseitigen Säulen, an denen auch Pyramidenflächen nebst einer basischen Endfläche auftreten (Fig. 67).

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Weniger rein tritt die Verbindung in Knollen und erdigen Massen auf als Phosphorit, so namentlich

im Lahngebiet, in Spanien, Florida und Süd-Karolina. -----,T/

Figur 67.

Geringe Mengen von Tricalciumphosphat, die durch Verwitterung der im Boden vorhandenen Mineralien entstanden sind, finden sich überall in der Ackererde.

§ 141. 1. Für das ganze tierische und pflanzliche Leben ist das Vorkominen von Phosphaten und organischen (d. h. kohlenstoffhaltigen» Phosphorverbindungen im Tier- und Pflanzenkörper von großer Wichtigkeit. Diese Verbindungen entstammen in letzter Linie dem Calciumphosphat der Ackererde. Deshalb ist es notwendig, letzteres dem Ackerboden immer aufs neue in löslicher Form zuzuführen, so daß es von den Wurzeln der Pflanzen aufgenommen »verden kann. Zu diesem Zweck werden Phosphorit und Apatit aufgeschlossen, d. h. löslich gemacht, indem man sie zerkleinert und mit Schwefelsäure übergießt; man erhält dadurch das Superphosphat, ein Gemenge von Monocalciumphosphat und Calciumsulfat:

Ca₃ (P0₄)a + 2 H₂S0₄ = Ca H₄ (P0₄)₂ + 2 CaS0₄.

2.    In derselben Weise werden die Knochen und der Guano zur Darstellung von Superphosphat benutzt, »nährend die bei der Entphosphorung des Eisens entstehende Thomasschlacke ein leicht verlvitterndes Calciumphosphat enthält und deshalb ohne vorherige Behandlung mit Säure als Düngemittel verwendbar ist.

3.    In ein Becherglas mit Kalkwasser gießen »vir wenige Tropfen Phosphorsäure und erhalten »veißes, unlösliches Tricalciumphosphat. Fügen wir inehr Phosphorsäure oder etwas Schwefelsäure hinzu, so verschlvindet der Niederschlag, weil leichtlösliches Monocalciumphosphat entsteht. Nach welchen Gleichungen erfolgen die Umsetzungen?

Aufgaben.

§ 142.    1. Wieviel »biegt 1 1 reines Phosphorwasserstoffgas, und

wieviel g Phosphor enthält dasselbe?

2. Wieviel g Phosphorsäure-Anhydrid entstehen bei der Verbrennung von 1,8 g Phosphor? Wieviel g Wasser sind erforderlich, um das Phosphorsäure-Anhydrid in Phosphorsäure überzriführen?

L e v i n und B r i e cf e, Chemie.

3.    Wieviel g Phosphor müßten oxydiert werden zur Darstellung von 1 kg reiner Phosphorsäure?

4.    Welche Gleichungen stellen die Einwirkung des Kaliums auf Phosphorsäure dar? Wie groß sind die verschiedenen Mengen von Phosphorsäure, welche mit 1 g Kalium in Verbindung treten können?

5.    10 g Tricalciumphosphat sollen zur Gewinnung von Superphosphat mit Schwefelsäure aufgeschlossen werden. Wieviel g Schwefelsäure sind erforderlich, und wieviel g Monocalciumphosphat werden dabei gebildet?

6.    12 g Phosphorit ergaben beim Ausschließen 7,8 g Monocalciumphosphat. Wieviel Prozent Tricalciumphosphat enthielt der Phosphorit?

Zündhölzer.

§ 143. Eine wichtige Anwendung findet der Phosphor bei der Bereitung der Zündhölzer.

1.    Zur Herstellung der gewöhnlichen Zündhölzer taucht man kleine Holzstäbchen zunächst in geschmolzenen Schwefel oder in Paraffin und darauf in eine Zündmasse, die aus gelbem Phosphor, Gummi- oder Leimlösung und einer Sauerstoff abgebenden Verbindung (z. B. Bleisuperoxyd, Braunstein oder Kalisalpeter) bereitet wird. Durch die Reibung des Zündholzes entzündet sich zunächst der Phosphor, dessen Verbrennungswärme genügt, um auch den Schwefel zu entflammen; letzterer überträgt die Verbrennung auf das Holz.

2.    Die schwedischen Zündhölzer enthalten keinen Phosphor, sie besitzen eine Zündmasse aus Kaliumchlorat und verschiedenen Beimischungen; dieselben erfordern indessen eine Reibfläche, die mit rotem Phosphor überzogen ist. — Verreiben wir in einem nicht glasierten Porzellanmörser mittels eines langen Pistills (mit umwickelter Hand!) eine geringe Menge Kaliumchlorat mit ebensoviel rotem Phosphor, so entzündet sich das Gemenge sofort.

XIII. Quarz; Glas.

Vorkommen des Quarzes.

§ 144. Der Quarz ist ein Mineral, das in allen deutschen Gebirgen sehr häufig vorkommt. An seinen Kristallen ist in der Regel

eine sechsseitige Pyramide nebst einer sechsseitigen Säule zu erkennen (Fig. 68). Eine durch wasserhelle Kristalle mit großen, glänzenden Säulenflächen ausgezeichnete Quarzart ist der Bergkristall; dagegen

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Figur 68.

besteht der gemeine Quarz aus undurchsichtigen, weißlichen Kristallen mit schwach entwickelten Säulenflächen. Rauchgraue bis schwarze Quarzkristalle bezeichnet man als Rauchtopas, während violette, durch Manganoxyd gefärbte Amethyst genannt werden.

Karneol, Achat, Chrysopras, Feuerstein und Kieselschiefer sind Quarzmassen, an denen eine Kristallform teils mit bloßem Auge nicht erkennbar, teils nicht vorhanden ist; Sandstein und Sand bestehen hauptsächlich aus vielen deutlich wahrnehmbaren Quarzkristallen oder unregelmäßig geformten Quarzkörnchen.

Dieselbe chemische Zusammensetzung wie der Quarz besitzt die Kieselgur (vergl. § 29 und § 127), ein feines Pulver, das in der Lüneburger Heide in ansehnlichen Lagern vorkommt und aus den Schalen mikroskopisch kleiner Pflanzen, der Diatomeen, besteht.

Eigenschaften und Verwendung des Quarzes.

§ 145.    1. Quarz ist so hart, daß er Glas ritzt. Er dient deshalb

zuni Schleifen von Metall und Glas. Manche Quarzarten, z. B. Rauchtopas, Amethyst und Achat, werden als Halbedelsteine zu Schmucksacheu

benutzt. Im Knallgasgebläse schmilzt der Quarz, so daß er wie Glas geblasen, zu Geräten geformt und zu Röhren ausgezogen werden kann.

2. In Wasser, Salz-, Schwefel-, Salpetersäure und selbst in Königs-lvasser ist der Quarz ganz unlöslich. Auch Kali- und Natronlauge greifen die kristallisierten Quarzarten kaum an, aber Pottasche und Soda lösen das fein gepulverte Mineral ziemlich leicht in der Glühhitze.

Silicium und seine Verbindungen.

§ 146. 1. Wird getrockneter, feinkörniger Quarzsand mit Magnesiumpulver gemischt und das Gemenge in einer Probierröhre zum Glühen erhitzt, so wirkt das Magnesium reduzierend, und man erhält neben Magnesiumoxyd einen grünlichbraunen, pulverförmigen Grundstoff, das Silicium (Si = 28,4); Quarz ist Siliciumdioxyd, Si0₂:

Si0₂ + 2 Mg = 2 MgO + Si.

2.    Silicium ist allotropisch. Das bei der Reduktion des Quarzes entstehende, grünlichbraune, abfärbende Pulver ist amorphes Silicium; wird dieses in schmelzendem Zink gelöst, so scheidet sich beim Erkalten kristallisiertes Silicium aus in sehr harten, metallglänzenden, grauschwarzen Massen. Während amorphes Silicium leicht zu Siliciumdioxyd verbrennt und die Elektrizität nicht leitet, ist der kristallisierte Grundstoff selbst bei Weißglut im Sauerstoffstrom unverbrennbar und leitet die Elektrizität gut. Frei kommt das Silicium nicht natürlich vor, in gebundener Form macht es ein Viertel der ganzen Erdrinde aus.

3.    Siliciumdioxyd ist das Anhydrid mehrerer Kieselsäuren, unter denen die der Kohlensäure entsprechende zweibasische Säure H₂Si0₃ die wichtigste ist:

Si 0₂ + H₂0 =. H₂ Si 0₈.

4. Die Salze der Kieselsäuren werden Silikate genannt, von ihnen treten viele in sehr großen Mengen als Mineralien auf, z. B. Feldspat, Glimmer, Hornblende, Augit und Granat.

§ 147.    1. Mischen wir fein zerriebenen Quarzsand oder Kieselgur

mit der vierfachen Menge Pottasche und schmelzen das Gemenge im Platintiegel vor dem Gebläse, so entweicht Kohlendioxyd, und es hinterbleibt eine glasähnliche, aber leicht lösliche Masse, die im wesentlichen aus dem Kaliumsilikat R₂Si 0₃ besteht:

Si 0₂ + K₂C0₃ = C0₂ + K₂Si 0₃.

2. Ebenso entsteht aus Quarzsand und Soda das Natriumsilikat Na₂ Si 0₃. Versetzen wir eine konzentrierte Lösung des Kalium- oder

Natriumsilikats tropfenweise mit Salzsäure, so fällt ein gallertartiger, wasserhaltiger Niederschlag von Kieselsäure, der nach dem Trocknen der Formel H₂ Si Og entspricht und beim Glühen in Wasser und das Anhydrid 810₂ zerfällt.

3. Technisch werden Kalium- und Natriumsilikat durch Schmelzen von Quarzsand mit Soda oder Pottasche erhalten und in gelöster Form als Kali- und Natronwasserglas zum Imprägnieren von Holz und Leinen als Schutz gegen Feuersgefahr und Fäulnis verwendet. Versetzen wir eine Wasserglaslösung mit irgend einer flüssigen Säure, oder leiten wir Kohlendioxyd hinein, so wird gallertartige Kieselsäure ausgeschieden; letztere läßt sich demnach sehr leicht durch andere Säuren verdrängen. Wird die Wasserglaslösung vor dem Säurezusatz stark verdünnt, so bildet sich gleichfalls Kieselsäure, die indessen nicht ausgeschieden wird, sondern gelöst bleibt.

Glas.

§ 148. 1. Aus einem Gemenge von verschiedenen Silikaten besteht das Glas. Erhitzen wir eine aus dem gewöhnlichen, leicht schmelzbaren Glase bestehende Röhre oder Kochflasche zum Glühen, so macht sich eine Gelbfärbung der Flamme durch Natrium bemerkbar. Man bezeichnet auch diese zumeist benutzte Glasart als Natronglas, sie enthält die Verbindungen Natrium- und Calcinmsilikat.

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2.    Zur Gewinnung des Natronglases schmelzt man Soda (ober Natriumsulfat) mit Quarzsand und Calciumkarbonat in etwa 1 m weiten Tontiegeln, den Glashäfen, die im Glasofen (rechts in Fig. 69) zur Weißglut erhitzt werden. Mit Hülse langer eiserner Rohre werden kleine Mengen der geschmolzenen Masse aus den Glashäfen entnommen und zumeist lediglich durch Hineinblasen und gleichzeitiges Hin- und Herschwenken in die Form von Flaschen und anderen Gefäßen gebracht. Um die fertigen Gläser langsam erkalten zu lassen, bringt man sie in einen Kühlofen (links in Fig. 69). Zur Herstellung der gewöhnlichen Fensterscheiben wird zunächst durch Blasen ein zylinderförmiges Hohlglas hervorgebracht, das an einer Seite aufgeschnitten und dann im Ofen gestreckt wird; die großen Spiegelscheiben dagegen werden gegossen.

3.    Das schwer schmelzbare Glas, das für manche chemische Versuche erforderlich ist, besteht aus Kalium- und Calciumsilikat. Man gewinnt dieses K a l i g l a s aus Pottasche, Quarzsand und Calciumkarbonat. Das durch seinen Glanz ausgezeichnete K r i st a l l g l a s ist aus Kalium- und Bleisilikat zusammengesetzt.

Flußspat.

§ 149. 1. Das Mineral Flußspat kommt in sehr gut ausgebildeten, würfelförmigen Kristallen vor, die nach den Flüchen des Oktaeders spaltbar sind. Häufig sind dieselben zu Zwillingsgruppen verwachsen (Fig. 70);

sie können farblos sein, in der Regel aber sind sie schön blau, grün, gelb oder rot gefärbt. Manche Kristalle zeigen im auffallenden Lichte eine andere Farbe als im durchfallenden (Fluoreszenz), und das gepulverte Mineral leuchtet beim Erwärmen im Dunkeln (Phosphoreszenz).

Figur 70.

2. Übergießen wir gepulverten Flußspat mit Schwefelsäure, so entweicht ein Gas von saurer Beschaffenheit, das befähigt ist Glas zu ätzen. Wir überziehen deshalb eine Glasplatte mit einer dünnen Wachsschicht, in die wir Schriftzüge einzeichnen, und decken die Platte mit der Wachsschicht nach unten auf einen Bleikasteu, in dem konzentrierte Schwefelsäure auf Flußspat einwirkt. Nach einigen Stunden sind die vom Wachs befreiten Stellen des Glases rauh und undurchsichtig geworden. Durch gelindes Erwärmen (unter dem Abzüge!) können

wir die Entwicklung des Gases so beschleunigen, daß seine Einwirkung sogleich bemerkbar wird.

3. Flußspat oder Fluorcalcium, Ca F₂, besteht aus den Grundstoffen Calcium und Fluor (F = 19). Die gasförmige Säure, die das Glas zu ätzen vermag, ist der Fluorwasserstoff, HF; letzterer ist auch imstande, den Quarz aufzulösen unter Bildung von Wasser und Fluorsilicinm, SiF₄:

Si 0₂ + 4 HF = 2 H₂0 -f Si F₄.

4. Eine Lösung von Fluorwasserstoff in Wasser heißt Flußsäure; man benutzt sie zum Ätzen von Glas sowie zum Auslösen von Silikaten und bewahrt sie in Guttapercha- oder Platinflaschen auf, weil sie Glas und Porzellan angreift.

Aufgaben.

§ 150.    1. Wieviel g Magnesium gebraucht man zur Darstellung

von 6 g Silicium? Wieviel g Quarz müssen zersetzt werden?

2. Wieviel g Siliciumdioxyd hiuterbleiben beim Glühen von 20 g

H₂Si0g?

3.    Wieviel Prozent Kalium enthält das Kaliumsilikat K₂ Si 0₃ ?

4.    Nach welcher Gleichung muß die Bildung des Natriumsilikats Na₂Si Og erfolgen? — Wie kann das Quarzpnlver in der Glühhitze auf Calciumkarbonat einwirken?

5.    Welche Gleichung stellt die Einwirkung der Schwefelsäure auf Flußspat dar?

6.    Wieviel g Fluorwasserstoff sind zur Auflösung von 3,4 g Quarz erforderlich? Wieviel g Fluorsilicium bilden sich bei dem Vorgang?

XIV. Feldspat.

Verwitterung des Feldspats.

§ 151. 1. Die Mineralien, welche man unter dem gemeinschaftlichen Namen Feldspat zusammenfaßt, bilden einen Hauptbestandteil der gesamten festen Erdmasse. Namentlich enthalten viele Urgesteine, z. B. Granit, Gneis und Porphyr, erhebliche Mengen von Feldspat.

Auch in der Ackererde sind in der Regel Feldspattrümmer vorhanden, die dort allmählich verwittern.

2. Bei der Verwitterung des Feldspats unter dem Einflüsse der Luft und des kohlensäurehaltigen Wassers erweisen sich einige Bestandteile des Minerals als löslich, während ein einziger Bestandteil hinterbleibt. Die löslichen Bestandteile sind kieselsaure Salze des Kaliums, Natriums und Calciums, die durch die eindringende Kohlensäure zersetzt und darauf durch das Wasser fortgespült werden; der zurückbleibende unlösliche Bestandteil ist der Ton.

Arten und Eigenschaften des Tons.

§ 152. 1. Der reinste Ton ist die Porzellanerde (Kaolin), die durch ihre weiße Farbe ausgezeichnet ist und zur Herstellung des Porzellans Verwendung findet. Weniger rein ist der Töpferton, der durch verschiedene Beimengungen grau, braun oder rötlich gefärbt sein kann. Am wenigsten rein ist der Lehm, der gewöhnlich durch Eisenhydroxyd gelb gefärbt erscheint und überdies erhebliche Mengen Sand und Kalk enthält.

2.    Im trockenen Zustande bildet der Ton eine außerordentlich feinkörnige, zerreibliche Masse, die sich etwas fettig anfühlt. Feuchter Ton dagegen ist ein zäher, bildsamer Körper, aus dem sich allerlei Figuren herstellen lassen.

3.    Wir schütten eine abgewogene Menge trockenes Tonpulver in ein Papierfilter, übergießen sie mit Wasser und wägen sie, sobald kein Wasser mehr abtröpfelt; der Ton ist um die Hälfte seines Gewichtes schwerer geworden.

Machen wir denselben Versuch mit trockenem Sande, so finden wir, daß dessen Gewicht sich um kaum */₄ vergrößert hat. Der Ton ist imstande, viel Wasser zurückzuhalten.

4.    Formen wir aus angefeuchtetem Ton ein Gefäß und gießen Wasser hinein, so bleibt es darin stehen: feuchter Ton läßt das Wasser nicht durch. Deshalb ist das Vorhandensein eines Tonlagers unter dem Ackerboden in der Regel daran zu erkennen, daß das Regenwasser nicht eindringt, sondern den Boden lange Zeit naß erhält. Aus demselben Grunde entspringen die »leisten Quellen an der Grenze einer Tonschicht und einer darüber lagernden durchlässigen Schicht.

5.    Lassen wir völlig trockenen Ton längere Zeit an der Luft liegen, so nimmt sein Gewicht allmählich zu, denn er ist befähigt, aus der Luft gasförmige Stoffe einzusaugen, z. B. Wasser, Kohlensäure und Ammoniak. Das Ammoniak bewirkt den eigentümlichen starken Geruch des Tones.

6.    Da trockener Ton auch Fett einsangt, wendet man ihn zur Entfernung von Fettflecken aus Dielen an. Ferner benutzt man beim „Walken" des Tuches Ton („Walkerde"), um das Öl aus den Stoffen zu entfernen, das sie bei ihrer Herstellung aufgenommen haben.

7.    Wird der Ton stark geglüht, so verhärtet er sich zu einer steinartigen Masse. Hierauf beruht seine Verwendung zu sehr festen Bausteinen und irdenen Geräten. Die gebrannte Tonmasse ist etwas porös, so daß sie Wasser aufzusaugen und sogar durchzulassen vermag. Deshalb überzieht man die Tongefäße mit einer Glasur, d. h. mit einer leicht schmelzbaren Rinde, die eine ähnliche Zusammensetzung besitzt wie das Glas.

Tonwareu.

§ 153. Schon in den frühesten Zeiten kannte man die Kunst, den Ton zu formen und Gerätschaften sowie Bildwerke aus ihm herzustellen. Die alten Ägypter und Assyrer verfertigten Tongefäße und Ziegel. Auch in unserem Vaterlande verstand man die Bereitung von Tongeschirren, wie die in vorgeschichtlichen Grabstätten gefundenen Urnen bezeugen.

1. Zur Herstellung des Porzellans, das in Deutschland im Jahre 1709 von dem Apotheker Böttger erfunden wurde, jedoch in China schon seit den ältesten Zeiten bekannt gewesen zu sein scheint, dient die Porzellanerde oder der Kaolin. In fein gepulvertem Zustande, durch Schlämmen gereinigt, wird die Porzellanerde mit Quarz- und Feldspatpulver gemengt und in feuchtem Zustande auf der wagerechten, rotierenden Töpferscheibe geformt. Die so bereiteten Gegenstände werden, sorgfältig getrocknet, zum ersten Male bei mäßiger Hitze gebrannt (Verglühen!) und darauf nach guter Abkühlung in ein milchähnliches Gemenge von sehr fein gemahlenem Feldspat und Wasser getaucht, so daß sie sich durch Aufsaugen des Wassers mit einer gleichmäßigen, dünnen Schicht von Feldspatpulver bedecken (nur der Fuß bleibt frei, damit das Gefäß im Ofen nicht anschmilzt). Nach dem Trocknen erhitzt man sie bis zur Weißglut (Gutbrennen!), dabei schmilzt der Feldspat und bildet eine Glasur, welche die poröse Tonmasse so vollständig durchtränkt, daß diese für Wasser undurchlässig wird.

2.    Das Steingut ist eine dem Porzellan ähnliche, meist weiße, undurchsichtige Masse, die aus schwer schmelzbarem Ton nebst Quarz und Feldspat geformt, bei hoher Temperatur gebrannt und darauf mit einer aus deni leichtflüssigen Bleiglase bestehenden Glasur überzogen wird. Letztere verbindet sich hier nicht so innig mit der Unterlage wie beim Porzellan, deshalb wird sie im Laufe der Zeit rissig und unansehnlich.

Aus Majolika, einem gelblichen Steingut, das mit undurchsichtigen, farbigen Glasuren überzogen ist, bestehen viele Gerätschaften, die als Zierrat Verwendung finden.

3.    Das braune Töpfergeschirr wird aus weniger reinem Ton geformt und vor dem Brennen mit einer Glasur versehen, die man aus Ton, Bleiglätte und färbenden Metalloxyden, z. B. Braunstein (§ 54) bereitet. Hoher Bleigehalt der Glasur macht das Geschirr zum Kochen unbrauchbar, denn saure Speisen nehmen leicht aus der Glasur Bleioxyd auf und werden dadurch der Gesundheit schädlich (Bleisalze sind giftig!). Blumentöpfe werden meistens nicht glasiert (warum?).

4.    Um die feuerfesten Schamottesteine zu brennen, gebraucht man einen kalkfreien, dem Kaolin möglichst ähnlichen Ton.

5.    Zur Herstellung der Ziegel genügt ein ziemlich unreiner Ton (auch Lehm), der mit Wasser gemischt, geknetet, geformt, an der Luft getrocknet und gewöhnlich in einem kammerartig geteilten Ringofen gebrannt wird. Bei hohem Eisengehalt nehmen die Ziegel eine rote, bei geringem Eisen- und hohem Kalkgehalt eine gelbe Farbe an (§ 71)

Zusammensetzung des Tons; Tonerde.

§ 154. Etwas fein zerriebenen Ton erhitzen wir einige Zeit im Deckel des Platintiegels, vermischen ihn darauf mit der sechsfachen Menge Soda und schmelzen das Gemenge fünf Minuten lang im Tiegel vor dem Gebläse. Die eine Hälfte der geschmolzenen Masse lösen wir in Wasser, kochen mit Salmiaklösung und erhalten dabei einen hellgrauen, flockigen Niederschlag von Tonerdehydrat; wird dieser durch Trocknen und Glühen von allem Wasser befreit, so hinterbleibt ein sehr feines Pulver, die Tonerde. Die andere Hälfte der geschmolzenen Masse versetzen wir mit Salzsäure und erhalten den gallertartigen Niederschlag von Kieselsäure.

Aus dem aufgeschlossenen Ton sind demnach die beiden Bestandteile Tonerde und Kieselsäure abgeschieden. Der Ton ist ein Salz, und zwar kieselsau re Tonerde.

§ 155.    1. Die Tonerde kommt als sehr hartes Mineral unter deni

Namen Korund natürlich vor. Schön gefärbte Kristalle dieses Minerals werden als Edelsteine sehr geschätzt, in blauer Färbung als Saphir, in roter als Rubin; eine weniger reine Abart des Korunds ist der als Schleifmittel für Glas und Metalle verwendbare Schmirgel.

2. Der Korund stimmt in seiner rhomboedrischen Kristallform mit dem Mineral Eisenglanz vollkommen überein, und diese Gleichheit der Kristallform läßt auf eine ähnliche chemische Zusammensetzung schließen. Wie der Eisenglanz, Fe₂ 0₃, besteht auch der Korund aus Sauerstoff und einem dreiwertigen Metall, letzteres ist das Aluminium (Al = 27). Tonerde, Korund und seine Abarten bilden das Alumiuiumoxyd, AL, 0₈, während das Tonerdehydrat als Alnmininmhydroxyd, Al 0₃H₃, zu betrachten ist.

Demnach ist der Ton als kieselsaures Aluminium oder Alnminiumsilikat zu bezeichnen.

Aluminium.

§ 156.    1. Künstlich dargestelltes Aluminiumoxyd löst sich, falls

es nicht zu stark geglüht ist, in Säuren. Übergießen wir diese weiße, feinpulverige Masse in einem Becherglase mit Schwefelsäure, so erhalten wir die in Wasser leicht lösliche Verbindung Aluminiumsulfat oder schwefelsaure Tonerde, A1₂(S0₄)₃. Dasselbe Salz entsteht, wenn Schwefelsäure auf Aluminiumhydroxyd einwirkt. In Salzsäure löst sich sowohl das Aluminiumoxyd als das Aluminiumhydroxyd zu Chloraluminium, Al 01z; um letzteres in trockenem Zustande zu erhalten, kann man Aluminiumoxyd mit Kohle im Chlorstrom zum Glühen erhitzen.

2.    Zur Gewinnung des metallischen Aluminiums stellte man früher in der Regel erst das Chloraluminium dar. um dieses dann entweder mit Natrium zu reduzieren oder durch den elektrischen Strom zu zerlegen. Jetzt wird das Metall auf einfachere Weise gewonnen, indem mau Aluminiumoxyd im elektrischen Ofen durch einen sehr starken Strom verflüssigt und zersetzt.

3.    Das Aluminium ist ein glänzendes, silberweißes Metall, welches sowohl in feuchter als in trockener Luft unverändert bleibt; es ist sehr-dehnbar, zienilich leicht schmelzbar und durch auffallend geringes spezifisches Gewicht (2,7) ausgezeichnet (Eisen 7,4 bis 7,8). In Salzsäure sowohl als in Kali- oder Natronlauge löst es sich unter Wasserstoflentwicklung.

4. Bringen wir Aluminiumpulver oder Blattatuminium in eine Gasflamme, so verbrennt das Metall mit Hellem Licht zu Aluminiumoxyd.

5. Man verwendet das gediegene Aluminium zu kleinen Gewichten und Schmuckgegenständen, auch werden Schlüssel und viele kleinere Geräte daraus angefertigt; in Pulverform ist es ein sehr kräftiges Reduktionsmittel zur Gewinnung anderer Metalle.

§ 157. Da das Aluminium einerseits auf Salzsäure, andererseits auf Kali- und Natronlauge zersetzend einwirkt, so müssen wir annehmen, daß das Metall sowohl basisbildend als auch säure -bildend auftreten kann. Versetzen wir eine Lösung von Aluminiumsulfat mit wenig Kalilauge, so fällt die Basis Aluminiumhydroxyd. Sobald wir indessen eine größere Menge Lauge zusetzen, zeigt das Aluminiumhydroxyd saure Eigenschaften, indem der Niederschlag sich wieder löst unter Bildung eines Salzes aus Natrium, Sauerstoff und Aluminium. Leiten wir nun Kohlensäure-Anhydrid in die Lösung ein, so wird zunächst der Überschuß von Kalilauge vernichtet und darauf das Aluminiumhydroxyd durch die (verhältnismäßig starke!) Kohlensäure verdrängt, so daß wir zum zweiten Male den weißen Niederschlag erhalten.

Doppelverbindungen des Aluminiums.

§ 158. 1. Im Feldspat ist die kieselsaure Tonerde oder das Almnininmsilikat entweder mit Kaliumsilikat oder mit Natriumsilikat oder mit Calciumsilikat vereinigt; danach unterscheidet man die drei Arten: Kali-, Natron- und Kalkfeldspat. Auch in vielen anderen Mineralien ist das Aluminiumsilikat mit sonstigen kieselsauren Salzen zu Doppelverbindungen vereinigt, z. B. im Granat, dessen zahlreiche Abarten die verschiedensten Silikate des Eisens, Magnesiums und Calciums enthalten und dabei trotzdem in ihrer Kristallform übereinstimmen.

Aus Aluminiumsilikat und Kalium- oder Magnesium silikat besteht der durch Glanz, Elastizität und sehr vollkommene Spaltbarkeit ausgezeichnete Glimmer (Kaliglimmer und Magnesiaglimmer).

2. In ganz ähnlicher Weise vermag das Aluminiunisulfat sich mit anderen schwefelsauren Salzen zu vereinigen, die hierdurch entstehenden Doppelverbindungen heißen Alaune. In einem Becherglase vermischen wir eine vollkommen gesättigte Lösung von Aluminiumsulfat mit einer gesättigten Lösung von Kaliumsulfat und bemerken nach kurzer Zeit die Bildung kleiner, glänzender Kristalle von Kalialaun, A1K (S0₄)₂—12 H₂0. Wird das Kaliumsnlfat durch die entsprechende Ammoniumverbindung ersetzt, so erhalten wir den Ammoniakalaun AI NH₄(S0₄)₂ -j- 12 H₂ 0. Diese Alaune treten in geringen Mengen auch als Mineralien auf;

künstlich dargestellt zeichnen sie sich durch schöne oktaedrische Kristallform (oergt. Fig. 31) aus.

§ 159. Der Kalialaun, der früher in großer Menge aus dem Alaunschiefer gewonnen wurde, findet mannigfache Anwendung, z. B. als Arzneimittel (neuerdings meistens ersetzt durch essigsaure Tonerde), in der Färberei und Druckerei als Beize, in der Gerberei, Papierfabrikation und zur Bereitung verschiedener Lackfarben.

1.    Zu einer Alaunlösung gießen wir eine Lösung von Pottasche und erhalten einen Niederschlag von Tonerdehydrat (Aluminiumhydroxyd), der sich nach einiger Zeit absetzt. Vermischen wir nun den Alaun erst mit einer Farbholzbrühe (Abkochung von Rot- oder Blauholz) und setzen dann die Pottasche zu, so entsteht zwar derselbe Niederschlag wie vorher, aber er zieht den gesamten Farbstoff an sich, so daß die über ihn> stehende Flüssigkeit entfärbt wird.

Hierauf beruht die Anwendung des Alauns beim Färben. Ein Stückchen weißes Kattnnzeug, in eine Farbholzbrühe eingetaucht, färbt sich zwar, der Farbstoff läßt sich aber leicht mit Wasser wieder ab-waschen, weil er löslich ist.

Wird dagegen ein Stück Kattun erst in Alaunlösung und darauf in die Farbholzbrühe getaucht, so haftet die Farbe in dem unlöslichen Niederschlage auf der Zeugfaser; sie erscheint lebhafter und hält in der Wäsche lange Zeit aus.

2.    Färben wir eine Alauulösung mit Lackmus oder Blauholzbrühe und fügen Ammoniak hinzu, so verbindet sich aller Farbstoff mit den, entstehenden Aluminiumhydroxyd zu einem unlöslichen „Farblack".

3.    Zum Leimen des Papiers wird statt des tierischen Leims meist Alaunlösung mit Kolophoniumlösung benutzt.

§ 160. Eine Verbindung von Aluminium, Silicium, Natrium und Schwefel ist der schöne blaue Farbstoff Ultramarin, der früher aus einem in Tibet und am Baikalsee in Sibirien vorkommenden und als Schmuckstein sehr geschätzten blauen Mineral, dem Lasurstein oder Lapis Lazuli, gewonnen wurde. Jetzt wird er in großen Mengen künstlich dargestellt, indem man zunächst Kaolin mit Natriumsulfat (Glaubersalz) und Kohle innig vermengt und glüht, wobei ein grünes Ultramarin entsteht; dieses wird mit Schwefelblumen unter Luftzutritt erhitzt und verwandelt sich dadurch in das blaue Ultramarin. Letzteres ist gegen Licht, Luft, Seife und Alkalien sehr widerstandsfähig, dagegen wird es schon durch schwache Säuren unter Entwicklung von Schwefel-

Wasserstoff entfärbt. Es dient als Malerfarbe, zum Bläuen der Wäsche und zum Entfärben von gelblichen Stoffen, z. B. von Zucker und Papier.

Aufgaben.

§ 161. 1. Wie können die folgendermaßen angedeuteten Umsetzungsgleichungen vervollständigt werden?

a)    Al + HCl

b)    A1 + 0

c)    Al₂ 0₃ + H CI

d)    Al 0₃ H ₃ + H CI

e) Al₂ Oz -)- H₂ S04 f j Al 0₃ Hs + Ha S0₄

g)    Al₂ (S0₄)₈ + KOH

h)    Al Cl₃ + Na.

2.    Wieviel Aluminiumoxyd muß durch den elektrischen Strom zerlegt werden zur Gewinnung von 1 kg Aluminium?

Wieviel Natrium würde erforderlich sein, wenn man dieselbe Menge Aluminium aus dem Chloraluminium durch Natriuni abscheiden wollte?

3.    Wieviel Aluminiumhydroxyd muß man in Salzsäure lösen, um 140 g Chloraluminium zu erhalten?

4.    Wieviel Prozent Aluminium enthält der Kalialaun?

5.    Wieviel Aluminiumsulfat kann bei der Auflösung von 1 g Aluminiumoxyd in Schwefelsäure gebildet werden?

6.    Im Kalifeldspat ist ein Molekül AL, Si₂ 0₇ mit einem Molekül K₂ Si₄ 0₉ vereinigt. Welches ist demnach die einfachste Formel dieses Minerals?

7.    Nach welcher Gleichung wird die Bildung des Kalialauns aus Kalium- und Aluminiumsulfat erfolgen müssen? Wieviel g Kaliumsulfat vereinigen sich mit 250 g Aluminiumsulfat?

8.    In einem Becherglase übergießen wir ein Stück Aluminiumblech mit Kupfervitriollösung. Nach einiger Zeit ist das Aluminium an der Oberfläche rot. Welcher Austausch hat stattgefunden? Wird das Gewicht des Bleches durch die Umsetzung vermindert sein?

XV. Edelmetalle. — Legierungen.

Eigenschaften und Verwendung der Edelmetalle.

§ 162.    1. Die drei Metalle Silber (Argentum, Ag — 108),

Gold (Aurum, Au — 197) und Platin (Pt — 195) werden weder

durch die Luft noch durch das Wasser in irgend einer Temperatur verändert, deshalb bezeichnet man sie als Edelmetalle. Ihre Verwandtschaft zum Sauerstoff ist so gering, daß sie aus ihren Oxyden durch bloßes Erhitzen leicht ausgeschieden werden können.

2.    Alle edlen Metalle zeichnen sich durch hohes Gewicht, Hellem Glanz und schöne Farbe aus; letztere ist beim Silber und Platin weiß und beim Golde gelb. Silber ist der beste Leiter für Wärme und Elektrizität. Es ist so dehnbar, daß 1 8 zu einem Draht von 2000 m Länge ausgezogen werden kann. Geschmolzen absorbiert es sehr leicht Sauerstoff, den es beim Erkalten unter Geräusch wieder abgibt (Spratzen). Gold ist das dehnbarste aller Metalle, 1 g liefert einen 2600 m langen Draht. Platin tritt außer in der gewöhnlichen, dichten Form auch noch feinzerteilt auf als P l a t i n s ch w a m m und als P l a t i n -m ohr. Obwohl das Platin dem Silber in Farbe und Glanz nachsteht, ist doch sein Wert ein höherer, da es schweißbar ist wie Eisen, dabei aber unschmelzbar in jedem Ofenfeuer.

3.    Während Gold und Silber hauptsächlich zu Münzen und Schmucksachen Verwendung finden, benutzt man das Platin besonders zur Herstellung elektrischer Apparate und schwer schmelzbarer Geräte, z. B. der Schmelztiegel und Eindampfschalen.

Vorkommen und Gewinnung der Edelmetalle.

§ 163.    1. Das Silber kommt gediegen als Mineral vor, z. B.

mm

Figur 71.

bei Andreasberg und Freiberg, gewöhnlich in haar-, draht- oder baumartiger Gestalt (Fig. 71), seltener in würfelförmigen Kristallen. Sehr viel Silber wird bei der Verarbeitung von silberhaltigem Bleiglanz gewonnen. Durch Rösten dieses Erzes und Ausschmelzen mit Kohle erhält man zunächst metallisches Vlei (Werkblei), das eine Beimengung von Silber enthält; auf einem Treibherde wird alsdann das Blei unter beständigem Luftzutritt verbrannt, so daß schließlich das metallische Silber unter dem abfließenden Bleioxyd hervorleuchtet (Silberblick).

2. Gold kommt selten in Form von kleinen Würfeln und Achtflächnern natürlich vor. Häufiger bilden unregelmäßig geformte Körner aus gediegenem Golde einen Gemengteil des festen Gebirgsgesteins oder des Sandes, so in Kalifornien, Australien und Südafrika. Auch im Sande einiger deutschen Flüsse (z. B. Rhein, Donau und Schwarza) kommen Goldkörner in sehr geringer Menge vor. Man gewinnt das Gold durch Schlämmen goldhaltiger Sande und Gesteinstrümmer oder durch Ausziehen derselben mit Quecksilber oder verdünnter Cyankaliumlösung.

3. Das Platin gewinnt man zumeist in der Nähe des Uralgebirges aus dem P l a t i n e r z, das im Sande der Flußtüler gefunden wird und etwa 80 °/o gediegenes Platin enthält.

Silbersalze; Photographie.

§ 164. 1. Ein kleines Stück Silberblech erwärmen wir in einem Becherglase mit verdünnter reiner Salpetersäure und beobachten das Auftreten brauner Dämpfe von Stickstoffdioxyd, während das Metall in Lösung geht. Wollten wir die entstehende Verbindung, salpetersaures Silber oder Silbernitrat, AgN0₃, durch Abdampfen vom Wasser befreien, so würden wir eine weiße, giftige, bei 200° schmelzbare Masse erhalten, die in Stangenform gegossen werden kann und als Höllenstein zu Heilzwecken verwendbar ist.

2.    Die Lösung von Silbernitrat versetzen wir mit wenigen Tropfen Salzsäure; dabei bildet sich ein weißer, der geronnenen Milch ähnlicher Niederschlag von Chlorsilber, Ag CI, der int Becherglase zu Boden sinkt, so daß wir die darüber stehende Flüssigkeit abgießen können. Lassen wir dann den Niederschlag einige Minuten im hellen Tageslicht stehen, so färbt sich die beleuchtete Oberfläche dunkel, während die nicht beleuchtete Unterseite weiß bleibt. Chlorsilber geht int Licht unter Abgabe von Chlor in eine grauviolette, chlorärmere Verbindung über, die bei Anwesenheit von reduzierenden Stoffen zu schwarzem metallischem Silber wird; hierauf beruht seine Verwendung beim Photographieren.

3.    Wie die Salzsäure wirkt auch eine Lösung von Chlorkalium oder Chlornatrium zersetzend auf Silbernitrat ein, und zwar ist die Bildung des Chlorsilbers stets deutlich zu erkennen, auch wenn wir sehr stark verdünnte Lösungen verwenden. Der Niederschlag von Chlorsilber ist in Säuren fast unlöslich, dagegen wird er sofort gelöst, wenn wir etwas Ammoniak oder eine Lösung von Natriumthiosulfat hinzufügen.

4.    Dem Chlorkalium ähnlich sind die beiden Salze Jodkalium, KJ, und Bromkalium, KBr. Gießen wir zu einer Silbernitratlösung einige Tropfen einer Lösung von Jodkalium oder Bromkalium, so entsteht ein gelblicher Niederschlag von Jodsilber, AgJ, oder Bromsilber, AgBr. Auch diese beiden Silberverbindungen werden vom Licht zersetzt und finden daher wie das Chlorsilber beim Photographieren Verwendung.

§ 165. Beim Photographieren wird in der Regel folgendermaßen verfahren: Eine mit einem Gemisch von Bromsilber und Gelatine überzogene Glasplatte (Trockenplatte) wird der Einwirkung des Lichtes ausgesetzt, das von dem zu photographierenden Gegenstände ausgeht. Dabei findet eine Zersetzung des Bromsilbers in der Weise statt, daß die helleren Teile des Gegenstandes auf der Platte eine starke, die dunkleren Teile dagegen eine schwache Zersetzung hervorrufen. Das Bromsilber zersetzt sich zunächst zu einer bromärmeren Verbindung, die erst beim „Entwickeln", d. h. beim Übergießen der Platte mit einer reduzierenden Flüssigkeit, in schwarzes metallisches Silber übergeht und dadurch das negative Bild hervorbringt. Dieses wird dann durch Auflösung des unzersetzt gebliebenen Bromsilbers in Natriumthiosulfat „fixiert", d. h. lichtfest, unempfindlich gegen das Licht gemacht.

Aus dem negativen gewinnt man das positive Bild, indem man ein Stück von chlorsilberhaltigem Papier mit der Negativplatte bedeckt und es so dem Tageslicht aussetzt. Dabei zersetzt sich das Chlorsilber an den belichteten Stellen, indem es sich unter der reduzierenden Einwirkung des Papiers in metallisches Silber verwandelt. Das positive Bild erhält alsdann noch durch die Behandlung mit einer Goldlösung (Goldbad) eine bessere Ausbildung der einzelnen Farben; gleichzeitig entfernt man das unzersetzt gebliebene Chlorsilber aus dem Papier durch Natriumthiosulfatlösung, um dadurch auch das positive Bild zu fixieren.

§ 166.    1. Die menschliche Haut färbt sich schwarz, wenn sie mit

festem oder gelöstem Höllenstein in Berührung kommt. Auch Stoffe aus dem Pflanzenreich, z. B. Leinen und Baumwolle, werden durch Silbernitrat im Licht geschwärzt, so daß man eine Höllensteinlösung zum Zeichnen der Wäsche benutzen kann. Die Ursache davon ist eine Zersetzung des Silbernitrats unter Abscheidung des Metalls, also eine Reduktion. Um diese Reduktion besonders zu erleichtern, erhitzen wir ein kleines Stück Höllenstein auf Kohle vor dem Lötrohr und beobachten nach kurzer Zeit die Ausscheidung von weißem, glänzendem Silber.

2. Bringen wir in ein Probierglas mit Silbernitratlösung einige Kupferdrehspäne, so scheidet sich auf diesen weißes Silber aus, während eine entsprechende Menge Kupfer als Kupfernitrat gelöst wird. Ebenso können wir das Silber durch Zink oder Eisen aus der Lösung reduzieren.

§ 167.    1. Zu einer Lösung von Höllenstein setzen wir Kali- oder

Natronlauge, dabei bildet sich ein brauner Niederschlag von Silbcroxyd,

Levin und Briecke, Chemie.

Agä 0. Wird letzteres getrocknet und mäßig erhitzt, so zerfällt es schon bei 250° in Silber und Sauerstoff; im Wasserstoffstrome erfolgt die Reduktion bei einer noch niedrigeren Temperatur, nämlich bei 100".

2. Um das Silber mit Schwefel zu vereinigen, gießen wir etwas Schwefelwasserstoffwasser zu einer Höllensteinlösung, dabei fällt ein schwarzbrauner Niederschlag von Schwcfelsilber, Ag«, 8. Dieselbe Verbindung wird gebildet, wenn wir eine Silbermünze mit einem Tropfen Schwefelwasserstoffwasser benetzen. Auch das Anlaufen silberner Geräte bei längerer Berührung mit schwefelhaltigen Speisen, z. B. mit Eiern, ist durch die Bildung einer seinen Schicht von Schwefelsilber zu erklären.

Gold- und Platinverbindungen.

§ 168. 1. Gold und Platin werden durch reine Säuren nicht angegriffen. Dagegen lösen sich beide Metalle in einer Mischung von 1 Teil Salpetersäure und 3 bis 4 Teilen Salzsäure, die in älterer Zeit den Namen Königswasser nach ihrer Fähigkeit Gold, den „König" der Metalle, zu lösen erhalten hat. Durch die Auflösung erhält man die Goldchlor Wasser st offsäure, H Au CU, und die Platinchlorwasser st offsäure, H₂ Pt Gig; diese beiden Säuren, die im Handel kurz „Goldchlorid" und „Platinchlorid" genannt werden, sind gelbrote, leichtlösliche Stoffe und dienen zur Darstellung der übrigen Verbindungen.

2. Alle Gold- und Platinverbindungen sind leicht zu reduzieren. Benetzen wir die Haut mit einer Goldlösung, so überzieht sie sich mit einer festhaftenden violetten Goldschicht; ebenso scheidet sich beim Tonen der Photographien mittels stark verdünnter Goldlösung eine feine Goldschicht auf dem reduzierend wirkenden Silberbilde aus. Tauchen wir die Spitze eines Glasstabes in Platinchlorwasserstoffsäure und erhitzen sie in einer Gasflamme, so überzieht sie sich schnell mit einer glänzenden, weißen Schicht von metallischem Platin.

Aufgaben.

§ 169.    1. Nach folgenden Andeutungen sind die einzelnen Um

setzungsgleichungen zu vervollständigen:

e)    Ag NOg + KBr

f)    AgNOg + Cu

g)    Ag NOg + K 0 H

h)    Ag NOg + Hg 8.

a)    (3)Ag+ (4)HN0₈

b)    Ag NOg + HCl

c)    Ag NOg + K CI

d)    Ag NOg + K J

2.    Ein Fünfmarkstück enthält 25 g reines Silber. Wieviel g Silbernitrat kann man aus ihm darstellen?

3.    Wieviel Silbernitrat und Chlorkalium gebraucht man zur Darstellung von 7 g Chlorsilber?

4.    Wieviel Prozent Silber enthält das Silberoxyd?

5.    Eine Silbernitratlösung wird durch metallisches Kupfer reduziert. Wieviel g Kupfer gehen in Lösung, wenn 1 g Silber sich ausscheidet?

6.    Wieviel g Silberoxyd können durch 50 g Kaliumhydroxyd gefällt werden? Wieviel g Silbernitrat sind dazu notwendig?

7.    Wieviel 1 Schwefelwasserstoffgas sind erforderlich, um 8 g Schwefelsilber auszufällen?

8.    In welcher Weise kann die Salpetersäure zu einer „Scheidung", d. h. Trennung der edlen Metalle benutzt werden?

Legierungen.

§ 170.    1. In reinem Zustande sind Silber und Gold so weich,

daß sie sich zu Münzen und Schmucksachen wenig eignen würden. Deshalb härtet man sie vor dem Gebrauch durch einen Zusatz von Kupfer. Ein derartiges Gemisch mehrerer Metalle wird eine Legierung genannt. Die Härte einer Legierung ist in der Regel sehr groß im Vergleich zur Härte der einzelnen Bestandteile, dagegen ist der Schmelzpunkt bei den meisten Legierungen ein auffallend niedriger. Reines Blei ist als Letternmetall nicht verwendbar, deshalb härtet man es durch Zusatz von Antimon. Natrium schmilzt bei 97,5° und Kalium bei 62°, aber eine Legierung von beiden ist schon bei gewöhnlicher Temperatur flüssig. Tauchen wir eine Stange der Woodschen Legierung (IT. Zinn, 2 T. Blei, 4 T. Wismut und 1 T. Kadmium) in siedendes Wasser, so schmilzt sie, denn ihr Schmelzpunkt liegt bei 60%°, während der am leichtesten schmelzbare unter den vier Bestandteilen, das Zinn, einen Schmelzpunkt von 235° aufweist.

2.    Der Feingehalt wird bei Silber- und Goldlegierungen in neuerer Zeit nach Tausendteilen berechnet, während man ihn früher bei Silberlegierungen in Loten und bei Goldlegierungen in Karaten angab; reines Silber galt als 16 lötig, reines Gold als 24 karätig. Die deutschen Silbermünzen enthalten 900 Tausendteile Silber, die Goldmünzen 900 Tausendt. Gold neben .100 Tausendt. Kupfer.

3.    Technisch wichtige Legierungen sind das Messing (70% Kupfer und 30% Zink), die Bronze (80% Kupfer und 20% Zinn) und das Neusilber (60°/o Kupfer, 20»/« Nickel und 20«/₀ Zink). Eine vielfach benutzte Legierung ist die A l u m i n i u m b r o n z e (90% Kupfer und 10% Aluminium). Magnesium und Aluminium bilden die Legierung M a g n a l i u m. Die Legierungen des Quecksilbers mit den übrigen Metallen werden Amalgame genannt.

XVI. Ernährung der Pflanzen.

Assimilation.

§ 171. Der Körper der Pflanzen ist der Menge nach hauptsächlich aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff zusammengesetzt, deshalb muß die Ernährung einer Pflanze in erster Linie in einer Aufnahme dieser drei Grundstoffe bestehen.

1.    Wasserstoff und Sauerstoff erhält die Pflanze aus dem Wasser, das sie durch ihre Wurzeln aus dem Boden aufnimmt. Kohlenstoff ist als Bestandteil des Kohlensäure-Anhydrids in der Umgebung der Pflanzen stets vorhanden, namentlich in der atmosphärischen Luft, in geringerer Menge auch in jedem Gewässer. Die höheren Pflanzen besitzen nun die Fähigkeit, durch die Spaltöffnungen ihrer Blätter und Stengel das Kohlensäure-Anhydrid aufzunehmen und aus Wasser und Kohlensäure-Anhydrid die für das pflanzliche Leben notwendigen Verbindungen von Wasserstoff, Sauerstoff und Kohlenstoff herzustellen.

2.    Um zu erkennen, welche Zersetzung das Kohlensäure-Anhydrid bei seiner Aufnahme in den Pflanzenkörper erleidet, bringen wir an einem sonnigen Sommertage die beblätterten Stengel einer Wasserpflanze, am liebsten der W a s s e r p e st ¹) (Elodea canadensis) in ein großes, mit frischem Wasser gefülltes Becherglas (Fig. 72). Zur Erleichterung der Kohlensäure-Aufnahme können wir vor Beginn des Ver-suches dem Wasser etwas Sauerbrunnen zusetzen oder eine geringe Menge reines Kohlensäure-Anhydrid hineinleiten. Wir bedecken die im Wasser liegenden Pflanzen mit einem Glas-trichter, über dessen Ausgangsrohr ein mit Wasser gefülltes Probierglas gestülpt wird.

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Figur 72.

Sobald nun der Apparat dem Sonnenschein ausgesetzt wird, beginnt die Tätigkeit der Blätter, und wir sehen von den Schnittflächen der Stengel perlschnurförmige Reihen kleiner Gasblasen emporsteigen. Nach einigen Stunden hat sich im Probierglase eine erhebliche Gas-menge angesammelt; wir prüfen dieselbe mit Hülfe eines glimmenden Spanes und erkennen, daß sie aus Sauerstoff besteht. Durch die Lebenstätigkeit der Pflanze ist das Kohlensäure-Anhydrid zerlegt. Der Sauerstoff ist ausgeschieden, während der Kohlenstoff von der Pflanze zurückbehalten ist.

3. Die für das gesamte pflanzliche Leben überaus wichtige Aufnahme von Kohlensäure-Anhydrid und Wasser unter gleichzeitiger Ausscheidung von Sauerstoff heißt Assimilation. Dieser Vorgang ist auch für das Leben der Tiere von großer Bedeutung, denn dadurch, daß die Pflanze ihre der leblosen Natur entstamnienden Nahrungsmittel COä und Hä0 in pflanzliche Stoffe umwandelt, erzeugt sie die Nahrungsmittel der Tierwelt. — Die Assimilation erfolgt nur im hellen Tageslicht und ist von dem Vorhandensein des grünen Farbstoffs der Blätter und Stengel, des Chlorophylls, abhängig.

Atmung.

§ 172. 1. Die großen Mengen von Kohlensäure-Anhydrid, die durch die Atmung der Menschen und Tiere sowie durch Verbrennung und Verwesung hervorgebracht werden, finden bei der Ernährung der Pflanzen Verwendung, so daß der Kohlensäuregehalt der Luft sich kaum verändert. Die Assimilation steht namentlich im Gegensatz zur Atmung der Menschen und Tiere. Während letztere der eingeatmeten Luft Sauerstoff entziehen und dafür Kohlensäure-Anhydrid ausscheiden, nehmen die Pflanzen das Kohlensäure-Anhydrid auf und geben den Sauerstoff wieder von sich. Es findet demnach zwischen dem Tierreiche einerseits und dem

Pflanzenreiche andererseits ein beständiger Kreislauf des Kohlenstoffs statt. Dabei ist indessen zu berücksichtigen, daß dem Pflanzenkörper nicht die gesamte Kohlenstoffmenge, die durch die Assimilation gewonnen wird, erhalten bleibt. Ein Teil des aufgenommenen Kohlenstoffs wird durch die lebenden Pflanzen selbst wieder in Kohlensäure-Anhydrid übergeführt und als solches ausgeschieden.

2. Wir übergießen etwa 100 g getrocknete Erbsen oder Bohnen in einer Flasche mit Regenwasser, welches auf die für die Keimung günstige Temperatur von 25° 0 erwärmt ist. Stellen wir nun die Flasche an einen warmen Ort, so ist nach ungefähr 24 Stunden zu beobachten, daß die Keimung begonnen hat. Wir gießen alsdann das Wasser ab und bringen die keimenden Hülsenfrüchte in einen Glaskolben (Fig. 73), welcher mehrere Tage an einem warmen Orte (am besten bei

30-35° C) stehen bleiben muß. Ein langsam entweichendes Gas wird mittels der

Figur 73.

Wanne d über Quecksilber aufgefangen, und zwar in der Probier-r“ rohre c, die mit Kalk-M Wasser gefüllt ist. Die r deutlich hervortretende Trübung des Kalkwassers läßt uns erkennen, daß ein Teil des Gases aus Kohlensäure-Anhydrid besteht, das von der Flüssigkeit aufgenommen wird; der andere, unlösliche Teil des Gases ist Stickstoff aus der im Glaskolben ursprünglich vorhandenen Luft.

3. Die geringe Sauerstoffmenge, die bei Beginn des Versuches im Glaskolben vorhanden war, ist von den keimenden Sanien aufgenommen; außerdem hatten diese schon vorher eine gewisse Menge Sauerstoff aus der Luft in sich aufgespeichert. Es geht demnach der von uns beobachteten Ausscheidung von Kohlensäure-Anhydrid eine Aufnahme von Sauerstoff voraus; der Vorgang entspricht also der Atmung der Menschen und Tiere und wird auch im Pflanzenreiche als Atmung bezeichnet.

§ 173. 1. Die Atmung der Pflanzen ffndet zu allen Tageszeiten sowohl bei Luftzutritt als auch im Dunkeln statt, sie fehlt weder den

Wurzeln und Stengeln, noch den Blättern, Blüten und Früchten, nur ist sie bei grünen Pflanzenteilen im hellen Tageslicht schwer zu bemerken, da sie bei weitem übertroffen wird durch den entgegengesetzten Vorgang, die Assimilation. Bei den keimenden Samen wird die Wirkung der Atmung nicht beeinträchtigt, weil ihnen das Chlorophyll fehlt und sie deshalb gar nicht assimilieren können.

2. Um nun die Atmung auch bei den Blüten und Blättern zu beobachten, können wir diesen Luft zuführen, die zuvor von ihrem Gehalt an Kohlensäure-Anhydrid befreit ist. Zu diesem Zweck leiten wir eilten langsamen Luftstrom von einem Gasometer aus (Fig. 74) zunächst durch einige Waschflaschen mit Kalilauge und führen ihn dann bis auf den Boden einer geräumigen Flasche, die mit vielen Blüten und Blättern,

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Figur 74.

z. B. vom Marienblümchen, von der Kamille oder der Schafgarbe angefüllt ist. Durch den doppelt durchbohrten Kork der Flasche leiten wir den Luftstrom weiter in ein Becherglas mit Kalkwasser, wo wir an der entstehenden starken Trübung erkennen, daß eine Ausscheidung von Kohlensäure-Anhydrid tatsächlich stattgefunden hat.

8. Füllen wir ein großes Zylinderglas etwa zu einem Drittel seines Inhalts nur mit Blüten, z. B. vom Hahnenfuß oder vom Marienblümchen, und lassen es einige Stunden luftdicht verschlossen stehen, so ist nach Ablauf dieser Zeit durch einen brennenden Span leicht festzustellen, daß sich eine große Menge Kohlensäure-Anhydrid in dem Glase angesammelt hat.

§ 174. Manchen Pflanzen fehlt das Chlorophyll während ihrer ganzen Lebensdauer, z. B. den Pilzen und den meisten Schmarotzerpflanzen. Diese wachsen entweder auf lebenden oder auf vermodernden Pflanzen und erhalten aus ihrem Nährboden alle Stoffe, welche die übrigen Pflanzen durch die Assimilationstätigkeit selbst herstellen müssen.

Eine Aufnahme von Kohlensäure-Anhydrid aus der Luft würde für diese Gewächse, da sie kein Chlorophyll besitzen, völlig zwecklos sein, deshalb sind bei ihnen die Blätter in der Regel gar nicht vorhanden oder zu kleinen Schüppchen verkümmert. Nichtsdestoweniger findet auch bei diesen Pflanzen eine deutlich wahrnehmbare Atmung statt, so daß ihre Ernährungstätigkeit mit derjenigen der pflanzenfressenden Tiere verglichen werden kann.

Bringt man eine Vegetation von Hutpilzen in ein Zylinderglas und beläßt sie darin mehrere Stunden unter luftdichtem Verschluß, so entwickelt sich durch ihre Atmung eine reichliche Menge Kohlensäure-Anhydrid, deren Anwesenheit bei Einführung eines brennenden Körpers sogleich zu erkennen ist (Fig. 75).

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Figur 75.

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Aufnahme von Stickstoff, Schwefel und Phosphor.

§ 175.    1. Neben Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff gehört

Stickstoff zu den wichtigsten Bestandteilen der Pflanzen. Obwohl er der Stenge nach hinter den drei erstgenannten Grundstoffen bei weitem zurücksteht, verdient er doch eine besondere Beachtung, weil die Eiweiß-stoffe, die eigentlichen Träger des pflanzlichen Lebens, sämtlich stickstoffhaltig sind.

2. Da die atmosphärische Luft zum größten Teil aus freiem Stickstoff besteht, so liegt es nahe, zu vermuten, daß die Pflanzen auch diesen

Grundstoff der Luft entnehmen würden; durch die Untersuchungen Boussingaults ist indessen der Beweis geliefert, daß die Pflanzen zu einer Aufnahme des Stickstoffs aus der Luft im allgemeinen nicht befähigt sind. Dagegen siild die Ammoniumverbindungen und namentlich die Salze der Salpetersäure, die im Erdboden aus verwesenden Stoffen entstehen und der Pflanze durch die Wurzeln zugeführt werden, als Quelle des Stickstoffs anzusehen. Nur bei einigen Schmetterlingsblütern (z. B. Lupine, Klee, Erbse und Bohne) hat man die auffallende Tatsache beobachtet, daß au den Wurzeln kleine Knollen gebildet werden, die befähigt sind, durch Vermittlung von Bakterien große Stickstoffmeugeu aus der Luft aufzunehmen.

3. Neben dem Stickstoff sind auch geringe Mengen von Schwefel und Phosphor im Eiweiß der Pflanzen vorhanden. Diese beiden Grundstoffe werden durch die Wurzeln der Pflanzen aus dem Boden aufgenommen, und zwar in der Regel als Calciumsulfat und als Calvin m Phosphat.

Aschenbestandteile.

§ 176.    1. Die Asche, die beim Verbrennen der Pflanzen hinter

bleibt, enthält stets Verbindungen der vier Metalle Calcium, Magnesium, Kalium und Eisen. Während man früher das Vorkommen dieser vier Grundstoffe in den Pflanzen für bedeutungslos hielt, hat nian sich namentlich nach den Untersuchungen Liebigs davon überzeugt, daß ein gedeihliches Wachstum der Pflanzen nur möglich ist, falls die genannten vier Grundstoffe im Nährboden vorhanden sind.

Wenn z. B. eine Pflanze keine Gelegenheit findet, durch ihre Wurzeln eine Verbindung des Eisens aufzunehmen, so wird sie nicht grün, sondern farblos, weil sie nicht fähig ist, das stets eisenhaltige Chlorophyll zu bilden. Ohne diesen grünen Farbstoff ist aber die Assimilation, also der wichtigste Ernährungsvorgang fast sämtlicher höheren Pflanzen, unmöglich. Obwohl nun die Eisenmenge, deren die einzelne Pflanze bedarf, nur sehr gering ist, muß dieses Metall doch als ein unentbehrlicher Nährstoff für alle Gewächse bezeichnet werden, die auf das Chlorophyll angewiesen sind.

2. Neben den unentbehrlichen Nährstoffen enthält die Asche der Pflanzen häufig auch Natrium und Chlor, seltener Kupfer, Zink und andere Grundstoffe. Es gibt auch einige Pflanzenarten, zu deren Ernährung einer oder mehrere dieser Stoffe durchaus notwendig sind;

z. 93. sind Chlor und Natrium für die Salzpflanzen erforderlich. Bei den meisten Gewächsen ist indessen das Gedeihen von dem Vorhandensein dieser Stoffe unabhängig. In einigen Familien, z. B. den Gräsern und Diatomeen, zeichnen sich viele Pflanzen durch einen hohen Gehalk an Kieselsäure aus. Man hat auch geglaubt, daß die Halme der Gräser, namentlich der bei uns angebauten Getreidearten, diesem Kieselsäuregehalt ihre Festigkeit verdankten. Aber ein Grashalm, der in einer kieselsäurefreien Nährlösung gewachsen ist, zeigt dieselbe Festigkeit wie jeder andere; deshalb dürfen wir die Kieselsäure nicht als einen für das Gedeihen der Gräser notwendigen Nährstoff ansehen.

Nährstoffe des Bodens.

§ 177.    1. Nach unseren bisherigen Betrachtungen sind die 10'

Grundstoffe: C, H, 0, N, 8, P, K, Ca, Mg und Fe zur Ernährung der Pflanzen unbedingt erforderlich. Während nun die Ackerpflanzen den Kohlenstoff immer aus der Luft aufnehmen, sind sie darauf angewiesen, die übrigen Grundstoffe aus dem Erdboden zu erhalten. Deshalb ist es eine wichtige Aufgabe des Landwirts, dafür zu sorgen, daß diese 9 Grundstoffe jederzeit im Boden in Verbindungen, welche die Pflanze aufzunehmen vermag, vorhanden sind.

2.    Wasser erhält der Boden durch Regen und Quellen, geringe Mengen von Nitraten und Ammoniumverbindungen aus der Verwesung abgestorbener Pflanzenteile; etwas Caleiumsulfat und Calciumphosphat sowie einige lösliche Salze des Kaliums, Calciums, Magnesiums und Eisens bilden sich immer aufs neue durch Verwitterung der im Acker vorhandenen Gesteine. Für ein ergiebiges Wachstum der Ackerpflanzen ist aber die Menge der Nährstoffe, die zwischen zwei aufeinander folgenden Ernten durch Verwesung und Verwitterung im Boden gebildet wird, nicht ausreichend. Es ist deshalb notwendig, der Ackererde, je nachdem sich der Mangel an einigen Nährstoffen bemerkbar macht, diese durch geeignete Düngemittel zuzuführen.

3.    Die künstlichen Düngemittel enthalten in der Regel eine bestimmte chemische Verbindung, die zur Aufnahme in die Pflanzen geeignet ist, z. B. Natronsalpeter, Chlorkalium, Calciumphosphat oder Caleiumsulfat. Der natürliche Dünger dagegen, der die Abfallstoffe aus dem Tier-und Pflanzenreiche enthält, gibt dem Boden ein Gemenge derjenigen Stoffe zurück, die ihm früher durch den Pflanzenwuchs entzogen sind; unter diesen sind die Verbindungen des Stickstoffs, welche durch die

Verwesung im Boden zunächst in Ammoniumverbindungen und dann in Nitrate übergeführt werden, von besonderer Wichtigkeit. Außerdem befördert der natürliche Dünger auch insofern das Pflanzenwachstum, als er den Boden auflockert und durch die bei der Verwesung freiwerdende Kohlensäure die Verwitterung der Gesteine beschleunigt.

Aufgaben.

8 178. 1. Bei der Assimilation tritt in der Regel 1 g Kohlenstoff mit VI₂ g Wasserstoff und Sauerstoff in Verbindung. Wieviel kg Kohlenstoff muß demnach ein Baum aufgenommen haben, wenn er durch die Assimilation eine Gewichtszunahme von 12 kg erfahren hat?

Wieviel cbm Kohlensäure-Anhydrid waren erforderlich, um den Kohlenstoff zu liefern? Wie groß muß demnach die Luftmenge gewesen sein, welcher der Baum das Kohlensäure-Anhydrid entzogen hat?

2. Nach Bonssingaults Untersuchungen vermag ein Quadratmeter Blattfläche im Sonnenlicht l, 108 1 Kohlensäure-Anhydrid in der Stunde zu zerlegen. Wieviel g Kohlenstoff kann demnach ein Baum mit 100 000 Blättern, deren Fläche durchschnittlich 25 qcm groß ist, in einer Stunde assimilieren?

XVII. Kohlehydrate.

Borkommen und Eigenschaften der Stärke,

t; 179.    1. Wir zerreiben eine geschälte rohe Kartoffel, knetenden

Brei unter Zusatz von Wasser gut durch und filtrieren die Flüssigkeit durch ein Leinwandläppchen in ein Becherglas. Den Rückstand behandeln wir noch ein- oder zweimal in derselben Weise. Auf bent Boden des Becherglases setzt sich aus der Flüssigkeit eine weiße Masse ab, die Stärke, während die int Läppchen zurückgebliebene, anfangs weiße Masse eine rötliche Färbung annimmt. Die über der Stärke stehende Flüssigkeit gießen wir vorsichtig ab, geben wieder frisches Wasser zu, um die Stärke zu reinigen, schütteln gut durch und lassen die Stärke sich wieder absetzen. Dann gießen wir das Wasser ab und trocknen die Stärke.

2. Die Stärke wird in den grünen Pflanzenzellen als ein Erzeugnis der Assimilation gebildet (oergl. § 171); sie ist demnach aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff zusammengesetzt und besitzt die Formel C₆H₁₀0₅. In Form von Körnchen wird sie in Samen, Früchten und ausdauernden unterirdischen Pflanzenteilen, wie z. B. Knollen, Zwiebeln, Rhizomen abgelagert. Sie bildet hier einen wichtigen Teil der Vorratsstoffe, die beim Keimen der Samen sowie beim Treiben der Knollen usw. der wachsenden Pflanze ihre erste Nahrung liefern. Besonders reich an Stärke sind die Samen der Getreidearten und Schmetterlingsblütler sowie die Knollen der Kartoffel; auch der Sago, der aus dem Mark der Sagopalme gewonnen wird, ist Stärke.

§ 180.    1. Die Größe der Stärkekörnchen ist sehr gering;

diejenigen der Kartoffel haben einen Durchmesser von 0,19 mm, die der Bohnen und des Weizens einen solchen von 0,05 mm und die der Runkelrüben einen noch viel kleineren, nur 0,004 mm.

2. Die Gestalt der Stärkekörnchen ist sehr verschieden, so sind die Körnchen der Kartoffelstärke (Fig. 76) meist länglich und lassen deutlich hellere und dunklere Schichten erkennen (verschiedene Lichtbrechung

Figur 76.

Figur 77.

infolge ungleichen Wassergehaltes), während diejenigen der Weizenstärke (Fig. 77) fast kugelförmig und weniger deutlich geschichtet sind.

3. Die Stärke ist in Wasser und Alkohol (Spiritus) unlöslich. In heißem Wasser quellen die Stärkekörner auf, zerreißen und bilden beim Sieden eine gallertartige Masse, den Stärkekleister.

4.    Gießen wir zu einem sehr dünnen Kleister einen Tropfen Jodtinktur, d. h. eine Auflösung von Jod in reinem Alkohol, oder statt dessen auch eine Auflösung von Jod in Jodkalium, so wird ersterer schön blau gefärbt; beim Erwärmen der Flüssigkeit verschwindet die blaue Farbe, beim Erkalten kehrt sie wieder.

5.    Bei längerem Liegen an feuchter Luft nimmt die Stärke etwas Wasser auf: sie ist hygroskopisch; beim Erhitzen auf 110° verliert sie dieses Wasser wieder.

Gewinnung und Verwendung der Stärke.

§ 181.    1. Bei uns wird die Stärke fast nur aus Kartoffeln,

Weizen und Reis gewonnen; die ersteren enthalten 15—21°/₀, die beiden letzteren 75—80 °/₀ Stärkemehl. In Rußland stellt man viel Stärke aus Weizen, in Südeliropa und Nordamerika aus Mais dar.

2. Die Kartoffeln zerreibt man, um aus ihnen die Stärke zu gewinnen, so daß die stärkehaltigen Zellen zerreißen. Der hierdurch entstandene Brei wird in engmaschigen Drahtsieben mit Hülfe von Bürsten und auffließendem Wasser ausgewaschen. Während die Zellfaser auf den Sieben zurückbleibt, geht die Stärke durch die Maschen und fließt mit dem Wasser in große Bottiche, auf deren Boden sie sich in einer dichten Schicht absetzt. Durch Ausschleudern in Zentrifugen wird sie von dem größten Teil des Wassers befreit und darauf bei mäßiger Temperatur getrocknet.

3. Da das Stärkemehl einen bedeutenden Teil des Roggen- und Weizenmehles, also auch des Brotes sowie der Kartoffeln und Hülsenfrüchte ausmacht, so bildet es einen äußerst wichtigen Bestandteil unserer täglichen Nahrung. Man braucht es außerdeni in reinem Zustande als Zusatz zu vielen Speisen, zum Steifen der Wüsche, zur Appretur der Zeuge, zum Verdicken der Farben in der Druckerei, zum Leimen des Papiers, als Kleister zum Kleben (besonders in der Buchbinderei). Ferner verwendet man die Stärke zur Bereitung des Dextrins, des Stürkezuckers, des Alkohols und des Bieres, wobei sie aber besondere Umwandlungen durchzumachen hat.

Dextrin, Gummi.

§ 182.    1. Erhitzen wir etwas Stärkemehl in einem Porzellan

schälchen unter beständigem Umrühren, so wird es allmählich gelb und verwandelt sich bei 220—250° in einen bräunlichen Stoff, das Dextrin oder Stärkegummi, das aber dieselbe chemische Zusammensetzung und die gleiche Formel wie die Stärke, nämlich C₆H1(l0₅, besitzt. Dieser in Wasser lösliche Stofs wird als Klebmittel (Briefmarken) und zur Appretur benutzt. Dextrin bildet sich auch beim Backen in der Kruste des Brotes.

2. Eine ähnliche Zusammensetzung besitzen auch die aus der Rinde mancher Bäume austretenden klebrigen, zähflüssigen Massen, die mau Gummi nennt. Besonders wichtig ist das arabische Gummi, die durchsichtige, farblose oder gelbliche Ausscheidung aus dem Stamm der Gummiakazien, die in Nordostafrika und am Senegal heimisch sind. Das arabische Gummi löst sich leicht in Wasser auf und bildet einen vorzüglichen Klebstoff, es wird auch zum Appretieren und zum Verdicken der Farben gebraucht.

Zellulose (Zellstoff).

§ 183.    1. Bei der Herstellung der Stärke aus einer zerriebenen

rohen Kartoffel behielten wir auf dem Leinwandläppchen eine faserige Masse zurück, die anfangs weiß war, nach kurzer Zeit jedoch eine rötliche Färbung annahm. Diese Masse besteht im wesentlichen aus Zellulose, dem Stoff, der die feste Wand der Pflanzenzellen bildet und aus denselben Grundstoffen wie die Stärke zusammengesetzt ist; seine Formel ist ebenfalls OgU^Og. Im festen Holz ist sie mit Holzstoff (Lignin) durchsetzt. Gereinigte Watte (Baumwolle) und Filtrierpapier sind fast reine Zellulose.

2. Die Zellulose ist durchscheinend, weiß und in Wasser, Alkohol, Äther, verdünnten Säuren und Laugen unlöslich. Dagegen löst sie sich in einer Mischung von Kupfervitriollösung und konzentriertem Ammoniak; durch Säuren wird sie aus dieser Lösung wieder ausgefällt. — Behandelt mein gespannte Baumwollstoffe mit konzentrierter Natronlauge, so nehmen sie einen seidenartigen Glanz an (Baumwollatlas).

§ 184. 1. Wir tauchen eingeleimtes Papier (Filtrierpapier) einige Sekunden lang in 60prozentige Schwefelsäure und waschen es darauf sofort mit viel Wasser, dem etwas Ammoniak zugesetzt ist, sorgfältig aus. Das vorher lockere, weiche Filtrierpapier hat sich dadurch in eine zähe, einer tierischen Haut (Schweinsblase) ähnliche Masse, das Pergamentpapier, verwandelt, das zum Verschließen von Einmachegläseru verwandt wird.

2. Läßt man Watte etwa 10—15 Minuten in konzentrierter Salpetersäure oder auch in einem Gemisch von konzentrierter Salpetersäure (1 Gewt.) und konzentrierter Schwefelsäure (2 Gewt.) liegen, so erhält man nach dem Auswaschen und Trocknen die Schießbaumwolle (vergl. § 127). Löst man die Schießbaumwolle in einem Gemisch von Alkohol und Äther auf und streicht diese Flüssigkeit, die Kollodium genannt wird, auf einen Gegenstand, so verdunstet das Lösungsmittel, und das Kollodium bleibt in Gestalt eines dünnen Häutchens zurück, das für die Luft undurchlässig ist. Kollodium findet daher Anwendung in der Wundbehandlung sowie zu Überzügen von photographischen Platten (Zelloidiuplatten, Films).

Aus einer Mischung von Kollodium und Kampfer besteht das Zelluloid, das zur Herstellung von Kämmen, Bällen und vielerlei andern Gegenständen gebraucht wird.

Verwendung der Zellulose; Papierfabrikation.

§ 185.    1. In den Kartoffelknolleu, in den saftigen Früchten

(Äpfel, Birnen, Weinbeeren), in den Stengeln und Blättern junger Gemüse (Kohl, Spinat) ist die Zellulose so weich, daß wir sie genießen können, obgleich sie nicht als eigentliches Nahrungsmittel zu betrachten ist. Als solches kommt sie für die pflanzenfressenden Tiere in Betracht, die sich z. B. von Gras, Blättern, Baumrinde u. dgl. ernähren. Die mit Holzstoff stark durchsetzten harten Kerne der Steinfrüchte und die Schalen der Nüsse sind unverdaulich.

2.    Die Verwendung der Zellulose in der Form von Holz als Bauholz, als Material zur Herstellung von Möbeln und vielerlei Gerätschaften und Werkzeugen sowie als Brennstoff ist allgemein bekannt. Wegen ihrer Bedeutung für die Gewinnung der Holzkohlen, für die Entstehung des Torfes, der Braun- und Steinkohlen vergl. § 112.

3.    Auch zur Herstellung unserer Kleidung wird die Zellulose gebraucht; die feinen Samenhaare der Baumwolle und die Bastfasern des Flachses, die zum größten Teile aus Zellulose bestehen, werden zu Fäden versponnen und diese zu Kleiduugsstoffen verwebt. Aus den Bastfasern des Hanfes werden Seile und Säcke verfertigt.

§ 186.    1. Von großer Wichtigkeit ist die Zellulose für die

Papierbereitung. Man gebraucht dazu Lumpen von Leinwand und Baumwolle sowie Stroh und Holz. Während in früheren Zeiten das Papier fast nur aus Lei neu fasern hergestellt wurde, sahen sich die

Fabrikanten infolge des ungeheuer angewachsenen Bedarfes gezwungen, auch billigere Rohstoffe zu verwenden. Seit mehr als fünfzig Jahren werden Stroh und Holz, besonders Kiefern- und Fichtenholz, zur Herstellung des Papieres gebraucht. In den geringeren Papiersorten (Zeitungspapier), die .am Lichte leicht gelb werden, ist der Holzstoff (Lignin) geblieben, zur Bereitung der besseren Sorten wird das Holz erst durch Erhitzen mit Natronlauge von ihm befreit.

2. Die Rohstoffe, die zur Herstellung des Papieres dienen, werden zunächst gesäubert, durch besondere Maschinen in einen milchigen Brei verwandelt und durch Chlor gebleicht. Diesen Brei läßt man auf ein feines Metallsieb fließen, das sich wie ein endloses Band fortbewegt; dabei bleibt der Faserstoff auf dem Siebe wie eine feine Schlammschicht liegen, während das Wasser durch die Maschen abtropft. Von dem Siebe gelangt der Papierstoff nach und nach durch eine Reihe von Walzen, die ihn, ähnlich wie eine Wäscherolle, zusammenpressen, trocknen und glätten.

Umwandlung der Stärke in Zucker.

§ 187. 1. Wir bringen in einem Becherglase etwa 200 g Wasser, dem wir eine geringe Menge Schwefelsäure zugesetzt haben, zum Sieden und schütten während des Kochens etwa 50 g Stärkekleister nach und nach in kleinen Mengen in die Flüssigkeit. Hierauf lassen wir die Mischung noch einige Minuten aufkochen, wodurch der Kleister ganz dünnflüssig wird Wenn wir jetzt eine Probe der Flüssigkeit mit einem Tropfen Jodtinktur versetzen, findet keine Blaufärbung statt. Nun geben wir solange kleine Mengen Schlämmkreide (Calciumkarbonat) hinzu, bis kein Aufbrausen mehr erfolgt, d. h. bis die sämtliche Schwefelsäure unter Ausscheidung von Kohlendioxyd als Calciumsulfat gebunden ist, das sich zu Boden setzt. Die Flüssigkeit filtrieren wir und dampfen sie ein, bis sie dickflüssig geworden ist. Sie hat dann einen süßen, zuckerähnlichen Geschmack angenommen und wird Stärkesirup genannt; der süße Geschmack rührt tatsächlich von einer Art Zucker, dem Stärkezucker, her.

Ebenso wie die Stärke läßt sich auch die Zellulose durch Kochen mit stark verdünnten Säuren in Zucker überführen.

2. Wenn wir ein Stückchen Stärke einige Zeit auf der Zunge behalten, empfinden wir einen fad süßen Geschmack. Die Stärke verwandelt sich auf der Zunge unter dem Einflüsse des Mundspeichels in

Zucker. Dieser Vorgang ist für die Verdauung von der größten Bedeutung, da nur solche Stoffe als Nährstoffe für unsern Körper dienen können, die in gelöster Form aufgenommen oder int Körper > in lösliche Stoffe umgewandelt werden.

§ 188.    1. Auch in den Pflanzen findet zu gewissen Zeiten eine

Umwandlung der in den Samen und Knollen usw. abgelagerten Stärke in Zucker statt. So werden z. B. die alten Kartoffeln, kurz bevor sie zu treiben beginnen, süß. Die Pflanze kann nämlich ihre Nährstoffe auch nur in gelöstem Zustande aufnehmen und in ihrem Körper weiter befördern; die Stärke wird in Zucker verwandelt, der gemeinsam mit den aufgenommenen Nährstoffen nach entfernten Stellen, wo Baustoffe erforderlich sind, hingeführt wird.

2. Wir lassen Weizen- oder Gerstenkörner einige Tage in einem Glase mit Wasser liegen, gießen das Wasser ab und bringen die Körner in einen lauwarmen Raum, nach einigen Tagen beginnen sie zu feinten, wobei in ihnen ein eigentümlicher Stoff, die Di äst äse, entsteht, der die Fähigkeit besitzt, Stärke in Dextrin und dieses in Zucker zu verwandeln. Jedoch geht der Zucker im weiteren Verlaufe der Keimung in andere Pflanzenstoffe, z. B. in Zellstoff, über. Will man nun diesen Zucker, wie es bei der Bierbereitung geschieht, vollständig ausnutzen, so muß die Keimung zur rechten Zeit unterbrochen werden, was durch Anwendung von Hitze bewirkt wird.

Zucker: Vorkommen und Arten.

§ 189.    1. Der Zucker ist im Pflanzenreiche weit verbreitet, er

ist z. B. in allen süßen Früchten und Wurzeln (Mohrrübe, Runkelrübe), im Saft vieler Pflanzenstämme (Zuckerrohr, Zuckerahorn), in den Honigdrüsen der Blüten enthalten. Aber weder der in den Pflanzen enthaltene noch der durch die früher besprochenen chemischen Umsetzungen gewonnene Zucker ist gleichartig. Der gewöhnliche Zucker, der aus dem Safte der Zuckerrübe und des Zuckerrohres gewonnen wird, ist der Rohrzucker. In den Weinbeeren und in den meisten süßen Früchten findet sich der Traubenzucker, daneben noch der Fruchtzucker. In diese beiden Zuckerarten zerfällt auch nach längerem Stehen der Stärkesirup, jedoch wird der erstere allmählich fest, der letztere bleibt sirupartig. Die Zellulose wird durch Einwirkung verdünnter Säuren ebenfalls in Traubenzucker verwandelt. Der bei der Keimung in der Gerste

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Lev in und Briecke, Chemie.

entstehende Zucker heißt Malzzucker. In der Milch der Säugetiere findet sich der Milchzucker.

2. Daß der Rohrzucker und der Traubenzucker zwei verschiedenartige Stoffe sind, zeigt sich, wenn wir beide mit konzentrierter Schwefelsäure übergießen. Während der erstere nach kurzer Zeit verkohlt (vergl. § 110), zeigt der letztere keine Spur von Schwärzung.

Rohrzucker.

§ 190.    1. Zucker löst sich in Wasser sehr leicht auf; ein Ge

wichtsteil Wasser vermag bei Zimmertemperatur 2 Gewichtsteile, bei 100° sogar 5 Gewichtsteile Zucker aufzulösen.

In verdünntem Alkohol löst er sich ebenfalls, in reinem Alkohol dagegen nicht. Eine konzentrierte wässerige Zuckerlösung läßt sich lange aufbewahren, sie schützt sogar in ihr liegende Früchte vor dem Verderben.

2.    Wir stellen uns eine Lösung aus 2 Gewichtsteilen Zucker und 1 Gewichtsteil Wasser her und bewahren sie längere Zeit an einem warmen Orte auf, dann verdunstet das Wasser langsam, und der Zucker scheidet sich in schiefen, sechsseitigen Säulen aus.

3.    Dieser kristallisierte Zucker ist der Kandiszucker. Dampfen wir eine ebensolche Lösung unter fortwährendem Umrühren ein, so entstehen nur kleine, winzige Kristalle, wie sie der Hutzucker zeigt, in diesem Zustande ist der Zucker kristallinisch.

4.    Wir erhitzen Zucker mit wenig Wasser, etwa im Verhältnis 4 :1; der Zucker löst sich nach und nach zu einer zähen Masse, die sich bei 180° gelb färbt. Kühlen wir diese rasch ab, indem wir sie auf ein Stück Blech gießen, so wird sie glasartig, durchscheinend und bildet den Gerstenzucker oder Bonbonzucker. Bei längerem Liegen geht dieser aus dem geschmolzenen allmählich wieder in den kristallinischen Zustand über.

5.    Wir erhitzen eine konzentrierte Zuckerlösung bis auf 200°. Nachdem sie zuerst das Lösungswasser abgegeben hat, verliert sie weiterhin noch mehr Wasser und nimmt eine dunkelbraune Farbe an. Der Zucker ist in Karamel oder gebrannten Zucker übergegangen, der sich leicht in Wasser löst und als „Zuckerkouleur" zum Färben vieler Flüssigkeiten (z. B. des Bieres) gebraucht wird.

6.    Erhitzen wir den geschmolzenen Zucker noch stärker als vorher, so wird er schwarz, es entweichen brennbare Gase, Wasser und Teer, während eine poröse, glänzende Kohle, die Zuckerkohle, zurückbleibt.

Der Rohrzucker besteht aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff und besitzt die chemische Formel C₁₂H₂₂On.

§ 191. Wir kochen eine dicke Zuckerlösung und gießen etwas verdünnte Schwefelsäure hinzu. Die Lösung wird dünnflüssig, und jetzt ist in ihr nicht mehr Rohrzucker enthalten, sondern dieser hat sich in Traubenzucker und Fruchtzucker gespalten, die beide gemischt in der Lösung auftreten. Dieses Gemenge heißt Invertzucker; auch der Honig besteht aus einer ebensolchen Mischung. Da nun auch andere verdünnte Säuren, unter anderen auch die Pflanzensäuren, den Rohrzucker in derselben Weise verändern, so findet er sich nur in neutralen Pflanzensäften; in den Früchten, die meist Säuren enthalten, kann er sich ' dagegen nicht dauernd halten.

Zuckerfabrikation.

§ 192.    1. Im Mittelalter wurde das aus Ostindien stammende

Zuckerrohr in den Mittelmeerländern angebaut, seit der Zeit der großen Entdeckungen breitete sich sein Anbau in allen geeigneten tropischen und subtropischen Gebieten aus. Obwohl man seit der Mitte des 18. Jahrhunderts wußte, daß der Zucker der Runkelrübe derselbe ist wie derbes Zuckerrohrs, wurde doch erst fünfzig Jahre später die erste Rübenzucker-fabrik²) in Deutschland gegründet. Heute erzeugt Deutschland mehr als ein Fünftel des gesamten Zuckers, der auf der Erde hergestellt wird.

2. Die Zuckerrüben werden in der Fabrik gewaschen und durch Schnitzelmaschinen zerkleinert. Die Schnitzel werden in großen eisernen Zylindern, den Diffuseuren, ausgelaugt, d. h. ihres Saftes beraubt, der neben dem Zucker noch lösliche Eiweißstosie, organische Säuren und Salze enthält. Um diese Bestandteile zu entfernen, wird der Saft mit Kalkmilch versetzt, wodurch die Eiweißsioffe ausgefällt und die Säuren gebunden werden; überschüssiges Calciumhydroxyd wird durch Einleiten von Kohlendioxyd gefällt. Die genannten Stoffe bilden einen weißen Niederschlag, den Scheideschlamm. Um diesen aus dem Zuckersaft zu beseitigen, führt man letzteren mittels einer Druckpumpe durch die Filter-pressen, welche aus gußeisernen Rahmen und Platten mit dazwischen aus-gespanntem Filtertuch bestehen. Der so gereinigte Saft wird eingedampft.

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Da er sich jedoch bei höherer Temperatur stark zersetzen und bräunen würde, so geschieht das Eindampfen in sogen. V akuu mapp a r ate n, großen kupfernen oder eisernen Gefäßen, in denen man den Saft mit Hülfe von Wasserdampf, der in Schlangenrohren durch die Flüssigkeit geführt wird, langsam erhitzt. Die aus dem Zuckersaft aufsteigenden Wasferdämpfe werden durch eine Luftpumpe abgesogen und durch kaltes Wasser abgekühlt, wodurch der über der Flüssigkeit lastende Druck wesentlich verringert und diese schon bei 60—80° zum Sieden gebracht wird. Schließlich erhält man eine breiartige Masse von kleinen Zuckerkristallen, die durch Ausschleudern von dem an ihnen haftenden Sirup befreit werden.

3. Der so gewonnene Rohzucker wird dann noch in besonderen Fabriken (Raffinerien) gereinigt und in die bekannten Formen gebracht (Hutzucker, Würfelzucker, Kristallzucker). Aus dem abgeflossenen Sirup werden in ähnlicher Weise, wie vorhin geschildert, geringere Zuckersorten (Melis, Farin) hergestellt.

Der zuletzt übrigbleibende Sirup (Melasse) ist als Nahrungsmittel für die Menschen wegen seines schlechten Geruches und Geschmackes unbrauchbar, findet aber, mit Kleie, Torf usw. vermischt, als Viehfutter Verwendung und kann auch zur Spiritusbereitung gebraucht werden.

Kohlehydrate.

§ 193.    1. Wenn wir die chemischen Formeln der bisher be

sprochenen Stoffe,

Stärke Dextrin Gummi Zellulose

Traubenzucker C₆ H, ₂ 0₆ (-s- H₂ 0) Fruchtzucker C₆ H, ₂ 06 Rohrzucker C₁₂ H₂₂ On Malzzucker Milchzucker

CfiHl0Os

C₁₂H₂₂0u(+H₂0)

miteinander vergleichen, so bemerken wir, daß darin Wasserstoff und Sauerstoff in demselben Verhältnis wie im Wasser auftreten. Man nennt die Stoffe Kohlehydrate.

2. Die Kohlehydrate, die in den Pflanzen durch Assimilation aus Kohlendioxyd und Wasser unter Abscheidung von Sauerstoff gebildet werden, besonders Zucker, Stärke, Zellulose, gehören zu den verbreitetsten Pflanzenstoffen und sind für den Aufbau und die Ernährung der Pflanzen unentbehrlich.

Sie sind als Nahrungsmittel (Stärke, Zucker) für Menschen und Tiere, sowie als Rohstoffe für verschiedenartige chemische und technische Erzeugnisse (Alkohol, Schießbaumwolle, Papier) von der größten Bedeutung.

XVIII. Gärung.

Zerfall des Zuckers durch Gärung.

§ 194. 1. Aus den Weintrauben und manchen anderen Früchten erhält man durch Auspressen einen zuckerhaltigen Saft, der zunächst klar ist, aber allinählich trübe wird, wenn man ihn bei gewöhnlicher Sommerwärme einige Stunden an der Luft stehen läßt. Dabei bemerkt man das Aufsteigen vieler kleinen Gasbläschen und eine geringe Selbsterwärmung der Flüssigkeit. Man bezeichnet diese Erscheinung als Gärung.

2. Ist die Gärung vollendet, so schwindet die Trübung, indem eine graue Masse, die Hefe, ausgeschieden wird. Die Süßigkeit des Pflanzensaftes wird durch die Gärung zerstört; der Zucker wird chemisch zersetzt, und an Stelle desselben bildet sich in dem gärenden Pflanzensafte der W e i n g e i st oder Alkohol.

§ 195.    1. Wenn wir Rohrzucker mit verdünnter Schwefelsäure

kochen, so zerfällt er unter Wasseraufnahme in Trauben- und Fruchtzucker. 9hm ist der Rvhrzucker sel bst nicht gärungsfähig, wohl aber die beiden anderen Zuckerarten. Deshalb lösen wir etwa 20 g Traubenzucker in Wasser auf und gießen die lauwarme Lösung in eine geräumige Gasentwicklungsflasche, die etwas Bierhefe enthält (Fig. 78). Sobald sich dann das Gemenge bis auf die für die Gärung günstige Temperatur von 25 bis 30° C abgekühlt hat, beginnt die Entwicklung eines farblosen Gases, das wir in einem Glaszylinder über Wasser auffangen. Das Gas erweist sich als unfähig, die Verbrennung zu unterhalten; ein eingetauchter blauer Lackmusstreifen färbt sich langsam rot. Wir haben demnach Kohlendioxyd erhalten.

2. Die Flüssigkeit in der Gasentwicklungsflasche zeigt, wenn die Gärung längere Zeit gedauert hat, den eigentümlichen Geruch und Ge-

schmack des Alkohols. Deutlicher noch treten die Eigenschaften des letzteren hervor, wenn wir ihn von der übrigen Flüssigkeit abdestillieren. Da nämlich der Alkohol seinen Siedepunkt schon bei 78° erreicht,

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Figur 78.

geht beim Destillieren der Gärnngsflüssigkeit zunächst hauptsächlich Alkohol und nur wenig Wasser über.

Alkohol.

§ 196.    1. Der Alkohol ist eine wasserhelle, leicht bewegliche

Flüssigkeit vom spez. Gew. 0,79 (bei 15°), die bei 78" siedet und bei — 112° erstarrt. Er besitzt einen angenehmen Geruch, aber einen brennenden Geschmack und verbrennt mit schwach leuchtender, sehr heißer Flamme.

2.    Mit Wasser läßt er sich in jedem Verhältnis mischen; dabei tritt unter beträchtlicher Erwärmung e i n e V e r k l e i n e r u n g des Raumes ein; mischen wir z. B. in einem Barometerrohre gleiche Raumteile beider Flüssigkeiten, so nimmt die Mischung nur etwa 96 °/0 des Gesamtraumes ein.

3.    Der Alkohol ist ein Lösungsmittel für viele Stoffe, die in Wasser unlöslich sind, wie z. B. Jod, Fette, Harze, Farbstoffe. Auch absorbiert er manche Gase in größerer Menge als das Wasser.

4.    Mit viel Wasser gemischt, ist er genießbar und wirkt in kleineren Mengen anregend, in größeren jedoch berauschend. Reiner Alkohol i st giftig und kann unter Umständen den Tod herbeiführen. Er ist der wirksame Bestandteil aller „ g e i st i g e n" Getränke, des Bieres, das 3—4°/₀, des Weines, der 7—12%, und des Branntweins, der 25 — 50 % davon enthält.

5.    Außer als Genußmittel findet er Anwendung als Brennstoff (Spirituskocher, Spiritusglühlicht), zur Lackfabrikation, zur Auflösung von Arznei- und Farbstoffen, zur Herstellung von wohlriechenden Stoffen, von Essig, Äther usw. Da er die Eigenschaft besitzt, die Fäulnis aufzuhalten, so benutzt man ihn zur Aufbewahrung von Tieren in Sammlungen.

6.    Auf dem leicht und billig herzustellenden Spiritus (er wird meist aus Kartoffeln gewonnen) ruht eine hohe Steuer (weshalb?). Damit er aber als Brennstoff nicht zu sehr verteuert wird und gleichzeitig seine Eigenschaft als Genußmittel verliert, macht man ihn durch Zusatz von schlecht schmeckenden, übelriechenden Stoffen ungenießbar (denaturierter Spiritus).

7.    Aus der wässerigen Flüssigkeit, die bei der trockenen Destillation des Holzes entsteht (vergl. § 110), kann man auch eine Art Alkohol abscheiden, der ähnliche Eigenschaften besitzt wie der durch Gärung des Zuckers gewonnene; das ist der Holzgeist, eine farblose, leicht bewegliche, brennbare Flüssigkeit von angenehmem Gerüche, die als Lösungsmittel sowie zur Darstellung von Anilinfarben benutzt wird.

Hefe.

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Figur 79.

§ 197. Betrachten wir etwas Bierhefe oder einen Tropfen eines gärenden 1 Fruchtsaftes unter dem Mikroskop, so erkennen F'H wir darin viele rundliche, einzellige Pflänz- UA chen, die der Gattung Hcfepilz angehören ™ (Fig. 79). Diese vermehren sich in der Jn Regel durch Sprossung, indem eine mm Hefezelle an ihrer Spitze eine Ausstülpung (lila), zuweilen auch deren zwei (IVa u. b) H erhält. Durch Vergrößerung dieser Aus- ^ stülpungen entstehen neue Zellen, die sich 111 durch Querwände abgliedern und sich später wieder in entsprechender Weise vermehren.

Oft hängen die auseinander hervorgegangenen Zellen in Reihen zusammen und bilden Sproßkolonien.

In seiner Lebenstätigkeit weicht der Hefepilz weit ab von den übrigen, namentlich den höheren Pflanzen, denn er ist befähigt, fortwährend Zucker in sich aufzunehmen und ihn chemisch zu zerlegen in Alkohol und Kohlendioxyd.

Geistige Getränke.

§ 198.    1. Aus einer gärenden Flüssigkeit gelangen einzelne Hefe

zellen in die Luft und können von da aus wieder in jede gärungsfähige Flüssigkeit, die mit der Luft in Berührung steht, eindringen. Deshalb erfolgt die Gärung, die zur Umwandlung des Mostes und der Obstsäfte in W e i n erforderlich ist, ohne Zusatz von Hefe.

2.    Zur Bereitung anderer alkoholhaltiger Flüssigkeiten ist es dagegen geboten, die Gärung durch Hefezusatz hervorzurufen. So wird der Spiritus aus Kartoffeln, der Branntwein aus Getreidekörnern oder Kartoffeln gewonnen, indem man die in diesen Pflauzen-teilen enthaltene Stärke durch Gerstenmalz (Diastase) in Zucker umwandelt und letzteren alsdann durch Hefe in Alkohol und Kohlendioxyd vergären läßt. Aus Reis gewinnt man den Arrak. Auch aus zuckerhaltigen Pflanzenstoffen stellt man Branntwein her, so aus Kirschen den Kirschbranntwein, aus Zuckerrohrsaft den Rum, aus Wein den Kognak.

3.    Das Brauen des Bieres geschieht in der Weise, daß man ans Malz, Hopfen und Wasser eine zuckerhaltige Flüssigkeit, die Bierwürze, darstellt und diese durch Hefezusatz in Gärung versetzt. Bei gewöhnlicher Lufttemperatur verläuft die Biergärung stürmisch, so daß die Hefezellen durch die aufsteigenden Gasbläschen emporgehoben werden (O b e r g ä r u n g); dagegen erreicht man durch eine Abkühlung der gärenden Flüssigkeit auf 5—6", daß die Gärung viel langsamer und gleichmäßiger von statten geht (U n t e r g är u n g).

Brot.

§ 199.    1. Auch bei der Bereitung des Weißbrotes benutzt

man den Hefepilz als Gärungserreger, und zwar in Form von Preßhefe, die zumeist aus gärendem Branntwein gewonnen wird. Durch die Gärung des Weißbrotteigs bilden sich Alkohol und Kohlendioxyd, die in der Hitze des Backofens entweichen und dadurch das Brot auflockern.

2.    Wesentlich verschieden von der durch Preßhefe verursachten Gärung des Weißbrotes ist die durch Sauerteig veranlaßte Gärung des Schwarzbrotes, denn der Sauerteig enthält außer dem Hefepilz noch einen zweiten Gärungserreger, den Milchsäurebazillus. Letzterer ist befähigt, den Milchzucker in M i l ch s ä u r e überzuführen; deshalb bildet sich bei der Gärung des Schwarzbrotteigs neben Alkohol und Kohlendioxyd auch Milchsäure.

3.    Auf eine Wirkung des Milchsäurebazillus ist auch das Sauerwerden der Milch zurückzuführen, das durch die Lebenstätigkeit dieses Gärungserregers besonders leicht bei Temperaturen zwischen 20 und 30° C verursacht werden kann.

Äther.

§ 200.    1. Wir erhitzen Alkohol mit fast der doppelten Menge

Schwefelsäure bis auf 140° (wie geschieht das?) und lassen beständig Alkohol hinzutropfen. In der gekühlten Vorlage sammeln sich zwei Flüssigkeiten übereinander an, die obere leichtere (spez. Gew. 0,72) ist der Äther, die untere schwerere erweist sich als Wasser.

2.    Wir gießen einige Tropfen Äther auf die Hand und bemerken, daß er nach sehr kurzer Zeit unter ziemlich starker Abkühlung verdunstet. Er siedet schon bei 35°.

3.    Wir lassen einige Tropfen Äther in einem großen Becherglase verdunsten und nähern der Öffnung eine an einem langen Drahte befestigte brennende Kerze. Das in dem Glase enthaltene Gemisch von Ätherdampf und Luft entzündet sich und verbrennt unter heftigem Knall. Wegen dieser Gefährlichkeit der Ätherdämpfe darf man in Räume, in denen Äther aufbewahrt wird, nicht mit brennendem Lichte hineingehen.

4.    Wir gießen in ein Porzellanschälchen ein wenig Alkohol, in ein anderes ein wenig Äther und zünden beide Flüssigkeiten an. Während der Alkohol mit ruhiger, fast farbloser Flamme verbrennt, zeigt der Äther eine hell leuchtende, stark rußende Flamme. Der Äther enthält viel mehr Kohlenstoff als der Alkohol.

5.    Eine Mischung von 3 Teilen Alkohol und 1 Teil Äther wird unter dem Namen Hoffmanns Tropfen als Belebungsmittel angewandt.

6.    Äther ist ein wichtiges Lösungsmittel für manche Fette und Öle, die sich in Alkohol nicht lösen; er wird deshalb auch als Reinigungsmittel gebraucht (Vorsicht!!).

XIX. Organische Säuren.

Essig.

§ 201.    1. Läßt man Wein, Bier oder andere Flüssigkeiten von

mäßigem Alkoholgehalt längere Zeit an der Luft stehen, so werden sie sauer, weil der in ihnen vorhandene Alkohol unter Mitwirkung des Sauerstoffs der Luft in Essigsänrc und Wasser zerlegt wird. Diese Zersetzung wird verursacht durch den Essigpilz, der die Fähigkeit besitzt, Sauerstoff aus der Luft aufzunehmen und ihn mit dem Alkohol chemisch zu verbinden, so daß Essigsäure und Wasser entstehen. Deshalb benutzt man den

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Figur 80.

Essigpilz, dessen Keime in der Luft überall vorhanden sind, zur Gewinnung des Essigs, d. h. der verdünnten Essigsäure. Man tränkt nämlich ausgekochte Bucheuholzspäne mit etwas Essig, um einen geeigneten Nährboden für den ans der Luft hinzutretenden Essigpiiz zu gewinnen, und bringt dieselben in große hölzerne Fässer (Fig. 80), die über dem Boden und unter dem Deckel je einen durchlöcherten inneren Boden besitzen. Darauf läßt man verdünnten Alkohol langsam unter reichlichem Luftzutritt (durch Löcher in der Seitenwand der Fässer) über die Späne herabtröpfeln, auf denen sich die Kolonien des Essigpilzes in Gestalt von dünnen Häutchen (Essigmutter) entwickelt haben. Der unten ausfließende Essig ist noch mit Alkohol vermischt und wird daher wiederholt durch den Apparat geschickt, bis sämtlicher Alkohol in Essig verwandelt ist (S ch n e l l e s s i g f a b r i k a t i o n).

2. Auch der Essigpilz ist eine einzellige Pflanze; er bildet kurze Stäbchen, die sich zu Fäden aneinander lagern. Er gehört ebenso wie der Milchsäurebazillus zu den Spaltpilzen oder Bakterien, also zu derjenigen Abteilung des Pflanzenreiches, welche die kleinsten und einfachsten lebenden Wesen umfaßt.

3. Die gleiche Wirkung wie der Essigpilz vermag das Platin in feinster Pulverform (P l a t i n m o h r) auszuüben. Über einer flachen Glasschale mit Spiritus befestigen wir ein Uhrglas mit Platinmohr und überdecken das Ganze mit einer Glasglocke, die oben offen ist, damit die Luft Zutritt erhält (Fig. 81).

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Figur 81.

Der Platinmohr nimmt alsdann sowohl den Sauerstoff der Lust als den Dampf des unten verdunstenden Spiritus in sich auf und vereinigt beide miteinander, so daß Essigsäure entsteht, die sich durch Rotfärbung der von oben herabhängenden blauen Lackmusstreifen bemerkbar macht.

§ 202.    1. Die Essigbildung ist, wie wir gesehen haben, kein

eigentlicher Gärungsvorgang, obwohl mikroskopische Pilze dabei tätig sind, sondern sie ist eine Oxydation des Alkohols. Früher stellte man den Essig nur aus Wein und Bier her, indem man diese Flüssigkeiten in großen Fässern mit offenem Spunde mehrere Wochen stehen ließ. Heute wird in großen Mengen Essig durch trockene Destillation des Holzes als Holzessig (vergl. § 110) gewonnen, der durch nochmalige Destillation von dem in ihm enthaltenen Holzgeist befreit und dann zur Gewinnung von konzentrierter Essigsäure benutzt wird.

2.    Der Speiseessig ist stark mit Wasser verdünnt, er enthält bis zu 6 °/₀ Essigsäure. Wasserfreie Essigsäure, eine farblose Flüssigkeit, ist eine sehr scharfe Säure von st e ch e n d e m Geruch und Geschmack, die auf der Haut Blasen zieht. Sie erstarrt bei 17° zu einer weißen, eisartigen Masse, dem Eisessig, und siedet bei 118°,

3.    Sehr starker Essig, d. h. solcher, der wenig Wasser enthält, ist ebenso wie starker Alkohol i m st a n d e, die Fäulnis zu verhindern. Verdünnter Essig dagegen zersetzt sich leicht bei längerem Stehen an der Luft.

Salze der Essigsäure.

§ 203. Die Essigsäure bildet mit verschiedenen Metallen Salze, die zumeist durch Auflösen der Oxyde gewonnen werden.

1. Wenn man Bleioxyd (Bleiglätte) in Essigsäure auflöst, so entsteht essigsaures Blei, auch Bleiacetat oder Bleizucker genannt, ein weißes, giftiges Salz, das in schiefen Säulen kristallisiert, in Wasser löslich ist und süßlich schmeckt. Die wässerige Lösung nimmt noch Bleioxyd auf und wird durch Zusatz von Alkohol in B l e i e s s i g umgewandelt; in starker Verdünnung wird dieser in der Medizin als B l e i w a s s e r zu Umschlägen gebraucht. Das Bleiacetat wird auch zur Gewinnung von B l e i w e i ß, einer wichtigen weißen Ölfarbe, benutzt.

Da die Glasur der irdenen Geschirre (vergl. § 153) in der Regel viel Bleioxyd enthält, so dürfen saure Speisen in ihnen nicht aufbewahrt werden.

2.    Kupferoxyd löst sich in Essigsäure zu dem dunkelgrünen, giftigen, in schiefen Säulen kristallisierenden Kupferacetat, dem n o r m a l e n essigsauren Kupfer, das auch destillierter Grünspan genannt wird. Der eigentliche Grünspan ist ein basisches Salz und besteht aus Kupfer acetat und K u p f e r h y d r o x y d; er bildet sich, wenn man metallisches Kupfer an der Luft mit Essigsäuredämpfen in Berührung bringt. In Gefäßen aus Kupfer oder Messing darf man saure Speisen nicht längere Zeit stehen lassen; ebenso wenig darf man silberne Löffel in Essig liegen lassen, da das Silber mit Kupfer legiert ist. Der grüne Überzug auf Kupferdächeru, genannt Patina, fälschlich Grünspan, ist kein essigsaures Kupfer, sondern basisches K u p f e r k a r b o n a t, das in feuchter Luft unter Zutritt von Kohlendioxyd entsteht.

3.    Früher war das Schweinfurter Grün, ein arsenikhaltiges Kupferacetat, einer der gesuchtesten Farbstoffe; infolge der starken giftigen Wirkungen ist seine Anwendung jetzt verboten.

4.    Das essigsaure Aluminium oder das Aluminiumacetat wird unter dem Namen essigsaure Tonerde als Heilmittel sowie in der Färberei als Beize gebraucht.

Durch Erwärmen mit Schwefelsäure tvird die Essigsäure aus ihren Verbindungen ausgeschieden.

Fettsäuren.

§ 204.    1. Wie die Essigsäure durch Oxydation des Weingeistes

entsteht, so bildet sich durch Oxydation des Holzgeistes ebenfalls eine Säure, die Ameisensäure. Diese findet sich in freiem Zustande z. B. in den Ameisen und in den Brennhaaren der Brennesseln. Sie riecht stechend sauer, wirkt stark ätzend und wird in der Wundbehandlung als nntiseptisches Mittel gebraucht.

2.    Auch die Essigsäure findet sich in geringer Menge in einigen Pflanzensäften und tierischen Flüssigkeiten. Beide Säuren nennt man organische Säuren. Von der großen Menge derartiger Säuren wollen wir im folgenden noch einige nennen.

3.    Die Bnttersänre findet sich in Verbindung mit Glyzerin in geringer Menge in der Butter, sowie in freiem Zustande im Schweiße Sie besitzt einen unangenehmen Geruch, ähnlich wie ranzige Butter.

4.    Die Palmitinsäure kommt im Palmöl und Kokosnußöl vor.

5.    Die Stearinsäure ist neben der vorigen und der Ölsäure in den harten Talgarten (Rindertalg) enthalten. Aus einem Gemenge von Palmitin- und Stearinsäure, dem noch etwas Paraffin zugesetzt ist, werden die Stearinkerzen hergestellt.

6.    Die Ölsäure findet sich, mit Glyzerin verbunden, in allen Fetten, besonders den Ölen.

Die bisher genannten Säuren, die ihrer Mehrzahl nach Bestandteile der Fette und fetten Öle sind, werden deshalb auch Fettsäuren

genannt.

7. Den Fettsäuren ähnlich ist die Milchsäure, die im Magensafte,, in saurer Milch (vergl. § 199), im Sauerkraut und in sauren Gurken auftritt.

¹

Die Wasserpest hat in den Gewässern Deutschlands eine große Verbreitung erlangt und ist überdies in den botanischen Gärten in der Regel zu erhalten. Auch der Tannenwedel (Hippuris vulgaris), die Ceratophyllum- und Callitriche-^rten und die Blätter der Seerose (Nymphaea alba) sind für den Versuch wohl geeignet.

²

Anmerkung: Den Zuckergehalt der Rüben entdeckte im Jahre 1747 der Chemiker und Apotheker Marggraf in Berlin, die erste Zuckerfabrik gründete 1799 Achard auf seinem Gute Cunern bei Breslau.

Weinsteinsäure.

§ 205.    1. Beim Lagern des Weines setzt sich eine graubraune,

bei Rotweinen auch rote bis violettbraune Masse ab, der Weinstein, der in den Lagerfässern eine Dicke bis zu 10 und mehr mm erreichen kann. Erhitzen wir eine kleine Menge Weinstein in einem Probierglase mit Wasser zum Sieden, so löst er sich auf und färbt das Wasser; die Farbe rührt von ehemaligen Farbstoffen des Weines her. Kochen wir eine Lösung von Weinstein mit Holzkohlepulver und filtrieren dieselbe, so bekommen wir ihn nach dem Eindampfen als ein weißes, feinkörniges Salz von saurem Geschmack, das früher unter dem Namen Kremor-tartari als Hausmittel viel gebraucht wurde.

2. Wir erhitzen Weinstein auf einem Stück Blech, er verkohlt;, laugen wir den schwarzen Rückstand ans, so erhalten wir ein weißes Salz, die Pottasche: der Wein st ein enthält also Kalium. Wird Weinstein mit Pottaschelösung geschüttelt, so entweicht unter Aufbrausen Kohlendioxyd, und er löst sich auf: er ist also ein saures Salz, und zwar das saure w e i n s a u r e Kalium. Die Säure

selbst, die Weinsäure oder Weinsteinsäure, läßt sich leicht ans ihm in großen, wasserhellen Kristallen herstellen. Sie löst sich leicht in Wasser auf und findet vermischt mit Natriumbikarbonat, aus dem sie die Kohlensäure austreibt, Anwendung zu Brausepulver, Brauselimonade u. dergl. <vergl. § 116).

Äpfelsäure, Zitronensäure, Oxalsäure.

§ 206.    1. Durchschneiden wir einen frischen Apfel mit einem

blanken Stahlmesser, so färbt sich die Schnittfläche schwarz. Es hat sich das Eisensalz einer in dem Apfel vorhandenen Säure, der Äpfelsäure, gebildet. Diese findet sich auch in vielen anderen Früchten, z. B. Vogelbeeren, Stachelbeeren, Johannisbeeren und Kirschen teils frei, teils als saures Salz.

2.    Im Safte der Zitronen und vieler anderen sauren Früchte ist die Zitronensäure enthalten, die sich in klaren, durchsichtigen Kristallen gewinnen läßt und bei der Bereitung mancher Speisen statt des Essigs gebraucht wird. Wasser, in dem etwas Zitronensäure und Zucker aufgelöst ist, bildet ein beliebtes Erfrischungsmittel.

3.    Zum Entfernen von Tinten- und Rostflecken ans weißer Wäsche benutzt man häufig das (giftige!) Kleesalz, das in dem Safte des Sauerklees (tatein. Oxalis) und vieler Anipferarteu enthalten ist. Dieses ist ein Salz der Oxalsäure oder Klee säure, und zwar saures oxal-saures Kalium. Die Salze dieser Säure, die Oxalate, finden

»sich in sehr vielen Pflanzen, so z. B. das Calciumoxalat. Die Oxalsäure selbst, die in wasserhelleu Kristallen hergestellt wird, findet Anwendung in der Färberei.

Gerbsäure.

§ 207. 1. Werden getrocknete Galläpfel zerstoßen und mit Wasser ausgelaugt, so erhält man eine blaugelbe Flüssigkeit, in der die Gerbsäure enthalten ist. Gießt man etwas von dieser Flüssigkeit in eine dünne Eisenchloridlösung, so entsteht ein blauschwarzer Niederschlag von gerbsaurem Eisen, der im Sonnenlichte und bei Anwesenheit von bleichenden Stoffen, wie Chlor, sich sehr beständig zeigt. Versetzt man diesen Niederschlag mit Gummilösung, so erhält man die Tinte (Gallustinte; vergl. § 68).

2. Der herbe Geschmack mancher unreifen Früchte rührt von Gerbsäure her, die überhaupt im Pflauzenreiche eine weite Verbreitung be-

sitzt und in besonders großer Menge in Eichen und in Nadelhölzern enthalten ist. Aus dem Galläpfelauszug kann sie als hellgelbes, in Wasser leicht lösliches Pulver, das auch unter dem Namen Tannin bekannt ist, gewonnen werden.    >

3. Äußerst wichtig ist die Gerbsäure in der Gerberei. Sie besitzt die Eigenschaft, tierische Haut, die durch Eintrocknen steif wird und in feuchtem Zustande leicht verwest, in einen außerordentlich dauerhaften Stoff, das Leder, zu verwandeln. Man benutzt dazu hauptsächlich die Borke von Fichten und Eichen, die zu Lohe gemahlen wird. In diese packt man die von den Haaren befreiten Häute ein, übergießt sie mit Wasser und läßt sie so Monate, oft Jahre lang liegen, bis die Gerbsäure die Häute vollständig durchtränkt und zu Leder umgewandelt hat.

Formeln und Ergänzungen: Alkoholreihe.

§ 208.    1. Die chemische Formel Fes Holzgeistes ist CH₄ 0 oder

CHg OH, die des Weingeistes C₂ H₆ 0 oder C₂H₅OH; beide Formeln unterscheiden sich durch die Atomgruppe CH₂. Addiert man diese Gruppe fortlaufend weiter, so erhält man eine Reihe von Formeln, CH₃ OH, Ca Hä OH, C.₅ H, OH, C₄ Hfl OH, C₅ Hu OH, C₆ H₁₃ OH, C₇ H,₃0H usw., die alle Stoffe darstellen, deren chemische Zusammensetzung und Eigenschaften denen des gewöhnlichen Alkohols (Weingeistes) ähnlich sind. Sie werden daher sämtlich Alkohole und ihre Reihe die Alkohol -reihe genannt.

2. Vergleichen wir die Formeln dieser Reihe mit denen der Metallhydroxyde, z. B. Na OH und K 0 H, so können wir die Alkohole als die Hydroxyde der Atomgruppen C H₃, C₂ Hs, C₃ H₇, C₄ Hfl, C₅ H C₆ H₁₃, C, H₁₅ usw. bezeichnen. Diese Gruppen, die den Metallen entsprechen, heißen die Radikale der Alkohole. Da nun die Atomgruppe CH₃ alsMethyl, C₂ H₅ als Äthyl bezeichnet wird, so führt der Holzgeist auch den Namen Methylalkohol, der Weingeist den Namen Äthylalkohol. Der nächste in der Reihe ist der Propylalkohol C₃ H₇ OH, dann folgen der Butyl alkohol C₄ H„ OH, der Amyl -alkohol C₅ Hn OH (der einen Hauptbestandteil des Fuselöls bildet, das bei der Spiritusbrennerei als Verunreinigung des Spiritus entsteht), der Hexy l alkohol C₆ H₎₃ OH, der Heptyl alkohol C₇ H₁₅ OH¹) usw.

3. Jeder der genannten Alkohole enthält die Atomgruppe OH, die als die Hydroxylgruppe bezeichnet wird und natürlich, da der Sauerstoff zweiwertig und der Wasserstoff einwertig ist, nur eine Wertigkeit besitzt. Da die Alkohole sämtlich gesättigte Verbindungen darstellen, so haben wir uns die Alkoholradikale ebenfalls als einwertige Atomgruppen vorzustellen. Die erwähnten Alkohole werden demgemäß als einwertige Alkohole bezeichnet.

§ 209. Wie die Metalle mit dem Sauerstoff die Metalloxyde bilden, so bestehen auch Verbindungen der Alkoholradikale mit dem Sauerstoff; das sind die Äther, die aus je 2 Radikalen mit einem Sauerstoffatom bestehen. Das Methyloxyd ist der (bei gewöhnlicher Temperatur gasförmige) Methyläther (C H₃)₂ 0, das Äthyl-oxyd ist der Äthyläthcr (C₂ H₆)₂ 0 usw., jedem Alkohol entspricht ein Äther. Es gibt auch Äther, die zwei verschiedenartige Alkoholradikale enthalten, die sogen, gemischten Äther, wie z. B. der Methyl-Äthyl-Äther (C Hg) (C₂ H.) 0.

§ 210. 1. Wenn wir die Formeln der Ameisensäure, C0₂ Ha, und der Essigsäure, C₂ H₄ 0₂, miteinander vergleichen, so machen wir dieselbe Beobachtung wie bei den Alkoholen, die Essigsäure enthält die Atomgruppe C H₂ mehr. Durch jedesmalige Hinzufüguug dieser Gruppe erhalten wir eine Reihe von Formeln, die uns die schon früher (§ 204) erwähnten Säuren (und zwar Fettsäuren) wiedergeben, so z. B. die Propionsäure C₃ Hg 0₂, die Buttersäure 0₄ H₃ 0₂, die Baldriansäure C₅H₁₀O₂ usw. In dieselbe Reihe gehören auch die Palmitinsäure Cj₆H₃₂ 0₂ und die Stearinsäure C₁₈ H₃₆ 0₂.

2. Wir haben früher (§ 201) erfahren, daß der Alkohol (Äthylalkohol) durch Oxydation in Essigsäure und Wasser umgewandelt wird; der Vorgang wird dargestellt durch die Gleichung:

C₂ H₅ ÖH + 2 0 = C₂ H₄ 0₂ + H₂ 0.

Dementsprechend erfolgt die Oxydation des Holzgeistes zu Ameisensäure (§ 204) nach der Gleichung:

C H₃ 0 H -f 2 0 = C H₂ 0₂ + H, 0.

Ähnliche Gleichungen ergeben sich für die Oxydation der übrigen Alkohole.

Säuren und Salze (Ester).

§ 211. In einem Becherglase erwärmen wir gepulverten Bleizucker mit wenig Alkohol und einigen Tropfen konzentrierter Schwefelsäure. Aus der Flüssigkeit steigen angenehm riechende Dämpfe auf.

Der hier in Dampfform auftretende Stoff ist der sogenannte Essigäther (bergt § 212), der durch Destillation als klare Flüssigkeit vom spez. Gew. 0,9 erhalten werden kann. In Wasser löst er sich schwer, in Alkohol leicht; durch Einwirkung von Wasserdampf wird er in Essigsäure und Alkohol zerlegt. Er besitzt einen erfrischenden Geruch und wird in der Medizin, besonders aber bei der Herstellung des rauchlosen Pulvers gebraucht.

§212. Wie die Metallsalze dadurch entstehen, daß der Wasserstoff der Säuren durch Metalle vertreten wird, so bilden sich aus den anorganischen sowie organischen Säuren ähnliche Verbindungen, wenn man ihren Wasserstoff durch Alkoholradikale ersetzt. Diese salzartigen Verbindungen nennen wir Ester. So erhält man z. B. das Methyl-und das Äthylchlorid (oder Salzsäuremethyl- bezw. -äthylester), das Äthylnitrat (Salpetersäureäthylester) usw.

Ersetzt man in der Essigsäure C₂ H₄ 0₂ ein Wasserstossatom durch das Radikal C₂ Hä, so entsteht das Äthylacetat oder der Essigsäureäthyl-estcr (C₂ H₅) C₂ H₃ 0₂, der fälschlich als E s s i g ä t h e r bezeichnet wird (vergl. § 204).

Die künstliche Runiessenz ist der Ameisensäureäthylester (C₂ H₅) C H 0₂. Auch die sogenannten Fruchtäther, wie das Apfelöl, das Birnöl u. a., sind Ester, ebenso die flüchtigen Stoffe, welche die „Blume" der Weine bilden.

§ 213. 1. Wenn wir die Formel der Essigsäure in der Forni C Hg GOO H schreiben, so sehen wir, daß das Methylradikal C H₃ mit der Atomgruppe C 00 H verbunden ist. Letztere ist für alle organischen Säuren charakteristisch und wird als die Karboxylgruppe bezeichnet; in ihr sind zwei Wertigkeiten des Kohlenstoffatoms durch ein Sauerstoffatom und die dritte durch eine Hydroxylgruppe gebunden, während die vierte frei geblieben ist. Organische Säuren, die eine Karboxylgruppe enthalten, heißen einbasische Säuren, dahin gehören außer der Essigsäure auch die Ameisensäure und die übrigen Fettsäuren sowie die Milchsäure.

2. Von den in § 206 genannten Säuren sind die Oxalsäure, die Äpfelsäure, die Weinsäure z w e i b a s i s ch, da sie je zwei Karboxyl-gruppen enthalten; die Zitronensäure, die drei derartige Gruppen besitzt, ist dreibasisch.

Levin und Briecke, Chemie.

3. Bei der Salz- bezw. Esterbildung wird stets der Wasser-stvff der Karboxylgruppen durch Metalle bezw. Alkoholradikale ersetzt. Demgemäß ist die Formel des Bleiacetats (CH₃ C00)₂ Pb, die des Essigsäureäthylesters C H₃ COO (C₂ Hs) zu schreiben.

XX Fette und öle.

Zusammensetzung der Fette.

§ 214. Als Arzneimittel gegen rauhe (aufgesprungene) und wunde Haut benutzt man häufig das Glyzerin, eine färb- und geruchlose, sirupartige Flüssigkeit von süßem Geschmack. Die heilende Wirkung des Glyzerins beruht auf seiner Eigenschaft, aus der Lust Wasser anzuziehen, wodurch es die Haut geschmeidig macht. Wegen dieser wichtigen Eigenschaft findet es mannigfaltige Verwendung, z. B. um Leder, Garn usw. feucht und geschmeidig zu erhalten. In Wasser und Alkohol löst es sich in jedem Verhältnis, in Äther dagegen nicht. Für viele Stoffe, z. B. Bleioxyd und Kupfervitriol, dient es als Lösungsmittel.

§ 215. Wir haben früher gesehen, daß das Glyzerin bei der Seifen-vereitung als Nebenerzeugnis in der Unterlauge (vergl. § 117) entsteht. Daraus schließen wir, daß es ein Bestandteil der zur Herstellung der Seife gebrauchten Fette und Öle sein muß, aus denen es durch die Einwirkung der Kali- und Natronlauge ausgeschieden wurde. Setzen wir Fette längere Zeit der Luft aus, so zersetzen sie sich allmählich unter Wasieraufnahme zu Glyzerin und Fettsäuren. Die am häufigsten in den Fetten vorkommenden Säuren sind die Stearin-, Palmitin-und Ö l s ä u r e. Nun ist das Glyzerin chemisch als ein Alkohol anzusehen, und zwar als ein dreiwertiger Alkohol von der Formel C₃ H₈ 03 oder C₃ Hs (OH)s. Demgemäß sind die Fette die G l y z e r i n e st e r der Fettsäuren bezw. Mischungen derselben, so das Palmitin der Glyzerinester der Palmitinsäure, das Stearin der Glyzerinester der Stearinsäure, das Olein der Glyzerinester der Ölsäure.

Das Glyzerin bildet nicht nur mit organischen, sondern auch mit anorganischen Säuren Ester, so mit der Salpetersäure den Salpetersä u r e - G l y z e ri n e st e r, das sogenannte Nitroglyzerin (vergl. § 127).

Eigenschaften und Arten der Fette.

§ 216.    1. Wir erhitzen etwas Schweineschmalz in einem Becher

glase, in das wir ein Thermometer gestellt haben, und beobachten, daß das Schmalz bei 30° flüssig wird. Butter schmilzt bei 35°, Palmöl bei 45°. Die meisten Fette sind sehr leicht schmelzbar. Viele Fette, z. B. die meisten Öle, wie Mohnöl, Rüböl, Olivenöl, sind bei gewöhnlicher Temperatur flüssig.

2.    „Fett schwimmt oben" ist ein bekanntes Sprichwort, dessen Wahrheit wir leicht beweisen können, wenn wir in einer Flasche etwas Mohnöl mit Wasser tüchtig schütteln; nach kurzer Zeit sammelt sich das Öl auf der Oberfläche des Wassers. Die Öle sowie die meisten festen Fette sind leichter als das Wasser.

3.    In Wasser sind die Fette unlöslich, dagegen lösen sie sich in Äther und Benzin, die deshalb zum Entfernen von Fettflecken aus Kleidungsstücken benutzt werden.

§ 217.    1. Man kann feste, weiche und flüssige Fette

unterscheiden. Zu der ersten Gruppe gehören der Rinder- und Hammeltalg, zu der zweiten die Butter, das Schmalz, die Kokosnußbutter (aus dem Kern der Kokosnuß), das Palmin oder Palm fett (aus dem Fruchtfleisch und den Kernen der Ölpalme).

Flüssige Fette (Öle) sind das Knochenöl, der Lebertran (aus der Leber des Dorsches und Kabliaus), der Tran der Wale und Seehunde, das Olivenöl, Buchöl, Mohnöl, Rüböl, Erdnußöl, Leinöl, Rizinusöl.

2. Die Butter besteht hauptsächlich aus Stearin, Palmitin und Olein; daneben enthält sie noch andere Fettarten, die sich leichter als die eben genannten zersetzen und dadurch das Ranzigwerden der Butter verursachen. Auch die festen Fette, wie Rinder- und Hammeltalg, enthalten vorzugsweise Stearin und Palmitin, jedoch nur wenig Olein. Wenn man frischen Rindertalg nmschmelzt und ihn bei 24° teilweise erstarren läßt, so zerfällt er in einen festen und einen flüssigen Anteil. Der letztere wird abgepreßt und zu Kunstbutter oder Margarine verarbeitet, indem man ihn mit Sesam öl, einem leichtflüssigen Pflanzenfett, mischt und das Gemenge nebst dem gleichen Gewicht Milch in einer Buttermaschine schlägt, bis es der natürlichen Butter ähnlich wird.

§ 218.    1. Für den Körper der lebenden Wesen sind die Fette

und Öle von großer Bedeutung. In den Pflanzen entstehen sie aus

Kohlendioxyd und Wasser und dienen als Reservestoffe zur Bildung von Stärke, Zucker und Zellulose. Wichtig sind sie zur Unterhaltung der Atmung im Tier- und Pflanzenkörper. Vielen Tieren, z. B. den in kalten Gegenden lebenden Walen, Wallrossen u. a. dient das unter der Haut abgelagerte Fett als Wärmeschutz.

2. Die Verwendung der Fette ist äußerst mannigfaltig. Sie dienen als Nahrungsmittel, als Leuchtmaterial (z. B. Rüböl), als Schmiermittel (z. B. Knochenöl), zur Herstellung von Firnis (Leinöl), von Öl- und Druckfarben; sie bilden die Rohstoffe zur Bereitung der Seife, der Stearinkerzen, des Glyzerins.

Verseifung der Fette.

§ 219. Wir haben früher (§ 117) gesehen, daß eine (schwächere) Basis durch eine andere (stärkere) aus einem Salze ausgetrieben werden kann. Kochen wir Sodalösung mit Ätzkalk, so entstehen Calciumkarbonat und Ätznatron. Ebenso sind die Alkalien (Ätzkali und Ätznatron) imstande, aus den Fetten, die doch auch salzartige Verbindungen sind, die Basis, nämlich das Glyzerin, auszutreiben und mit den Fettsäuren Alkalisalze zu bilden. Diesen Vorgang nennt man die Verseifung der Fette. Die Seifen sind demnach fettsaures Kalium bezw. Natrium.

XXI. Kohlenwasserstoffe.

Petroleum.

§ 220.    1. An vielen Stellen der Erdoberfläche quillt eine

braune, ölige Flüssigkeit aus dem Boden hervor, die sich leicht entzünden läßt und mit heller Flamme brennbar ist. Diese Flüssigkeit ist das rohe Petroleum oder Erdöl, das in großer Menge im Osten der Vereinigten Staaten von Nordamerika (z. B. Pennsylvanien) und bei Baku am Kaspischen Meere, in geringerer Menge in Galizien, Rumänien und Deutschland (z. B. Wietze bei Celle) gewonnen wird.

2. Mit dem Petroleum entströmen dem Erdboden brennbare Gase (heilige Feuer von Baku), die an Ort und Stelle zur Beleuchtung und

Heizung benutzt werden. Diese Gase sind Kohlenwasser st o f f e, vor allem Sumpf- oder Grubengas (vergl. § 114); sie sind auch in dem rohen Erdöl gelöst und lassen sich durch Destillation schon unter 40° aus ihm gewinnen.

3. Bei fortgesetzter Destillation (über 40°) scheiden sich aus dem Rohpetroleum mancherlei wichtige Bestandteile ab, wie Petroleumäther oder Gasolin, ferner Benzin, Paraffin, Vaseline sowie vor allem das Leuchtpetroleum. Aus den Rückständen werden Schmieröle hergestellt.

§ 221.    1. Bei der trockenen Destillation mancher Braunkohlen

entweichen brennbare Gase (ähnlich den Steinkohlengasen) und eine teerartige Flüssigkeit, der Braunkohlenteer, während der zum Heizen der „Gruden" verwendbare Grudekoks als Rückstand hinterbleibt.

2.    Aus dem Braunkohleuteer lassen sich durch fortgesetzte Destillation nach und nach Benzin, Solaröl („deutsches Petroleum") und Paraffin (zu Kerzen verwendbar) gewinnen; die Rückstände werden zu Schmier-mitteln (Maschinenöl, Wagenschmiere) verarbeitet.

3.    Angesichts dieser Ähnlichkeit in der Zusammensetzung des Petroleums und der Destillationsprodukte der Braunkohlen müssen wir annehmen, daß das Petroleum, ähnlich wie die Kohlen, durch Vermoderung von Lebewesen innerhalb der Erde entstanden ist. Wahrscheinlich ist es das Ergebnis einer langsamen Zersetzung fettreicher tierischer Stoffe.

§ 222. Als ein Oxydationsprodukt der Erdöle wird der Asphalt angesehen, ein fester, schwarzer, harzähnlicher Stoff. Er findet sich in großer Menge am Toten Meer und auf der Insel Trinidad; in kleineren Mengen, mit verschiedenen Gesteinen (besonders Kalk) vermischt, in Deutschland (Limmer und Ahlem bei Hannover), in der Schweiz und auf Sizilien. Man gebraucht ihn zu Straßenpflaster, in reinem Zustande auch zur Herstellung von Lacken (Asphaltlack).

Kohlenwasierstoffreihen.

§ 223. Im Rohpetroleum ist eine große Zahl von Kohlenwasserstoffen enthalten, deren chemische Formeln, ähnlich wie die der Alkohole (vergl. § 208) und die der Fettsäuren (vergl. § 210), bei richtiger Zusammenstellung eine aufsteigende Reihe bilden, in welcher je zwei benachbarte Glieder die Differenz CHä aufweisen. In diese Reihe gehören: das Sumpfgas oder M e t ha n OH),, dasAethan C₂H₆, ba§ Propan

C₃ Hg, das Butan C₄H]0, das Pentan C₅H₁₂, das Hexan CgH₁₄, das Heptan C₇H₁₆ usw.

Die Verbindungen dieser Reihe nennt man die Grenzkohlenwasserstoffe, weil sie hinsichlich der Höhe ihres Wasserstoffgehaltes die oberste Grenze erreichen.

§ 224.    1. Neben den Grenzkohlenwasserstoffen finden sich im

Petroleum auch noch Kohlenwasserstoffe anderer Reihen, wie z. B. das Äthylen und das Acetylen. Das erstere bildet einen wesentlichen Bestandteil des Leuchtgases, dessen Leuchtkraft es zum Teil dadurch bedingt, daß es in der Glühhitze in Kohlenstoff und Sumpfgas bezw. Wasserstoff zerfällt; der Kohlenstoff wird in der Flamme glühend.

2. Das Acetylen ist ein in neuerer Zeit zur Beleuchtung viel gebrauchtes Gas. Es entsteht, wenn man Calciumkarbid, einen Stoff, der durch Glühen von Calciumoxyd mit Kohle im elektrischen Ofen dargestellt wird, mit Wasser übergießt. Das Acetylen brennt mit stark leuchtender und rußender Flamme.

Kohlenwasserstoffe und Alkohole.

§ 225. 1. Zwischen Kohlenwasserstoffen und Alkoholen läßt sich leicht in folgender Weise ein Zusammenhang herstellen. Wenn man im Sumpfgas oder Methan, CH₄, ein Wasserstoffatom durch die Hydroxylgruppe OH ersetzt, so erhält man den Methylalkohol CH₃(OH); aus dem Äthan, 0z Hg, leitet sich in derselben Weise der Äthylalkohol, C₂H₅ (OH), ab usw.

2. Dasselbe gilt für die Kohlenwasserstoffe anderer Reihen. So ist in dem Steinkohlenteer ein flüssiger, stark riechender Kohlenwasserstoff enthalten, das Benzol, C₆ H₆, das auch im Leuchtgase in Dampfform vorhanden ist und dessen Leuchtkraft mit bedingt. Der von ihm abgeleitete Alkohol ist die Karbolsäure, C₆H₅(OH), die in farblosen Kristallen bei der Destillation des Steinkohlenteers gewonnen und in stark verdünnter wässeriger Lösung als antiseptisches Wundwasser benutzt wird. — Durch Einwirkung von konzentrierter Schwefelsäure und Salpetersäure auf Karbolsäure entsteht Pikrinsäure, die zur Herstellung von Sprengstoffen sowie zum Gelbfärben von Seide und Wolle Verwendung findet.

Anhang: Erzeugnisse des Steinkohlenteers.

§ 226. Der schon mehrfach genannte Steinkohlenteer ist auch der Rohstoff für die Gewinnung der Anilinfarben, des Naphthalins, des Alizarins, des Indigos und zahlreicher Heilmittel.

1.    Von den Anilinfarben wollen wir besonders erwähnen das Fuchsin, das als erster derartiger Farbstoff (1859) technisch hergestellt wurde, ferner das Rosanilin, das Methylviolett, das Anilinblau und das zur Bereitung der roten Tinte dienende Eosin.

2.    Das Naphthalin, ein weißer, in dünnen Blättchen kristallisierender Stoff von durchdringendem Geruch, dient als Mittel gegen Motten und wird in sehr großer Menge in der Farbenindustrie gebraucht.

3. Das Alizarin, ein schöner roter Farbstoff, den man früher nur aus der Krappwurzel gewann, wird seit 1871 technisch hergestellt, wodurch der Anbau des Krapps (Frankreich, Schweiz) vollständig unterdrückt wurde.

4. Der Indigo, ein schon im Altertum sehr geschätzter blauer Farbstoff, wurde früher in großer Menge durch einen Gärungsprozeß hauptsächlich aus der zur Familie der Schmetterlingsblüter gehörigen, in Ostindien einheimischen Indigopflanze, Indigofera tinctoria, gewonnen. Da jedoch seit 1898 der Indigo von einigen deutschen Fabriken auf künstlichem Wege aus Teerprodukten hergestellt wird, so ist die Gewinnung des natürlichen Indigos bedeutend zurückgegangen, und ihr Aufhören ist nur eine Frage der Zeit.

XXII. Harze.

Terpentin.

§ 227. 1. Aus den Stämmen der Nadelbäume fließt ein dicker, stark riechender Stoff, der an der Luft hart wird; man nennt ihn gewöhnlich Harz. Unter dem Namen Terpentin kommt er in den Handel und wird zur Bereitung von Firnissen und Lacken sowie zur Herstellung von Pech gebraucht.

2. Wenn wir etwas Terpentin mit Wasser in einer Retorte erhitzen und die entstehenden Dämpfe in einer gekühlten Vorlage auffangen (Fig. 82), so sammelt sich auf dem Wasser in der Vorlage ein durchsichtiges, klares Ol an, das denselben Geruch besitzt wie das natürliche

Terpentin. Dieses Öl ist das Terpentinöl. Der in der Retorte zurückbleibende feste Rückstand ist das Kolophonium oder Geigenharz.

Demnach ist das natürliche Terpentin eine Auflösung von Harz in Terpentinöl.

Figur 82.

3. Das Terpentinöl löst sich in Wasser so gut wie gar nicht, dagegen leicht in Alkohol und Äther. In der alkoholischen oder ätherischen Lösung dient es als Lösungsmittel für Schwefel, Fette, Harze und Kautschuk. Man benutzt es daher zur Bereitung von Firnis, Lack und Ölfarben.

4. Das Terpentinöl verbrennt mit stark rußender Flamme; die Ursache ist sein großer Gehalt an Kohlenstoff. Außerdem enthält es nur noch Wasserstoff; es ist ein Gemisch mehrerer Kohlenwasserstoffe, die man Terpene nennt.

Ätherische Öle; Kampfer; Balsame.

§ 228. 1. In sehr vielen Pflanzen, besonders in den Dolden- und Lippenblütern, sind die Terpene mit leicht flüchtigen Stoffen gemengt und bilden mit ihnen die sogenannten flüchtigen oder ätherischen Öle, wie z. B. das Rosenöl, das Nelkenöl, das Kümmelöl, das Fenchelöl, das Pfefferminzöl, das Lavendelöl u. a.

2. Alle ätherischen Öle besitzen einen starken Geruch, weil sie schon bei gewöhnlicher Temperatur verdunsten. Sie fetten das Papier nicht und lassen sich leicht entzünden. Den Gewürzen verleihen sie ihren eigentümlichen Geruch und Geschmack. Sie finden mannigfaltige Verwendung in der Medizin, zur Herstellung von Duftstoffen, wohlriechender Seife sowie von Likören.

§ 229.    1. Ein ätherisches Öl in fester Form ist der Kampfer,

der int Holze des in Ostasien einheimischen Kampferstrauches enthalten ist. Man gewinnt den Kampfer, indem man das in Stücke zerschnittene Holz mit Wasser destilliert und den rohen Kampfer durch Sublimation reinigt. Der reine Kampfer, eine weiße, durchscheinende, ziemlich weiche, aber zugleich zähe Masse von durchdringendem Geruch, löst sich in Alkohol

2. Verwandte Stoffe sind die Balsame, wie z. B. der Weihrauch, ein aus dem Stamm des Weihrauchbaumes (Arabien) fließendes Gummiharz, das schon im Altertum zum Räuchern benutzt wurde, die Myrrhe, das Gummiharz des Myrrhenbaumes (Arabien), mit dem die alten Ägypter die Leichen einbalsamierten, und das heute noch zu allerlei Heilmitteln (Myrrholin, Myrrhentinktur) verwandt wird.

und Äther, jedoch nicht in Wasser und brennt mit leuchtender Flamme. Er wird besonders zur Herstellung des Zelluloids (vergl. § 184) gebraucht.

Kautschuk, Guttapercha; Schellack.

§ 230.    1. Aus dem Milchsäfte verschiedener indischer Feigen-

und südamerikanischer Wolfsmilcharten gewinnt man den Kautschuk, indem man in die Rinde dieser Bäume Einschnitte macht, den herausfließenden Milchsaft in Tongefäßen auffängt und ihn entweder längere Zeit an der Luft stehen läßt oder der Einwirkung der Sonnenwärme oder eines gelinden Feuers aussetzt. Dabei scheidet sich der bisher in dem Safte in Gestalt von kleinen Kügelchen enthaltene Kautschuk als eine weiche, klebrige Masse auf der Oberfläche der Flüssigkeit ab.

2.    Der Kautschuk ist brennbar, seine Flamme leuchtet hell und scheidet viel Ruß ab: er ist ein fester Kohlenwasserstoff.

3.    Bringt man Kautschuk in eine Mischung von Alkohol und Schwefelkohlenstoff, so wird er locker und quillt auf und kann in diesem Zustande leicht mit Schwefel durchknetet werden. Er heißt dann vulkanisierter Kautschuk, ist sehr elastisch und wird zu Schläuchen, Gummischuhen, wasserdichten Mänteln und Mützen, Radreifen, Radiergummi u. dgl. verarbeitet.

4.    Setzt man dem Kautschuk viel Schwefel zu, so verwandelt er sich in eine feste hornartige Masse, Hartgummi oder Ebonit genannt, die elastisch und sehr hart ist, sich polieren läßt und infolgedessen zu Kämmen, elektrischen Apparaten (Elektrophor) und anderen Gegenständen verarbeitet wird.

5. Ein dem Kautschuk ähnlicher, aber festerer, nicht elastischer Stoff ist die Guttapercha, die besonders zur Isolierung elektrischer Leitnngs-drähte, vor allem der unterseeischen Kabel verwandt wird. Man gewinnt diesen Stoff aus dem Safte des Guttaperchabaumes in Hinterindien.

§ 231. Eins der wichtigsten Harze ist der Schellack, der in einigen ostindischen Feigenarten enthalten ist und durch den Stich der an diesen

Pflanzen lebenden Schellacklaus aus der Rinde ausfließt. Er ist von brauner Farbe, durchscheinend und leicht schmelzbar. Mit Terpentin und Mineralfarben, besonders Zinnober, zusammengeschmolzen bildet er den feineren Siegellack. In Alkohol ist er leicht löslich und wird in solcher Lösung als Firnis und als Tischlerpolitur gebraucht.

Bernstein.

§ 232. 1. Zu den Harzen gehört auch der Bernstein, der an der Nord- und Ostseeküste, besonders aber an der Küste des Samlandes nördlich von Königsberg gefunden wird. Dort ist er in der sogenannten blauen Erde, einer aus Sand und Ton bestehenden Erdschicht, enthalten und wird teils durch Ausgraben, teils durch „Fischen" gewonnen. Die blaue Erde setzt sich auch im Meeresboden fort und wird häufig durch Stürme aufgewühlt, infolgedessen werden durch die Wellen Bernsteinstücke an die Küste geworfen.

2.    Von den Bäumen, aus denen der Bernstein stammt, hat man bisher keine Spur gefunden; sehr wahrscheinlich waren es Nadelbäume, die ihn hervorbrachten. Er schließt häufig kleine Insekten (Fliegen, Mücken) ein, die gut erhalten sind und jedenfalls bei seinem Hervortreten aus der Rinde von ihm umflossen wurden. Auch Einschlüsse von Pflanzenteilen hat man in ihm gefunden.

3.    Der Bernstein ist von gelber oder gelbbrauner Farbe, hart und glänzend. Beim Zerschlagen zerspringt er leicht und zeigt muschelartige Bruchflächen. Wird er auf etwa 290° erhitzt, so schmilzt er. Geschmolzenen Bernstein kann man leicht in Alkohol und Terpentin auflösen; auf diese Weise gewinnt man einen guten Firnis (Bernsteinlack). Durch Reiben wird er elektrisch; von seinem griechischen Namen Elektron ist das Wort Elektrizität abgeleitet. Die besseren Stücke werden zu Schmucksachen (z. B. Perlen), Zigarrenspitzen u. a. verarbeitet.

XXIII. Eiweißstoffe.

Vogeleier.

§ 233.    1. In einem Hühnerei unterscheiden wir innerhalb der

harten, porösen Kalkschale zwei Hauptbestandteile, eine von einer pergamentartigen Haut umschlossene farblose, schleimige Flüssigkeit, das

§ 234.    1. Wenn wir trockenes Eiweiß in einem Probierröhrchen

Eiweiß, und den gleichfalls von einer besonderen Haut umgebenen flüssigen, gelben Eidotter.

2.    Sondern wir das Eiweiß von dem Dotter ab und trocknen es, so schrumpft es unter bedeutender Wasserabgabe auf etwa lls seines früheren Gewichtes zusammen und bildet nun einen festen Stoff.

3.    In einem Probiergläschen erhitzen wir trockenes Eiweiß mit Wasser, dem wir etwas Kochsalz zugesetzt haben; das Eiweiß löst sich schon unter 60° in dem Wasser auf. Bei weiterem Erhitzen jedoch, etwa bei 70—80°, scheidet es sich als ein dichter, flockiger Niederschlag ab. Man bezeichnet das Eiweiß in diesem Zustande als geronnen. — Auch durch Einwirkung einiger Säuren (z. B. Salpetersäure) wird das im Wasser gelöste Eiweiß ausgefällt.

4.    Das abgeschiedene Eiweiß trennen wir durch Filtrieren von der Flüssigkeit, bringen eine kleine Menge davon auf ein Platinblech und halten dieses in eine Gasflamme. Das Eiweiß verbrennt und entwickelt dabei denselben unangenehmen Geruch wie verbrannte Haare oder Federn.

erhitzen, so setzt sich an dem oberen, kühleren Ende des Röhrchens ein dünner Beschlag von Wasser an. Hängen wir in das Röhrchen einen Streifen rotes Lackmuspapier, so wird dieser blau gefärbt. Es hat sich aus dem Eiweiß ein alkalisch reagierender Stoff abgeschieden, der als Ammoniak nachgewiesen wird. Ein Streifen Bleipapier, d. h. in Bleizuckerlösung getauchtes Filtrierpapier, der in das Gläschen hineingehalten wird, nimmt durch die Einwirkung von freiwerdendem Schwefelwasserstoff eine schwarze Farbe an. Erhitzen wir das Eiweiß weiter, so bleibt schließlich eine schwarze Masse übrig, die sich als Kohle erweist.

Demnach besteht das Eiweiß aus Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel.

2. Der bei der Verbrennung von Eiweiß auftretende Brandgeruch bildet ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal desselben gegenüber den Kohlehydraten, die ohne diesen unangenehmen Geruch verbrennen. Er beruht auf dem Vorhandensein von Stickstoff, der ein wichtiger Bestandteil der meisten tierischen Stoffe (z. B. auch der Haare und Federn) ist, und wird durch die bei der Verbrennung entstehenden Stickstoffverbindungen hervorgerufen (Unterscheidung von Baumwolle und tierischer Wolle!). ^

§ 235.    1. Wir bringen etwas Eidotter in kochendes Wasser

und beobachten, daß er sofort gerinnt. Daraus schließen wir, daß er Eiweiß enthält. Die Schwärzung eines mit Eidotter in Berührung gebrachten silbernen Löffels beweist uns, daß das Eigelb schwefelhaltig ist; es bildet sich auf der Oberfläche des Löffels eine Schicht von Schwefelsilber. Daher sollte man solche Löffel zum Essen der Eier nicht benutzen.

2. Wir zerreiben etwas getrockneten Eidotter zu Pulver und übergießen dieses in einem Gläschen mit Alkohol. Der Eidotter entfärbt sich allmählich, während der Alkohol gelb wird. Wickeln wir getrockneten Eidotter in Papier, so zeigen sich alsbald int Papier Fettflecke. Der durch Alkohol ausgezogene gelbe Bestandteil ist ein Fett, das Eieröl, das dem Dotter die gelbe Farbe gibt.

Blut.

§ 236. Das Blut besteht aus einer farblosen Flüssigkeit, in der zahlreiche kleine, scheibenförmige, rotgefärbte Körperchen, die roten

Blutkörperchen (Fig.83)schwim-Die letzteren bestehen aus der Verbindung einer eigentümlichen Eiweißart mit einem roten, eisenhaltigen Farbstoff, dem Hämoglobin, das die wichtige Eigenschaft besitzt, sich in den Lungen locker mit Sauerstoff zu verbinden, diesen durch die Arterien allen Körperteilen zuzuführen und dort wieder abzugeben.

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Im lebenden Körper (bei einer Temperatur von 37°) ist das Blut flüssig. Beim Erkalten gerinnt es aber und zerfällt in eine wässerige Flüssigkeit, das Blutwasser, und einen festen Stoff, den Blut-kuchen, der die roten Blutkörperchen einschließt und aus einem besonderen eiweißartigen Stoffe von gelber Farbe, dem Fibrin, besteht. Auch wenn Blut aus einer Wunde tritt, scheidet sich das Fibrin aus und schließt dadurch die Wunde. Das Blutwasser ist eine gelbliche, alkalisch reagierende Flüssigkeit, die Eiweiß sowie einige Salze und Fette in Lösung enthält.

Figur 83.

Fleisch.

§ 237.    1. Wir übergießen in einem Becherglase fein gehacktes

mageres Fleisch (Muskelfleisch) mit Wasser und lassen es darin einige Zeit stehen. Das Wasser färbt sich alsdann rot durch das in dem Fleische enthaltene Blut. Wir filtrieren die Flüssigkeit und kochen sie; es bildet sich ein flockiger Niederschlag, den wir durch Verbrennen auf dem Platinblech an dem eigentümlichen Gerüche als Eiweiß erkennen. Die eiweißhaltige Flüssigkeit ist der Fleisch fast, der das Fleisch vollständig durchdringt.

2.    Nehmen wir den Fleischrückstand von dem Filtrierpapier und kochen ihn mit Wasser längere Zeit (einige Stunden), so erhalten wir eine dicke Flüssigkeit, die bei der Abkühlung eine gallertartige Masse bildet; sie besteht im wesentlichen aus Leim, der in chemischer Beziehung auch zu den Eiweißstoffen gehört.

3.    Entfernen wir den Leim, so bleibt eine feste, faserige Masse zurück, die mit dem Blutfaserstoff, dem Fibrin, große Ähnlichkeit besitzt und als Muskelfaserstoff oder Muskelfibrin bezeichnet wird. Sie ist der Hauptbestandteil der Muskelfasern, während der Leim aus den die Fasern umgebenden Häuten gebildet wird.

4.    Der Leim wird in großer Menge durch längeres Kochen von Knochen, Knorpeln, Sehnen und Häuten mit Wasser dargestellt. Er ist in heißem Wasser löslich, erstarrt beim Erkalten zu einer Gallerte und wird zur Herstellung von Leimfarben, als Tischlerleim und in dünnen, glasartigen Stücken als Gelatine verwandt.

Milch.

§ 238. 1. Lassen wir frische Milch eine Zeit lang ruhig stehen, so scheidet sich auf ihrer Oberfläche die Sahne oder der Rahm ab, der aus vielen kleinen, in der Milch schwebenden Fettkügelchen entsteht (Fig. 84) und bekanntlich zu Butter verarbeitet wird. Die Milch ist demnach keine einheitliche Flüssigkeit, wir nennen sie eine Emulsion.

Ihre weiße Farbe verdankt sie der „totalen Reflexion" der Lichtstrahlen an den Butterkügelchen.

2. Nach Entfernung des Rahmes erhalten wir die Magermilch, die so genannt wird, weil sie nur noch sehr wenig Fett enthält; sie besitzt eine bläuliche Farbe. Ein eingetauchter Streifen von rotem Lackmuspapier färbt sich allmählich blau, sie reagiert demnach schwach alkalisch.

Setzen wir dieser abgerahmten Milch einige Tropfen verdünnter Salzsäure zu, so gerinnt sie, man sagt, „sie wird dick". Aus der Milch hat

sich ein vorher in ihr gelöster Stoff abgeschieden, der Käse st off oder das Kasein; dieses ist die Masse, aus der man durch einen langsamen Zersetzungsvorgang den Käse entstehen läßt. Das Kasein ist ein eiweißähnlicher Stoff, der, wie wir gesehen haben, durch Einwirkung von Säuren gerinnt. Das Gerinnen dieses Käsestoffes tritt bekanntlich auch ein, wenn die Milch durch die Wirkung der Milchsäure, die aus dem in ihr enthaltenen Milchzucker entsteht, „sauer wird".

Trennen wir nun das Kasein durch Filtrieren von der Flüssigkeit und tauchen wieder rotes Lackmuspapier hinein, so färbt sich dieses nicht mehr blau. Wir müssen daraus schließen, daß die vorhin beobachtete alkalische Reaktion dem Kasein zukommt.

3. Die filtrierte durchsichtige, grünliche Flüssigkeit, die Molke, besteht zum größten Teile (fast 90 °/₀) aus Wasser. Kochen wir sie, so zeigt sich ein feiner, flockiger Niederschlag von Eiweiß.

Beim Kochen frischer Milch bildet sich auf der Oberfläche eine feine Haut. Verbrennen wir diese (Überlaufen der kochenden Milch), so entwickelt sich der bekannte Geruch von verbranntem Eiweiß. Die feine Haut besteht nämlich aus Eiweiß, das in der Milch gelöst war.

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Figur 84.

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so

Pflanzeneiweiß.

§ 239. 1. In einem Becherglase rühren wir gemahlene Erbsen oder Bohnen mit Wasser an und lassen die Mischung einige Stunden an einem warmen Orte stehen. Filtrieren wir die über der abgesetzten Stärke stehende Flüssigkeit und kochen sie hierauf, so scheiden sich weiße

Flocken ab, die beim Erhitzen auf Platinblech den bekannten Brandgeruch erzeugen. Die Hülsenfrüchte enthalten also etwas Eiweiß.

2.    Eine zerriebene Kartoffel drücken wir in einem Leinwandläppchen kräftig aus und filtrieren nach dem Absetzen der Stärke den ausgeflossenen Saft, der sich allmählich rötlich färbt. Kochen wir diesen Saft, so entsteht ein flockiger Niederschlag, den wir als Eiweiß nachweisen können.

3.    In ähnlicher Weise können wir auch in den Getreidekörnern Eiweiß nachweisen. Dieses Eiweiß sowie dasjenige der Hülsenfrüchte und Kartoffelknollen besitzt gleiche Eigenschaften und vielleicht auch gleiche chemische Zusammensetzung wie das Eiweiß der Vogeleier, des Fleischsaftes und der Milch. Diese Eiweißstosfe, die in Wasser löslich sind und beim Kochen gerinnen, werden als Albumine bezeichnet.

§ 240. Im Pflanzenreiche kommt ein dem Blut- und Muskelfibrin sehr ähnlicher Stoff vor, den wir durch folgenden Versuch leicht gewinnen können. Wir zerdrücken Weizen- oder Roggenkörner in einem Mörser, rühren die Masse mit Wasser zu einem Brei an, den wir in einem Leinwandläppchen mit Wasser solange durchkneten, bis dieses keine Trübung mehr zeigt. Auf dem Läppchen bleibt eine klebrige, gelblich weiße oder graue Masse zurück, die beim Verbrennen auf dem Platinblech sich als ein Eiweißstoff erweist. Diese Masse ist der Kleber, derjenige Stoff, der dem Brotteig seine Zähigkeit und dem mit Wasser angerührten Mehl seine Fähigkeit gibt, Papier, Leinwand und ähnliche Stoffe zu kleben (Mehlkleister).

Kochen wir den Kleber in Alkohol, so scheidet sich ein faseriger Stoff, das Pflanze n fibrin, ab, während ein zweiter Bestandteil, der Pflanzenleim, sich löst.

Diejenigen Eiweißstoffe, die wir als F i b r i n e bezeichnen, besitzen die gemeinsame Eigenschaft, daß sie in Wasser unlöslich sind.

§ 241. Nachdem wir im Pflanzenreiche Albumin und Fibrin nachgewiesen haben, können wir vermuten, daß auch vielleicht ein dem Kasein ähnlicher Stoff in manchen Pflanzen vorhanden ist. Wenn wir in der bekannten Weise aus Erbsen oder Bohnen die Stärke und das Eiweiß (Albumin) abgeschieden haben, setzen wir zu der abfiltrierten Flüssigkeit einige Tropfen einer verdünnten Säure. Alsbald gerinnt die Flüssig-feit aufs neue, es scheidet sich aus ihr ein Stoff ab, der mit dem Kasein der Milch die größte Ähnlichkeit hat, und den wir als Pflanzenkasein bezeichnen.

Die Kaseine haben die Eigenschaft, durch Säuren zum Gerinnen gebracht zu werden.

Vorkommen und Bedeutung der Eiweißstoffe.

§ 242. 1. In den Pflanzen kommen die Eiweißstoffe im allgemeinen ziemlich spärlich vor. Sie werden aus den in den Blättern gebildeten Kohlehydraten und den von den Wurzeln aufgenommenen Nitraten gebildet und kommen hauptsächlich in den Samen zur Ablagerung, wo sie als Nährstoffe für die junge Keimpflanze dienen. Manche Samen, die sehr viel Eiweiß enthalten, wie die Getreidekörner und Hülsenfrüchte, sind für uns äußerst wichtige Nahrungsmittel.

Im Körper der Menschen und Tiere finden sich dagegen Eiweißstoffe in großer Ausdehnung. Vor allem bilden sie hier einen unentbehrlichen Bestandteil des Protoplasmas der Zellen. Wird das Protoplasma, der Träger des Lebens, durch die Lebenstätigkeit verbraucht, so muß Ersatz geschafft werden, und den bieten die Eiweißstoffe, die wir in unserer täglichen Nahrung als unentbehrliche Bestandteile in Form von Fleisch, Eiern und Milch zu uns nehmen.

2. Wenn wir die mannigfaltigen Nahrungsmittel der Menschen und Tiere auf ihre Bestandteile untersuchen, so finden wir im wesentlichen nur die drei Gruppen: Kohlehydrate, Fette und Eiweiß flösse. Die beiden ersteren können bis zu einem gewissen Grade durch Eiweißstoffe ersetzt werden, dagegen nie die letzteren durch Fette und Kohlehydrate. Demnach ist der Wert eines Nahrungsmittels in erster Linie von seinem Gehalt an Eiweißstoffen abhängig.

XXIV. Zusammenstellung und Einteilung der Grundstoffe.

§ 243. Nachstehende Tabelle gibt eine Übersicht über alle Grundstoffe, von denen die wesentlichsten Eigenschaften, insbesondere die Atomgewichte, bis jetzt mit Sicherheit ermittelt werden konnten. Die Namen der wichtigeren Elemente sind an dem beigefügten * zu erkennen.

Nr. Deutscher Name

Lat. oder griech. Name

Zeichen

Atom

gewicht

Wertigkeit

1—1 I—I

*Aluminium Aluminium *Antimon    Stibium

Argon *Arsen *Baryum Beryllium *Blei *Bor *Brom

*Calcium    Calcium

Cäsium

Argon

Arsenicum

Baryum

Beryllium

Plumbum

Boron

Bromum

Al

27

III

Sb

As

Ba

Be

Pb

Br

Ca

120

III u. V

40

75

137

207

11

80

40

III u. V

II

II

II u. IV

III

II

Cer

*Chlor

*Chrom

*Eisen

Erbium

*Fluor

Gadolinium

Gallium

Germanium

*Gold

Helium

Indium

^Iridium

Caesium

Cerium

Chlorum

Chromium

Ferrum

Erbium

Fluor

Gadolinium

Gallium

Germanium

Aurum

Helium

Indium

Iridium

Cs

Ce

CI

Cr

Fe

Er

Gd

Ga

Ge

Au

He

In

Ir

133

140

35,5

52

56

166

19

156

70

72,5

197

^ CO T—I CJi

III u. IV

II, III u. VI II u. III

♦-o I—I

III

IV

111. III

I, II III

Nr. Deutscher Name

Lat. oder griech. Name

Zeichen

Atom

gewicht

Wertigkeit

25    *Jod

26    Kadmium

27    *Kalium 28! *Kobalt

Jo dum Cadmium Kalium Cobaltum

291 "Kohlenstoff Carboneum

30    Krypton

31    "Kupfer

32    Lanthan

33    Lithium

34    "Magnesium Magnesium

35    "Mangan

36    Molybdän Molybdaenum

37    "Natrium

Krypton

Cuprum

Lanthanium

Lithium

Manganium

Natrium

127

112

39

59

12

82

63,6

139

24,4

55

96

23

H-1

II u. III

IV

Lu. II

III

II

II, III, IV, VI u. VII II—VI

38    Neodym

39    Neon

40    "Nickel

41    Niob

42    Osmium

43    Palladium

44    "Phosphor 45; "Platin 461 Praseodym

47    "Quecksilber

48    Rhodium

49    Rubidium

50    Ruthenium

51    Samarium

52    "Sauerstoff

53    "Schwefel

54    Selen Silber

56    "Silicium

57    Skandium

58    "Stickstoff

59    "Strontium

55

I Neodymium Neon Niccolum Niobium Osmium Palladium Phosphorus Platina

Praseodymium

Hydrargyrum

Rhodium

Rubidium

Ruthenium

Samarium

Oxygenium

Sulfur

Selenium

Argentum

Silicium

Scandium

Nitrogenium

Strontium

144

III

20

58,7

94

191

106

31

195

140,5

200

103

85,4

102

150

16

32

79

108

28,4

44

14

88

II    u. III

III    u. V

IV

II    u. IV

III    u. V II u. IV

III

I u. II

III

IV

III

II

II

II

IV

III

III u. V

II

Nr. Deutscher Name

! Lat. oder griech. Name

| Zeichen

Atom

gewicht

Wertigkeit

“d ■<! «kJ    «kJ «kJ «<J 02) 02 02» 02 02) 02 02 02 02 02'

Tantal

Tellur

Terbium

Thallium

Thorium

Thulium

Titan

Uran

Vanadin

*    Wasserstoff

*    Wismut Wolfram Xenon Atterbium Attrium

Zink

*Zinn

Zirkon

Tantalum

Tellurium

Terbium

Thallium

Thorium

Thulium

Titanium

Uranium

Vanadium

Hydrogenium

Bismutum

Wolframium

Xenon

Ytterbium

Yttrium

Zincum

Stannum

Zirconium

183

III u. V

128

160

204

233

171

48

239

51

209

184

128

173

89

65,4

119

91

I u. III

IV

IV

IV u. VI III u. V

III u. V

VI

III

III

II

II u. IV

IV

§ 244. Die Grundstoffe werden eingeteilt in Metalle und Nicht-metalle oder Metalloide. Die Metalle sind feste, schwere, undurchsichtige Stoffe, die sich durch lebhaften Glanz auszeichnen und sowohl Wärme als Elektrizität gut leiten. Den Nichtmetallen fehlen gemeinsame Kennzeichen, denn sie weisen in ihren sämtlichen Eigenschaften die größte Mannigfaltigkeit auf. Zu den Metallen gehören 58, zu den Nichtmetallen nur 19 Grundstoffe.

Die Nichtmetalle zerfallen in folgende Gruppen:

I    die einwertigen: *Wasserstoff, *Chlor, *Brom, *Jod und *Fluor;

II    die zweiwertigen: *Sauerstoff, *Schwefel, Selen und Tellur;

III    die drei- und fünfwertigen: *Stickstoff, *PhosPhor und *Arsen;

IV    die vierwertigen: *Kohlenstoff und *Silicium nebst dem dreiwertigen *Bor;

V    die nicht verbindungsfähigen: Argon, Helium, Neon, Krypton und Xenon.

Bei den Metallen unterscheidet man:

A.    Leichtmetalle (spez. Gew. < 4),

I    die einwertigen Alkalimetalle: "Kalium, Rubidium, Cäsium, "Natrium und Lithium;

II    die zweiwertigen Erdalkalimetalle: *Calcium, "Strontium *Baryum, "Magnesium und Beryllium;

III    die dreiwertigen Erdmetalle: *Aluminium und viele unwichtige.

B.    Schwermetalle (spez. Gew. > 4),

IV    die Eisengruppe: *Eisen, "Nickel, "Kobalt und "Mangan; "Chrom, Molybdän, Wolfram und Uran; — "Zink und Kadmium;

V    die Kupfergruppe: "Kupfer, *Quecksilber, "Silber, "Blei und Thallium;

VI die übrigen Metalle,

a)    unedle: "Antimon, "Wismut, "Zinn usw.;-

b)    edle: "Gold, "Platin usw.

142.

169.

Abraumsalze 86.

Acetylen lb6.

Achat 115.

Achtflächner 51, 57, 127. Ackererde 101,113,120,138. Affinität 28.

Alabaster 73.

Alaun 18, 19, 124, 125. Älaunschieser 125.

Algen 23.

Alizarin 166, 167. Alkalisalze 164.

Alkohol 149—155.

Alkohole 159. Alkoholradikale 159. Alkoholreihe 159.

Allotrope Modifikationen

HO.

Allotropie 110.

Aluminium 35, 54, 55, 123 —126, 132. Aluminiumacetat 156. Aluminiumbronze 132. Alnminiumhydroxyd 123,

124.

Aluminiumoxyd 123. Aluminiumsilikat 123, 12 Aluminiumsulfat 123, 12 Amalgame 132. Ameisensäure 156. Ameisensäureäthylester 161. Amethyst 115.

Ammoniak 91, 105—107, 121, 171.

Ammoniakalaun 124. Ammoniakflüssigkeit 106, 107.

Ammoniakgas 90,106-108. Ammon iunt 107. Ammoniumhydroxyd 107. Ammoniumkarbonate 108. Ammoniumnitrat 108. Ammoniumsalze 107, 108. Ammoniumsulfat 108, 109. Ammoniumverbindungen 137.

Amorphes Silicium 116. Amylalkohol 159.

Analyse 27.

Anhydrit 73.

Anilinblau 167. Anilinfarben 91, 151, 166,

167.

Anlaufen der Metalle 8, 47, 130.

Anthrazit 81.

Antimon 4,8,9,33,54,131. Antimonasche 4. Antimonoxyd 8.

Apatit 113.

Apfelöl 161.

Äpfelsäure 158.

Appretieren (Appretur) 141,

Arabisches Gummi 142. Aragonit 84.

Argentum 126.

Argon 12.

Arrak 152.

Arzneimittel 62,86,91,108, 125, 156, 162, 166, 168,

Asche 3, 8, 93, 137. Aschenbestandteile der Pflanzen 137.

Asphalt 165.

Asphaltlack 165. Assimilation 133, 140 Äthan 165.

Äther 153, 160.

Ätherische Öle 95, 168. Äthyl 159.

Äthylacetat 161. Äthylalkohol 159, 166. Äthyläther 160. Äthylchlorid 161.

Äthylen 166.

Äthylnitrat 161.

Äthyloxyd 160.

Atmosphäre 1, 12.

Atmung 2, 9, 10, 15, 77, 133—135, 164.

Atome 39, 40.

Atomgewicht 40. Atomgruppe 159—161. Ätzen des Glases 118, 119. Ätzkali 96.

Ätzkalk 74.

Ätznatron 3, 69, 164. Ausschließung der Phosphate 113.

Ausschließung des Tones 122.

Augit 116.

Aurum 126.

Ausdehnung der Luft 2. Ausdehnung des Wassers beim Gefrieren 17. Ausgeatmete Luft 77. Auslaugung der Asche 93. Avogadros Hypothese 40.

Bäckerei 109, 152, 153. Bakterien (s. auch Bazillen und Spaltpilze) 36, 106, 137, 154.

Bakterienknöllchen 137. Baldriansäure 160. Balsame 169.

Baryt 75.

Barytwasser 76, 78. Baryumhydroxyd 76. Baryumkarbonat 79, 86. Baryumsulfat 75. Baryumverbindungen 75. Basis 69, 71, 72. Basisbildendes Metall 124. Basische Reaktion 71,74,106. Basisches Kupferkarbonat 156.

Basisches Salz 156. Baumwollatlas 142. Baumwolle 102, 142, 143. Bazillen (s. auch Bakterien und Spaltpilze) 22, 23. Beimengungen des Wassers 17.

Beize 125, 156.

Benzin 3, 165.

Benzol 166.

Bergkristall 115. Berkefeld-Filter 23. Berliner Blau 55. Bernstein 170.

Bernsteinlack 170.

Beschlag (Wasser) 14. Bessemer-Birne 60.

Bestandteile der Luft 12,13. Betrachtung der Natur 15. Bier 152.

Bierhefe 149, 151. Bierwürze 152.

Bildung von Nitraten 101. Bildung von Wasser 26. Bimsstein 48.

Bindekraft der Atome 43. Birnöl 161.

Bittersalz 49.

Bitterwasser 86. Blattaluminium 123. Blattgold 34.

Blattgrün 62.

Blättriges Gefüge 75. Blaue Erde 170. Blaufärbung der Stärke 141. Blauholz 22, 125.

Blei 4, 8, 9, 21, 53, 54, 63, 127, 131.

Bleiacetat 155, 156, 162. Bleiasche 4.

Bleibaum 21.

Bleichen 36, 47. Bleichmittel 35,36,47,126. Bleiessig 156.

Bleigehalt der Glasur 122,

Chlorgas 32, 36, 55. Chlorkalium 96.

Chlorkalk 36, 74. Chlorkupfer 43. Chlormagnesium 35, 42, 86, 96.

Chlormangan 43. Chlornatrium (s. auch Kochsalz) 70, 71,74,101,128. Chlorophyll 133,135—137. Chlorquecksilber 43. Chlorsaures Kalium 6. Chlorsilber 128, 129. Chlorum 38.

Chlorwaffer 35. Chlorwasserstoff (f. auch Salzsäure) 34, 35, 43, 74. Chlorzink 35, 42. Chrysopras 115. Cyankaliumlösung 128.

Daniellscher Hahn 28. Davysche Sicherheitslampe

92.

127.

156.

Denaturierter Spiritus 151. Derbe Massen 45. Desinfizieren 36, 47. Desinfektionsmittel 36, 47, 98. 117.

Bleiglanz 51, 63, 127.

Bleiglas 122.

Bleiglätte 4, 155.

Bleikammern 49.

Bleioxyd 8, 122, 127, 155, Calciumsilikat 117, 124.

156.

137.

Bleipapier 171.

Bleisilikat 118.

Bleisuperoxyd 114.

Bleiwaffer 156.

Bleiweiß 156.

Bleizucker 21, 53, 155,171. Chemische Formel 38. Blitzlicht 86.

Blume der Weine 161.

Blut 172.

Blutfibrin 172.

Blutgefäße 9.

Blutkuchen 172.

Blutlaugensalz 55.

Blutstein 57.

Blutwaffer 172.

Bonbonzucker 146.

Boujsingnault 137.

Branntwein 152.

Brauneisenstein 57.

Brauner Glaskopf 57.

Braunkohle 8, 89, 165.

Braunkohlenteer 165.

Carboneum 43.

Carnallit 64, 96. Cer 93.

Chemie 15, 16.

84.

94.

Doppelverbindungen 124, I 125.

Dornstein 65.

Dreibasische Säure 112,161.

44,55,108,123,177-180. Dreiwertiger Stickstoff 108.

Braunstein 6, 32, 43, 114,

122.

Brauselimonade 158.

Brausepulver 94, 158.

Brennen des Gipses 73.

Brennen des Kalkes 84.

Brennen der Tones 58,121,

122.

Brennstoffe 87 — 90, 151,

165.

Bromkalium 128.

Bromsilber 128, 129.

Bronze 131.

Brot 152, 153.

Brunnenwasser 17,21,22,77.

Buchöl 163.

Bunsenlcher Brenner 92.

Butan 166.

Butter 163.

Buttersäure 157, 160.

Butylalkohol 159.

Calamiten 89.

Calcium 74, 75, 120, 137.

Calciumhydroxyd 71, 74, Dehnbarkeit der Edelmetalle 75, 85.

Calciumkarbid 166.

Calciumkarbonat 78, 83—

85, 94, 102, 118, 164.

Calciumnitrat 100, 102.

: Calciumoxalat 158.

Calciumoxyd 74, 75, 84. Destillation 19, 45, 165.

; Calciumphosphat 113,137. Destilliertes Wasser 19—21.

Dextrin 141, 148. Calciumsulfat 74, 75, 113, Diamant 81.

Diastase 145, 152. Diatomeen 23, 115.

Dichte der Luft 1.

Dichte des Wassers 16. Dichter Brauneisenstein 57. Dichter Kalkstein 84. Chemische Verbindung 8, I Dichter Magnesit 85.

11, 12.    Dichter Roteisenstein 57.

Chemische Verwandtschaft    Dimagnesiumphosphat 112.

28, 34, 61.    Dinatriumphosphat 112.

Chemischer Vorgang 15,16. I Dolomit 85.

Chemisches Gleichgewicht 61. Doppelbrechung des Lichtes Chilisalpeter 98, 101.

: Chlor 32—36, 43, 44, 67, Doppeltkohlensaures Natron 70, 71, 137.

Chloraluminium 35, 123.

Chlorammonium 105, 107,

108.

Chlorbaryum 76.

Chlorcalcium 14,    74, 75,77.    Dreiwertige Grundstoffe 43,

Chloreisen 52, 55.

Chlorentwickelung 33, 43.

58.

140.

Druckerei 125, 141. Drummondsches Kalklicht 29.

Duftstoffe 168.

Düngemittel 96, 99, 108, 113, 138.

Dynamit 102.

Ebonit 169.

Edelmetalle 127, 180. Edelsteine 81, 123.

Eidotter 171, 172.

Eieröl 172.

Einbasische Säure 72, 161. Einpökeln des Fleisches 98. Einteilung der Grundstoffe

179.

Einwertige Alkohole 160. Einwertige Grundstoffe 43, 44, 177—180.

Eis 16, 17, 23.

Eisen 4, 5, 7—9, 11, 12, 49—52, 54—60, 123. Eisenasche 4, 5, 7, 10. Eisenchlorid 55, 63. Eisenchlorür 55, 56. Eisenerze 57, 58, 61. Eisengehalt der Nahrungsmittel 62.

Eisengehalt der Pflanzen 62, 137.

Eisengehalt des Blutes 62,

172.

Eisengehalt des Tones 122. Eisengewinnung 58, 61. Eisenglanz 57. Eisenhydroxyd 57, 58, 120. Eisenkies 50, 61.

Eisenoxyd 8, 55—58, 69. Eisenoxyde 56, 60. Eisenoxydhydrat 57. Eisenoxydul 55, 62. Eisenoxyduloxyd 56. Eisenpillen 62.

Eisenspat 61.

Eisensulfat 49.

Eisenvitriol 49, 55, 63. Eisessig 155.

Eiweiß 137, 171—176. Eiweißstoffe 136, 137, 147, 170—176.

Elektrische Zersetzung 23,24,

32,    67, 71, 86, 123. Elemente 9.

Emulsion 173. Entfärbungsmittel 21, 22,

33,    35, 36, 46, 47, 126.

Entphosphorung des Eisens

113.

Entwickeln (Photographie)

129.

Eosin 167.

Erde 9.

Erdfälle 73.

Erdiger Brauneisenstein 57,

Erdiger Roteisenstein 57. Erdnußöl 163.

Erdöl 164, 165.

Erdrinde 9. Erfrischungsmittel 158. Erhaltung der Masse 37. Erhaltung des Gewichtes 37. Ernährung d. Pflanzen 101, 132—139, 148. Erstarrungskristalle 46. Erzeugnisse der Assimilation

Erzeugnisse des Steinkohlenteers 166, 167.

Essig 30, 36, 154. Essigäther 161.

Essigmutter 154.

Essigpilz 154.

Essigsäure 154—157. Essigsäureäthylester 161,

162.

Essigsaure Salze 155, 156. EssigsaureTonerde 125,156. Essigsaures Aluminium 156. Essigsaures Blei 155. Essigsaures Kupfer 156. Ester 161.

Fällung 21.

Fällungsmittel 21. Färberei 55,108,125,156. Farbholzbrühe 22, 125. Farblack 125.

Farbstoffe 33, 55, 58, 125, 128,156,164,166—168. Färbung der Boden- und Felsarten 57, 120. Färbung der Flamme 67, 68, 94, 96, 99, 117. Farin 148.

Farne 89.

Faule Eier 52. Fäulniserreger 36.

Feldspat 29,116,119—121. Fenchelöl 168.

Fensterglas 118.

Ferrum 55.

Feste Fette 163.

Feste Kohlensäure 79, 80. Fester Kohlenwasserstoff 169. Feste Phosvhorsäure 112. Feste Stoffe im Wasser 17. Feste Verhältnisse 37.

Fette 95, 162—164, 176. Fettsäuren 157, 162. Fettsaures Kalium 164. Fettsaures Natrium 164. Feuchte Luft 14. Feuchtwerden des Kochsalzes 86.

Feuer 9.

Feuerbrücke 59. Feuererzeugung 45, 114. Feuerfester Ton 59, 90. Feuerlust 9.

Feuerstein 115.

Fibrin 172, 175.

Filter 22.

Filtrieren 22.

Filtrierpapier 22, 142. Firnis 164, 167, 168, 170. Fixieren (Photograph.) 129. Flachs 143.

Flamme 92, 93.

Fleisch 173.

Fleffchsast 173.

Flüchtige Die 168.

Fluor 119.

Fluorcalcium 119. Fluoreszenz 118. Fluorsilicium 119. Fluorwasserstoff 119. Flüssige Fette 163.

Flüssige Kieselsäure 117. Flüssige Kohlensäure 79. Flüssiger Phosphorwasser-j stoff 111.

Flüssiges. Wasser 16. Flußsäure 119.

Flußspat 118.

Flußwasser 16, 20, 77. Freiwerdender Wasserstoff 63, 105 Frischen 59.

Fruchtäther 161. Fruchtzucker 145—148. Fuchsin 167. Fünfeckszwölsflächner 50. Fünfwertige Grundstoffe 108, 177—179. Fünfwertiger Stickstoff 108. Fuselöl 159.

Galläpfelauszug 159. Galläpfeltinktur 55.

155.

164.

130.

Gallertartige Kieselsäure 117, 122.

Gallustinte 158.

Galvanische Batterie 24. Gärung 149, 152, 153. Gasförmige Stoffe 1, 3, 17, 32.

Gasglühlicht 93.

Gasofen 10.

Gasolin 165.

Gasometer 6, 7, 28. Gaswasser 91, 108.

Gebläse 2, 58.

Gebrannte Magnesia 4,85. Gebrannter Gips 73, 74. Gebrannter Kalk 21,74, 84. Gebrannter Ton 121. Gebrannter Zucker 146. Gediegenes Eisen 61. Gediegenes Gold 127. Gediegenes Platin 128. Gediegenes Silber 127. Gefrieren d. Quecksilbers 80. Gefrieren d. Wassers 16,17. Geigenharz 168.

Geistige Getränke 151, 152. Gelatine 129, 173.

Gelber Phosphor 109, 114. Gelbes Blutlaugensalz 55. Gelbfärbung der Flamme 67, 68, 94, 117. Gelöschter Kalk 74, 84. Gemeiner Quarz 115. Gemenge 11, 12.

Gemischte Äther 160. Gerberei 125, 159. Gerbsäure 158, 159. Gerbsaures Eisen 158. Geronnenes Eiweiß 171. Gerstenmalz 152. Gerstenzucker 146. Gesättigte Lösung 18, 19. Gesetz der Erhaltung der Masse 37.

Gesetz der festen Verhältnisse 37.

Gesetz der vielfachen Verhältnisse 56. Gesundbrunnen 18.

Gewicht 37.

Gewicht der Kohlensäure 78. Gewicht der Luft 2. Gewicht des Stickstoffs 11. Gewichtsverlust 3. Gewichtszunahme bei der Verbrennung 3, 5. Gewinnung d. Eisens 58,61.

Gewinnung des Essigs 154,

Gewinnung des Goldes 128. Gewinnung des Kochsalzes 64, 65.

Gewinnung d. Leuchtgas. 90. Gewinnung des Natronglases 118.

Gewinnung d. Schwefels 46. Gewinnung der Schwefelsäure 49, 61.

Gewinnung des Silbers 127. Gewitterregen 101. Gichtgase 83.

Gips 17, 30, 65, 72—76. Glas 117, 118. Glasbereitung 118. Glaskopf 57.

Glasofen 117, 118.

Glasur 121, 122, 156. Glaubersalz 72, 125. Gleichgewicht 61.

Gleichung 38.

Gletschereis 16.

Glimmer 116, 124. Glyzerin 52, 95, 102, 162,

Glyzerinester der Fettsäuren

162.

Gneis 119.

Gold 101,126,127,130,131. Goldbad 129.

Goldchlorid 130. Goldchlorwasserstoffsäure

Goldgewinnung 128. Goldlegierungen 131. Goldlösung 129, 130. Gradierwerk 65.

Granat 116, 124.

Granit 119.

Graphit 33, 81.

Graupeln 20.

Grenzkohlenwasserstoffe 166. Grubengas 43, 91, 92,165. Grudekoks 165.

Grundstoffe 9, 37. Grundwasser 16, 22. Grünspan 156.

Guano 113.

Gummi 142, 148. Gummilösung 114. Gußeisen 54, 59. Guttapercha 169.

Hagel 20.

Halbedelsteine 57, 115.

Hammeltalg 163. Hammerschlag 56. Hämoglobin 172.

Hanf 143.

Härte des Wassers 20, 73. Hartes Quecksilber 80. Hartgummi 169.

Harz 167, 168.

Hefe 149.

Hefepilz 151.

Heilmittel 62, 86, 91, 108, 125, 156, 162, 166, 168, 169.

Heizkraft der Flamme 93. Heizstoffe 81, 83, 165. Heptan 166.

Heptylalkohol 159.

Hexan 166.

Hexylalkohol 159. Hirschhornsalz 108.

Hitze d. Knallgasflamme 29. Hitze der Wasserstoffflamme ' 27.

Hochofen 58, 83. Hochofenkohle 59.

Höhe der Atmosphäre 1. Höhlenbildung 73, 78. Höllenstein 128, 129. Höllensteinlösung 21, 129. Holz 3, 87, 89, 91, 143. Holzessig 87, 155.

Holzgeist 151.

Holzkohle 8r 59,81,87,88,98. Holzstoff 142.

Holzteer 87.

Hornblende 116. Hufeisenmagnet 5. Hydrargyrum 38. Hydrogenium 38. Hydroxyde 71. Hydroxylgruppe 160, 166. Hypothese von Avogadro 40.

Imprägnieren 117.

Indigo 166, 167. Jndigolösung 32, 35, 36. Inkrustationen 18. Invertzucker 147. Isländischer Doppelspat 84. Jod 141.

Jodkalium 128, 141. Jodsilber 128.

Jodtinktur 141.

Kadmium 131.

Kainit 64, 96.

Ä alialaun 124, 125.

108.

166.

134.

Kalifeldspat 124.

Kaliglas 87, 118. Kaliglimmer 124.

Kalilauge (s. auch Kaliumhydroxyd) 95, 96. Kalisalpeter 98—100, 104. Kalisalze 64.

Kaliseife 95.

Kalium 94—96, 99, 131,

137.

Kaliumchlorat 86. Kaliumhydroxyd (s. auch Kalilauge) 71, 94—96. Kaliumkarbouat 94. Kaliümnitrat 100, 102. Kaliumphosphat 112. Kaliumsilikat 116. Kaliumsulfat 96. Kaliwasserglas 117.

Kalk 17,20,21,30,101,120. Kalkbrennen 74, 84. Kalkfeldspat 124.

Kalklicht 29.

Kalkspat 83-85.

Kalkstein 84, 85.

Kalkwaffer 21, 74, 76, 77, 94, 113.

Kältemischung 74. Kalzinierte Soda 94, 97. Kampfer 143, 168. Kandiszucker 146.

Kaolin 120, 121, 125. Karamel 146.

Karbolsäure 91, 166. Karbonate des Ammoniums

Karboxylgruppe 161. Karneol 115.

Kartoffelstärke 140, 141. Käse 174.

Kasein 174, 176.

Käsestoff 174.

Kautschuk 168, 169. Keimung 134, 145. Kernseife 95.

Kesselstein 17, 30, 78.

$ie<= 22.

Kieselgur 23,102,115,116. Kieselsäure 116, 117, 119, 122, 138.

Kieselsaure Salze 120. Kieselsaure Tonerde 122. KieselsauresAluminium123. Kieselschieser 115. Kirschbranntwein 152. Kleber 175.

Klebmittel 141, 142, 175.

Kleesalz 158.

Kleesäure 158.

Kleister 140, 141, 175.

Knallgas 25, 28, 29.

Knallgasgebläse 29

Knochenkohle 22, 81.

Knochenöl 163.

Kochsalz (f. auch Chlornatrium) 30, 31, 64—67, 69, 70, 71, 86, 95, 96.

Kognak 152.

Kohle 3,58—60,81,82,171.

Kohlegehalt der Eisenarten 59, 60.

Kohlehydrate 148, 176.

Kohlendioxyd (s.auch Kohlensäure) 82—85, 94, 116, 149, 156.

Kohleudunst 82.

Kohlenmeiler 88.

Kohlenoxyd 82, 83.

Kohlensäure (f. auch Kohlendioxyd) 9, 12, 15, 18, 76—82, 120, 124.

Kohlensäure - Anhydrid (s. auch Kohlendioxyd und Kohlensäure) 82, 124, 132—136.

Kohlensäuregehalt der Luft 15, 77.

Kohlensaures Baryum 78.

Kohlensaures Calcium 78.

Kohlenstaub 92.

Kohlenstoff 43, 44, 80, 81, 83, 89, 93,132,134,171.

Kohlenwasserstoffe 90—92, 165.

Kohlenwasserstoffreihen 165,

Kokosnußbutter 163. Kokosöl 95, 157.

Koks 58, 90.

Kollodium 143. Kolophonium 125, 168. Komposthaufen 101. Königswasser 116, 130. Konstanter Apparat 27. Konzentration der einwirkenden Stoffe 61. Körperwärme 9.

Korund 123. Krankheitserreger 36. Kreide 29, 84.

Kreislauf des Kohlenstoffs

Kreislauf des Wassers 20. Kremortartari 157.

Kristalle 19,45,46,49—51, 57, 65,66, 72,73, 75, 79, 84, 85, 94, 96, 102, 107, 112,114—116,118,123, 124, 127, 146, 166, 167. Kristallform 66.

Kristallglas 118. Kristallinischer Zucker 146. Kristallisierter Zucker 146. Kristalls siertesSilicium 116. Kühlosen 118.

Kümmelöl 168.

Kunstbutter 163.

Kupfer 21, 28, 34, 41, 48,

49,    50, 51, 60, 101, 102, 129, 132, 137, 156.

Kupferacetat 156. Kupferhydroxyd 156. Kupferkarbouat 156. Kupferkies 51.

Kupfernitrat 101. Kupferoxyd 27, 28, 41, 42,

50,    156.

Kupfersulfat 49, 50, 53. Kupfervitriol 18, 21, 49.

Lack 165, 167, 168, 170. Lackfarben 125.

Lackmus 30,32,69,70,72,81. Lackmuslösung 32,35,69,70. Lackmuspapier 31, 33. Langsame Oxydation 8. Lapis Lazuli 125. Lasurstein 125.

Laubhölzer 89.

Lavendelöl 168.

Lebenslust 9.

Lebertran 163.

Leder 159.

Legierung 131.

Lehm 120, 122. Leichtmetalle 180.

Leim 114, 125, 173. Leimen des Papieres 125. Leimfarben 173. Leinenfasern 143.

Leinöl 163.

Lepidodendren 89. Letterumetall 131. -Leuchtgas 34, 82, 90—93, 108, 166.

Leuchtkraft der Flamme 92. Leuchtpetroleum 165. Leuchtstoffe 81, 157, 163 —166.

Lichtentwickelung 8, 35, 98. Liebig 137.

Nadelhölzer 89.

Nährstoffe der Pflanzen 108, 113, 132—139. Mangansuperoxyd(s.Braun- Nahrungsmittel 141, 143, stein) 32, 43, 44.    146, 149, 164, 176.

Margarine 163.    Naphtalin 166, 167.

Marienglas 73.    Natrium 67—70, 99, 124,

Marmor 77, 84.    125, 131, 137.

179.

174.

112.

Liebigscher Kühler 19. Lignin 142.

Liköre 168.

Lockere Tone 75.

Lohe 159.

Löschen des gebrannten Kalkes 21, 74.

Löslichkeit 18.

Löslichkeit der Seife 95. Löslichkeit des Calciumkarbonats 78.

Löslichkeit des Gipses 73. Löslichkeit des Kochsalzes 67. Löslichkeit des Phosphors 109.

Löslichkeit unter Druck 77. Lösungsmittel 18, 46, 109, 116, 123, 128, 142, 150, 151, 153, 162, 168. Lötmittel 108.

Luft 1, 2, 9, 11—15, 77. Luftdruck 2.

Luftheizung 14.

Lüftung der Zimmer 19. Luftwasser 20.

Luftzug 1.

Lungenbläschen 9.

Magermilch 173. Magnalium 132.

Magnesia 4, 85. Magnesiagllmmer 124. Magnesit 85.

Magnesitspat 85. Magnesium 4, 8, 9, 15,35, 41, 42, 49, 55, 80, 86, 112, 116, 132, 137. Magnesiumasche 4, 8. Magnesiumkarbonat 85, 86. Magnesiumoxyd 8, 9, 16, 41, 42, 80, 85, 86, 116. Magnesiumphosphate 112. Magnesiumsalze 86. Magnesiumsilikat 124. Magnesiumsulfat 49,53,86. Magnet 5, 57. Magneteisenstein 57. Magnetnadel 57.

Majolika 122.

Malzzucker 146, 148. Mangan 43, 54. Manganchlorür 43, 44.

Masse 37.

Mauersalpeter 102. Meerwasser 16, 64, 86. Mehlkleister 175.

Melasse 148.

Melis 148.

Mengenverhältnisse derLuft-bestandteile 12—14. Messing 131.

Metalle 8, 54, 126—128,

Metalloide 179.

Metallputz 30, 57, 107. Meteoreisen 61.

Methan 165, 166.

Methyl 159.

Methylalkohol 159, 166. Methyläther 160. Methyl-Äthyläther 160. Methylchlorid 161. Methyloxyd 159. Methylviolett 167. Mikroskop 11, 12.

Milch 153, 173, 174. Milchsäure 153, 157, 174. Milchsäurebazillus 153. Milchzucker 146, 148, 153,

Mineralquellen 17. Mineralwasser 17. Modifikationen 110. Mohnöl 163. Molekulargewicht 40. Moleküle 40.

Molke 174.

Monocalciumphosphat 113. Monomagnesiumphosphat

Mononatriumphosphat112. Mörtel 84, 85. Mundwasser 6.

Münzen 131. Muskelfaserstoff 173. Muskelfibrin 173. Muskelfleisch 173.

Myrrhe 169.

Myrrholin 169. Myrrhentinktur 169.

Natriumbikarbonat 94. Natriumbisulfat 72. Natriumhydroxyd (f. auch Natronlauge) 69—71,94, 95.

Natriumkarbonat 94. Natriumnitrat 100. Natriumoxyd 67, 69, 70. Natriumphosphate 112. Natriumsilikat 116, 124. Natriumsulfat 72,118,125. Natriumthiosulfat 128,129. Naironfeldspat 124. Natronglas 117, 118. Natronlauge (s. auch Natriumhydroxyd) 69, 72, 74, 94, 95, 110, 116, 123, 129.

Natronsalpeter98—100,104. Natronseife 95. Natronwasserglas 117. Naturbeschreibung 15. Naturkörper 15.

Naturlehre 15. Naturwissenschaften 15. Nebel 16.

Nebelform des Wassers 14. Nebenbestandteile der Luft 13, 14.

¹

Anmerkung: Die beiden zuletzt genannten Alkohole führen ihre Namen von den griechischen Bezeichnungen für die Zahlen 6 und 7, weil sie 6 bezw. 7 Kohlenstoffatome enthalten. Die folgenden Alkohole werden in ähnlicher Weise bezeichnet.

Nebenprodukte der Gas-fabrikation 91.

Negatives Bild 129. Neigungswinkel der Kristallflächen 66.

Nelkenöl 168.

Neubildung des Kochsalzes 69.

Neusilber 132.

Neutrale Reaktion 70. Neutrales Salz 72. Nichtmetalle 179.

Nickel 29, 132.

Niederschlag 21.

Nitrate 101, 176. Nitrogenium 43, 104. Nitroglyzerin 102, 162. Normales Salz 72.

Obergärung 152.

Oktaeder 57, 81, 118.

Öle 162—164.

Olein 162, 163.

Olivenöl 163.

Ölsäure 157, 162. Organische Phosphorverbindungen 113. Organische Säuren 157.

144.

112.

112.

Photographieren 128, 129. Reagens 21, 76, 112. Physik 15.

Physikalischer Vorgang 15, Reduktion der Eisenoxyde

58—60, 83.

Reduktion der Gold- und Platinverbindungen 130. Reduktion des Silberoxyds

Pikrinsäure 166.

Pilze 136.

Plastischer Schwefel 45.

Platin 17, 24, 29, 101,

126—128, 130, 155. j Platinchlorid 130.

Platinchlorwasserstoffsäure    Reduktionsmittel 21, 28,42,

48,    49,    58, 60, 82,

Platinerz 128.    83, 102, 104, 116, 123,

Platinmohr 127, 155.    124, 127, 129, 130.

Platinschwamm.127.    Reduzieren 28.

Plumbum 63.    Reduzierende Flüssigkeit

Poliermittel 57.    (Photographie) 129.

Porphyr 119.    Reduziertes Eisen 58.

Portlandzement 85.    Regen 16.

Porzellan 29, 120,    121.    Regenwaffer 20, 22, 77.

Porzellanerde 120, 121. Regulierofen 2.

Positives Bild 129.    Reif 16.

Pottasche 14, 93—95,102, Reinigungsmittel 50, 94, 116—118, 125, 157.    95, 106, 107, 153, 163.

Präservesalz 99.    Reservestoffe 140, 164.

Preßhefe 152.    Rhomboeder 83—85, 123.

Produkte der Atmung 14, Rindertalg 95, 163.

15, 76, 77, 134—136. Rizinusöl' 163.

Propan 165.    j Roheisen 59, 60.

Propionsäure 160.    Rohpetroleum 165.

Propylalkohol 159.    Rohrzucker 145—148.

Protoplasma 176.    Rosanilin 167.

Prüfung des Wassers 95. Rosenöl 168.

Puddelofen 59.

Putzmittel 30, 57, 107.

Pyrit 51.

Rost 58.

Rösten von Schwefelkies 49, 61.

Rote Blutkörperchen 172. Roteisenstein 57.

Rötel 57.

Rote rauchende Salpetersäure 100.

Roter Glaskopf 57. Quecksilberasche 4, 5.    Roter Ocker 57.

Quecksilberoxyd 6, 8, 9, 11, Roter Phosphor 109, 114.

16, 42.    Rotholz 22, 125.

Quellen 120.    Rübenzucker 147.

Quellwasser 16, 17, 20, 22, ! Rubin 123.

I Rüböl 163.

Rum 152.

Rnmessenz 161.

Ranzigwerden der Butter Ruß 34, 36, 92.

104.

Oxalate 158.

Oxalsäure 158.

Oxalsäure Salze 158.

Oxyd 8.

Oxydation 8, 9, 28. Oxydation des Alkohols 155. Oxydationsmittel 36, 48, 100.

Oxyde des Eisens 56, 60. Oxyde des Schwefels 50. Oxyde des Stickstoffs 102, 103.

Oxydieren 8, 28, 36. Oxygenium 8, 38.

Palmen 89.

Palmfett 163.

Palmin 163.

Palmitin 162, 163. Palmitinsäure 157,160,162. Palmöl 95, 157.

Papier 142—144. Papierfabrikation 125, 143,

Paraffin 114, 157, 165. Patina 156.

Pech 167.

Pentan 166. Pergamentpapier 142. Petroleum 3,67,164—166. Petroleumäther 165. Psefferminzöl 168 Pflanzeneiweiß 174, 175. Pflanzenernährung 101, 132—139, 148. Pflanzenfibrin 175. Pflanzenkasein 176. Pflanzenkunde 15. Pflanzenleim 175. Phosphate 112, 113. Phosphatgehalt der Ackererde 113.

Phosphatgehalt der Knochen

Phosphatgehalt der Samen

Phosphatgehalt des Blutes

112.

Phosphor 3, 7, 9,1213, 33, 34, 109—112, 114, 137. Phosphoreszenz 118. Phosphorit 113. Phosphorsäure 111—113. Phosphorsäure - Anhydrid 110, 111.

Phosphorsaure Salze 112. Phosphorwasserstoff 111.

16.

130.

Quarz 94, 114—119, 121. Ouarzsand 116—118. Quecksilber 4, 5, 8, 9, 11, 38, 42, 50, 51, 80, 128,

132.

73, 76, 77.

Rahm 173.

163.

Rauch 3, 94.

Rauchloses Pulver 161. Rauchtopas 115. Raumverhältnis der Luftbestandteile 12, 13.

Reduktion 28.

130.

Reduktion desStickstoffoxyds

Sago 140.

Sahne 173.

Saline 65.

Salmiak 44, 105,107,108,

Salmiakgeist 106.

Salpeter 18, 19, 98, 105. Salpeterbildung 101. Salpeterlager 101. Salpetersäure 99—103,112. Salpetersäureäthylester 161. Salpetersäure - Glyzerinester

162.

Salpetersäure Salze 101,

106.

Salpetersaures Silber 128. Salzartige Verbindungen 161, 164.

Salzbergwerke 64.

Salze 35.

Salzführende Quellen 64. Salzgärten 64.

Salzgehalt der Meere 17, 64, 67.

Salzgehalt d. Wassers 17,21. Salzlager 64.

Salzsäure 12, 30—32. Salzsäureäthylester 161. Salzsäuremethylester 161. Salzsäuregas 31, 32, 34. Salzsiederei 65.

Sand 6, 22, 85, 115, 120. Sandstein 115.

Saphir 123.

Sättigung 18. Sauerbrunnen 18, 77. Säuerlinge 77.

Sauerstoff 6—9,12,13, 43, 44, 74, 98, 99, 132. Sanerstoffausscheidung der Pflanzen 133. Sauerstoffgehalt der Luft 13, 14.

Sauerstoffüberträger 49. Sauerstoffverbindungen des Eisens 55—57.

Sauerteig 153. Sauerwerden der Milch 153,

174.

Säure 30, 35, 72. Säure-Anhydride 82, 111, 116.

Säurebildendes Metall 124. Saures oxalsaures Kalium 158.

Saures Salz 72, 96, 157. Saures weinsaures Kalium 157. .

Schamottesteine 122. Scheidewaffer 101. Scheidung der Edelmetalle

Schellack 98, 169, 170. Schießbaumwolle 102, 143. Schießpulver 97, 98. Schlacke 58, 59.

Schlagende Wetter 92. Schleifmittel 115, 123. Schmalz 95, 163. Schmelzbarkeit des Kochsalzes 66.

Schmelzpunkt des Platins 29.

Schmiedeeisen 54, 59. Schmieden des Eisens 4. Schmiermittel 164, 165. Schmieröl 165.

Schmierseife 95.

Schmirgel 123.

Schmuckstein 125.

Schnee 16, 20, 23. Schnelleisigfabrikation 154. Schwarzbrot 153.

Schwefel 3, 7, 9, 11, 12, 41—46, 74, 98, 114, 137, 171.

Schwefelbaryum 76. Schwefelblei 51, 53. Schweselblumen 45. Schwefelcalcium 74, 75. Schwefeldioxyd 46, 47, 49,

52,    82.

Schwefeleisen 12, 50—53, 63.

Schweselfaden 46. Schwefelholz 46. Schwefelkies 49—51,61,75. Schwefelkohlenstoff 46,109. Schwefelkupfer 50, 51, 53. Schwefelmetalle 53. Schwefelnatrium 68, 71. Schwefelquecksilber 50, 51. Schwefelquellen 18. Schwefelsäure 10, 46—50,

53,    61, 75.

Schwefelsaure Salze 49. Schwefelsaure Tonerde 123. Schwefelsilber 53, 130,172. Schwefelwasserstoff 18, 52, 53, 63, 125, 171. Schwefelwafferstoffwaffer 52, 53, 130.

Schwefelzink 51.

Schweflige Säure 46, 47, 81, 82.

Schwefligsäure - Anhydrid 82.

Schweinfurter Grün 156. Schwermetalle 180.

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125.

113.

Stärkezucker 144.

Staub 15.

Stearin 3, 162. Stearinkerzen 157,163,164. Stearinsäure 157,160,162. Steingut 122.

Steinkohle 81, 89, 90. Steinkohlenteer 166, 167. Steinkunde 15.

Steinsalz 64, 66.

Stickstoff 10,11, 43, 44, 99, 104, 105, 108, 136, 137, 171.

Stickstoffaufnahme der Pflanzen 137. Stickstoffbakterien 137. Stickstoffdioxyd 103, 104. Stickstoffgehalt der Luft 13, 14.

Stickstoffgehalt d.Nahrungsmittel 11.

Stickstoffoxyd 49, 103, 104. Stoffumwandlung 16. Stroh 143.

Sturm 1.

Sublimation 45. Sublimieren 45.

Sulfate 49.

Sulfide 53.

Sulfur 46.

Sumpfgas 91, 92, 96,165, 166.

Superphosphat 113. Süßwasser 17.

Sylvin 64, 96.

Synthese 27.

Talg 95, 163.

Tannin 159.

Tau 16.

Teer 90, 91.

Teerprodukte 167. Temperatur d.Umsetzung 61. Terpene 168.

Terpentin 167.

Terpentinöl 34, 167, 168. Thermen 18. Thomasschlacke 113.

Thor 93.

Tierkunde 15.

Tinte 35, 36, 55, 158. Tischlerleim 173. Tischlerpolitur 170. Toilettenseife 95.

Ton 85, 120—128.

Tonen der Photographien

Tonerde 122, 123. Tonerdehydrat 122, 123,

Tonlager 120.

Tonwaren 121, 122. Töpferton 120.

Torf 3, 89.

Totgebrannter Kalk 85. Tran 163.

Traubenzucker 145—148. Treibherd 127. Tricalciumphosphat 112,

Trimagnesiumphosphatll2. Trinatriumphosphat 112. Trinkwasfer 22.

Trockene Destillation 108, 165.

Trockene Luft 14. Trockenplatte 129.

Trocknen der Gase 48, 74. Tropfstein 78.

Überträger des Sauerstoffs .. 49, 103.

Überträger von Krankheiten 15.

Uhrfeder 7, 29, 93. Ultramarin 125. Umkehrbare Reaktion 60. Umwandlung der Stoffe 16. Undurchdringlichkeit 1, 2. Unechtes Blattgold 34. Unentbehrliche Nährstoffe der Pflanzen 137. Ungesättigte Verbindung 83. Untergärung 152. Unterlauge 95, 162. Untersalpetersäure 103. Unvollständige Verbrennung 52 53

Urgesteine 119.

Bakuumapparat 148. Valenz 44.

Vaseline 165.

Vaselinöl 67

Veränderliche Wertigkeit 44, 45.

Verbindung 8. Verbindungsgewicht 38. Verbrennung 2—7, 34, 35. Verbrennung des Eisens 4,5. Verbrennungen in Sauerstoff 7.

Verbrennung im weiteren Sinne 35.

Verbrennungsprodukte 3,52.

Verdicken der Farben 141, 142,

Verdunstungskälte 80, 153.

Verdunstungskristalle 46.

Verfälschung von Nahrungsmitteln 76.

Verflüssigung der Kohlensäure 79.

Verhinderung der Atmung 10.

Verkohlung 88, 89.

Vermoderung 91, 165.

Verpuffung 97.

Verseifung der Fette 164.

Verunreinigungen der Luft 15.

Verunreinigungen d. Trinkwassers 22.

Verwesung 77, 89, 91, 101, 106, 108, 139.

Verwitterung 75, 94, 113, 120.

Verwitterung der Soda 94.

Verwitterung von Schwefelkies 75.

Verzeichnis der Grundstoffe 177-179.

Vielfache Verhältnisse 56.

Vierwertige Grundstoffe 43, 44, 83, 179.

Vorratsstoffe der Pflanzen 140, 164.

Vulkane 44, 45, 47.

VulkanisierterKautschuk 169.

Wachs 3.

Walken des Tuches 121.

Walkerde 121.

Wärmeentwicklung 8, 35, 47, 74, 98.

Wärmeschutz 23, 164.

Waschbläue 126.

Wäschereinigung 107, 135.

Waschflasche 10.

Wasser 9, 12, 16-24, 26, 43, 52, 60, 66.

Wasser als Lösungsmittel 18.

Waffer als Wärmebehälter 23.

Wasserdampf 9, 12, 14, 16, 20.

Wasserdampfgehalt der Luft 14, 16.

Wasserfreie Soda 94.

Wasserfreier Gips 74.

Wassergehalt des Gipses 73. Wassergehalt der Stärkekörnchen 140. Wasserglaslösung 117. Wasserhaltung d.Tones 120. Wasserpest 132. Wasserreiche Luft 14. Wasserstoff 24,25,32,35/43, 44, 61, 68, 69, 70, 72, 96, 99,105,123,132,140,165. Wasserstoff der Karboxyl-gruppen 165. Wasserwanne 7. Wafferzersetzung 23, 24. Watte 142.

Weiche Fette 163.

Weiches Wasser 20, 21. Weihrauch 169.

Wein 152.

Weingeist 149.

Weinsäure 158.

Weinstein 157. Weinsteinsäure 158. WeinsteinsauresKalium 157. Weißbrot 152.

Weizenstärke 140. Weltmeere 16, 20.

Werkblei 127.

Wertigkeit 44.

Wind 1.

Winkel der Kristalle 45, 46.

Wismut 131.

Wolken 16.

Woodsche Legierung 131.

Würfel 50, 51, 66, 127.

Zahnwasser 6.

Zeichen 38.

Zelloidin 143.

Zellstoff 142, 145.

Zelluloid 143, 169.

Zellulose 142—144, 148.

Zement 85.

Zersetzung der Metalloxyde und Metallhydroxyde 100.

Zersetzung der Salzsäure 32.

Zersetzung des Chloraluminiums 123.

Zersetzung des Chlormagnesiums 86.

Zersetzung des Kochsalzes 67, 71.

Zersetzung des Wassers 23, 24, 60, 61, 68, 96.

Zersetzung einer Kochsalzlösung 71.

Zersetzung organischer Verbindungen 108.

Zersetzungsapparat 24. Ziegel 58, 122.

Zink 4, 8, 9, 21, 41, 42, 49, 129, 131, 132,

137.

Zinkasche 4, 8.

Zinkblende 51, 63. Zinkoxyd 8, 41, 42, 69. Zinksulsat 49, 53.

Zinn 33, 131.

Zinnober 51, 63. Zitronensaft 30. Zitronensäure 158.

~ ucker 88, 144—149.

uckerfabrikation 147,148. Zuckerkohle 88, 146. Zuckerkouleur 146. Zuckerrohr 145, 147. Zuckerrübe 145, 147. Zunder 7.

Zündhölzer 114.

Zündmasse 114. Zusammenstellung d.Grundstoffe 177—179. Zweibasische Säure 72,116,

161.

Zweiwertige Grundstoffe 43, 44, 55, 179, 180. Zwillingskristalle 72, 118.

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Verlag von Otto Satte in Berlin w. 57.

Methodisches Lehrbuch der

Chemie und Mineralogie

für Realgymnasien und Oberrealschulen.

Von

Prof. Dr. Wilhelm Levin, Braunschweig.

Das Lehrbuch steht auf dem Boden der physikalischen Chemie. Die Forschungen von Ostwald, Arrhenius und t>cmrt Hoff haben dermaßen umgestaltend auf die Deutung der chemischen Vorgänge eingewirkt, daß es nicht zeitgemäß sein würde, die Grundlehren der Chemie zu behandeln, ohne die Ergebnisse der physikalisch-chemischen Richtung in allen Einzelheiten aufs sorgfältigste zu berücksichtigen.

Teil I:

Unterstufe (Sekunda des Realgymnasiums, Unter-Sekunda der Ober-Realschule).

Mit 72 Abbildungen. Preis geh. 1 M. 40 Pf.

Inhalt: I. Luft. — II. Wasser. — III. Salzsäure. — IV. Verbindungsgewicht, Atom, Molekül. — V. Eisen. — VI. Schwefel. — VII. Kochsalz. — VIII. Gips. — IX. Kohlensäure. — X. Schießpulver, Salpetersäure, Ammoniak. — XI. Phosphor. — XII. Edelmetalle. — Legierungen. — XIII. Quarz. — XIV. Ernährung der Pflanzen. — XV. Zusammenstellung und Einteilung der Grundstoffe.

Teil II:

Oberstufe (Ober-Sekunda und Prima). Mit 113 Abbildungen.

Preis geh. 2 M 40 Pf

Inhalt: Verzeichnis der Grundstoffe und ihrer Atomgewichte (0—16). Häufigkeit des Vorkommens. Einteilung in Metalle und Nichtmetalle.

Die Nichtmetalle. Übersicht.

I. Wasserstoff und die Halogene. — II. Gruppe des Sauerstoffs. — III. Gruppe des Stickstoffs. — IV. Gruppe des Kohlenstoffs. — V. Gruppe des Argons. Die Lösungen der Säuren, Basen und Salze.

Die Eigenschaften der Mineralien. Kristallsysteme. Spaltbarkeit, Bruch, Härte. Dimorphismus, Isomorphismus, Pseudomorphosen.

III. Die Erd-

Die Metalle. Allgemeines und Einteilung.

I. Die Alkalimetalle. — II. Die Erdalkalimetalle, metalle. — IV. Die Metalle der Eisengruppe. — V. Die Metalle der Kupfergruppe. — VI. Die übrigen Metalle.

Das periodische System der Grundstoffe.

Teil III:

Organische Chemie. Mit 37 Abbildungen. Preis geh. 1 M 65 Pf. Inhalt: I. Organische und anorganische Chemie. — II. Die Elementaranalyse. — III. Die Bestimmung der Dampfdichte. — IV. Die Grenzkohlenwasserstoffe oder Paraffine. — V. Die Halogensubstitutionsprodukte des Methans. — VI. Die einwertigen Alkohole der Grenzkohlenwasserstoffe. Ester. — VII. Die Äther. — VIII. Die Oxydationsprodrukte der einwertigen Alkohole (Aldehyde und Fettsäuren. — Ketone). — IX. Säuren anderer Reihen. — X. Fette und Seifen. Glyzerin. — XL Die Kohlehydrate. — XII Die Benzolderivate oder aromatischen Verbindungen. — XIII. Die Alkaloide. — XIV. Die Eiweißstoffe. — XV. Die Verdauungstätigkeit des Menschen. — XVI. Die Nahrungsmittel des Menschen. —

§»96

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