Dritte Vorlesung.

Dritte Vorlesung.Wasser als Verbrennungsprodukt der Kerze. Eigenschaften des Wassers; seine Aggregatzustände. Wasserstoff als Bestandteil des Wassers. Darstellung und Eigenschaften des Wasserstoffs. Wasser als Verbrennungsprodukt des Wasserstoffs. Die Volta’sche Säule.

Wasser als Verbrennungsprodukt der Kerze. Eigenschaften des Wassers; seine Aggregatzustände. Wasserstoff als Bestandteil des Wassers. Darstellung und Eigenschaften des Wasserstoffs. Wasser als Verbrennungsprodukt des Wasserstoffs. Die Volta’sche Säule.

Ihr werdet Euch erinnern, daß ich vor unserem Auseinandergehen das Wort »Verbrennungsprodukte« gebrauchte, und daß wir imstande sind, mit entsprechenden Vorrichtungen verschiedene derartige Produkte von einer brennenden Kerze aufzufangen. Den einen Stoff konnten wir nicht erhalten, wenn die Kerze ordentlich brannte: die Kohle oder den Rauch; ferner lernten wir auch einen Stoff kennen, der von der Flamme aufstieg und nicht als Rauch erschien, sondern eine andere Form annahm und einen Teil des unsichtbaren Stromes ausmachte, der von der Kerze aufsteigt und entweicht. Es waren aber noch andere Produkte zu erwähnen. Ihr erinnert Euch, daß wir in dem von der Kerzenflamme aufsteigendenStrome einen Bestandteil fanden, der sich an einem kalten Löffel oder an einem reinen Teller oder an irgend einem kalten Gegenstande verdichten ließ, und daß wiederum ein anderer Teil nicht verdichtbar war.

Wasser als Verbrennungsprodukt.

Wir wollen den verdichtbaren Teil zuerst genauer untersuchen; seltsam genug finden wir, daß er nichts als Wasser ist. Das vorige Mal sprach ich beiläufig davon, indem ich nur sagte, daß Wasser unter den kondensierbaren[7]Produkten einer Kerze sei; heute aber möchte ich Eure Aufmerksamkeit eingehender auf das Wasser lenken, das wir sorgsam untersuchen wollen, namentlich in seiner Beziehung auf unsern Gegenstand, wie auch in Rücksicht auf sein Vorkommen auf der Erdoberfläche.

Fig. 11.

Nun, nachdem ich sorgfältig ein Experiment zur Verdichtung des Wassers aus den Verbrennungsprodukten einer Kerze vorbereitet habe, will ich Euch zunächst dieses Wasser zeigen; das beste Mittel, die Gegenwart des Wassers so Vielen zugleich zu beweisen, ist vielleicht, eine recht sichtbare Wirkung des Wassers zu zeigen, und diese dann als Prüfstein für das, was sich als Tropfen an dem Boden des Gefäßes gesammelt hat, anzuwenden. Ich habe hier eine eigentümliche Substanz, das vonHumphry DavyentdeckteKalium, welches eine sehr energische Wirkung auf Wasser übt, und dieses werde ich benutzen, um die Gegenwart des Wassersnachzuweisen. Ich nehme ein Stückchen davon und werfe es in diese Schüssel, und Ihr seht, wie es die Gegenwart von Wasser anzeigt, indem es sich entzündet und emporschnellt, mit violetter Flamme brennend. Ich nehme jetzt die Kerze fort, die unter dieser Schale mit Eis und Salz gebrannt hat, und Ihr seht einen Wassertropfen, als kondensiertes Produkt der Kerze, an der untersten Stelle des Gefäßes hängen. Ich will Euch zeigen, daß das Kalium dieselbe Wirkung darauf ausübt, wie auf das Wasser in dem Gefäße, mit dem wir es soeben versucht haben. Seht, es fängt Feuer und brennt in derselben Weise. Ich werde einen andern Tropfen auf diese Glasplatte bringen, und wenn ich Kalium hinzufüge, so werdet Ihr aus dem Umstand, daß es Feuer fängt, sogleich schließen, daß Wasser vorhanden ist. Nun, dieses Wasser ist aus der Kerze entwickelt worden. Ebenso werdet Ihr sehen, wenn ich die Spirituslampe unter das Gefäß stelle, daß dieses von dem Tau, der sich an demselben niederschlägt, feucht wird – in dem Tau haben wir wieder dasselbe Verbrennungsprodukt– und an den Tropfen, die auf ein untergehaltenes Stück Papier herabfallen, könnt Ihr sehen, daß sich eine ziemliche Menge Wasser bei der Verbrennung bildete. Ich will es jetzt beiseite stellen, und Ihr mögt nachher sehen, wie viel Wasser sich angesammelt hat. Nehme ich eine Gaslampe und bringe ich irgend eine abkühlende Vorrichtung darüber, so erhalte ich gleichfalls Wasser, welches ebenso durch die Verbrennung des Gases gebildet wird. In dieser Flasche hier ist eine Quantität Wasser, ganz reines destilliertes Wasser[8], welches aus einer Gasflamme aufgefangen wurde; es ist in keiner Weise verschieden von anderem destillierten Wasser, mag man es aus Quell-, Fluß- oder Seewasser destillieren; immer ist destilliertes Wasser ein und dasselbe, es ist ein Körper von stets gleicher Beschaffenheit. Wir können es absichtlich mit anderen Dingen vermischen, oder wir können es zersetzen und andere Dinge daraus darstellen: aber Wasser als solches bleibt immer dasselbe, ob in festem, flüssigem oder luftförmigem Zustand. Hier ferner [eine andere Flasche emporhaltend] habe ich Wasser, das aus einer Ölflamme gewonnen wurde. Ein MaßÖl liefert bei der Verbrennung über ein Maß Wasser. Hier ist Wasser, das durch ein längeres Experiment aus einer Wachskerze entwickelt wurde. Und so können wir mit fast allen brennbaren Substanzen verfahren, die mit einer Flamme ähnlich der Kerze brennen, und wir werden finden, daß sie Wasser erzeugen. Ihr könnt diese Experimente selbst machen; der Kopf eines Schüreisens z. B. eignet sich ganz gut zu solchen Versuchen, er bleibt über der Flamme lange genug kalt, so daß man an demselben Wasser in Tropfen kondensiert erhalten kann; auch jedweden Löffel oder irgend ein ähnliches Instrument könnt Ihr dazu brauchen, vorausgesetzt, daß es rein ist und die Wärme gut ableitet, so daß dadurch das Wasser verdichtet wird.

Um nun dem Wesen dieser wunderbaren Bildung des Wassers aus Brennstoffen und durch Verbrennung näher zu treten, muß ich zunächst von den verschiedenen Formen sprechen, in denen das Wasser auftritt; und obgleich Euch dieselben wohl alle bekannt sein mögen, so ist es doch für unsern augenblicklichen Zweck nötig, sie etwas näher zu betrachten, damit Ihr seht, wie das Wasser, während es seine Proteus-Verwandlungen durchmacht, doch immer ganz und gar dasselbe Ding ist, ob es nun durch Verbrennung aus einer Kerze oder durch Destillation aus Fluß- oder Meerwasser gewonnen wurde.

Zunächst: wenn das Wasser stark abgekühlt ist, so bildet es das Eis. Wir als Naturforscher – ich darf Euch und mich in diesem Falle wohl so nennen –wir sprechen vom Wasser als Wasser, es sei im festen oder flüssigen oder gasförmigen Zustand; wir haben es hier stets nur mit Wasser im chemischen Sinne zu tun. Das Wasser ist aus zwei Stoffen zusammengesetzt, von denen wir den einen aus der Kerze genommen haben, während wir den andern an einem andern Orte finden werden. Wasser kann uns als Eis begegnen, und Ihr habt im Winter die beste Gelegenheit, es als solches zu sehen. Das Eis wird wieder zu Wasser, wenn die Temperatur steigt, und das Wasser geht in Dampf über, wenn es hinlänglich erhitzt wird. Das flüssige Wasser, welches wir hier vor uns haben, befindet sich in seinem dichtesten Zustande. Ob wir es nämlich durch Abkühlung in Eis oder durch Erhitzen in Dampf verwandeln, es nimmt stets an Volumen zu – in dem einen Falle auf sehr merkwürdige Art und mit großer Gewalt, im anderen in sehr bedeutendem Grade. Ich werde z. B. jetzt diesen Blechzylinder nehmen und ein wenig Wasser hineingießen. Ihr seht, wie viel ich Wasser hineingieße, und daraus könnt Ihr leicht abschätzen, daß es in dem Zylinder ungefähr zwei Zoll hoch stehen wird. Nun werde ich das Wasser in Dampf verwandeln, um Euch zu zeigen, wie verschieden der Raum ist, den das Wasser einnimmt, je nachdem es sich in flüssigem oder dampfförmigem Zustand befindet.

Nehmen wir inzwischen die Verwandlung des Wassers in Eis vor, die wir durch Kühlung mit einerMischung aus Salz und gestoßenem Eis bewerkstelligen können. Ich will das tun, um Euch die Ausdehnung des Wassers bei dieser Verwandlung zu zeigen. Diese Flaschen [indem er eine emporhält] sind von Gußeisen gemacht, sie sind sehr stark und dick, ich glaube1/3Zoll dick; sie wurden sorgfältig mit Wasser gefüllt, so daß alle Luft ausgeschlossen ist, und dann fest zugeschraubt. Wir werden sehen, wenn wir das Wasser in diesen eisernen Gefäßen gefrieren lassen, daß sie nicht mehr imstande sind, das Eis eingeschlossen zu halten; die Ausdehnung wird sie in Stücke wie diese [indem er einige Bruchstücke vorzeigt] zersprengen, die von Flaschen ganz derselben Art herrühren. Ich werde diese beiden Flaschen in die Mischung von Salz und Eis setzen, um Euch zu zeigen, wie das Wasser, indem es zu Eis wird, sein Volumen in so auffälliger Weise vergrößert.

In der Zwischenzeit beobachtet hier die Veränderung, welche mit dem Wasser eingetreten ist, das wir heiß gemacht haben; es verlor seine flüssige Form. Dies bringt verschiedene weitere Veränderungen mit sich. Ich habe den Hals dieser Glasflasche, in der Wasser kocht, mit einem Uhrglas bedeckt. Seht Ihr, was geschieht? Es rasselt wie ein klapperndes Ventil, weil der von dem kochenden Wasser aufsteigende Dampf das Glas auf- und niederstößt und sich selbst hinauszwängt. Ihr könnt leicht einsehen, daß die Flasche ganz voll Dampf ist, der sich sonst einen Ausgang nicht zu erzwingen brauchte. Ihr seht auch, daß dieFlasche eine Substanz enthält, die einen viel größeren Raum erfüllt als vorher das Wasser; denn sie füllt die ganze Flasche immer und immer wieder, hebt den Deckel und entweicht in die Luft; und bei alledem ist gar keine große Verminderung der Wassermasse zu bemerken, woraus Ihr seht, daß die Raumvergrößerung bei der Verwandlung des Wassers in Dampf eine sehr bedeutende ist.

Nun wieder zurück zu unsern eisernen Flaschen in der Kältemischung, um zu sehen, was da geschieht. Ihr bemerkt, daß zwischen dem Wasser in den Flaschen und dem Eis in dem äußeren Gefäß keine Verbindung stattfindet. Aber dennoch wird von dem einen zum andern Wärme übergehen, und wenn wir Glück haben – wir machen unser Experiment freilich in zu großer Hast – so erwarte ich, daß wir mit der Zeit, sobald die Flaschen und ihr Inhalt kalt geworden sind, einen Knall hören werden, der vom Zerbersten der einen oder der anderen herrührt. Wenn wir dann die Flaschen untersuchen, werden wir als ihren Inhalt Eismassen finden, die teilweise von der Eisenumkleidung bedeckt sind, welche zu eng für sie geworden war, weil die Eismasse größer wurde als die Wassermasse vorher. Ihr wißt, daß eine Eisscholle auf dem Wasser schwimmt. Wenn jemand durch ein Loch ins Wasser fällt, so sucht er wieder aufs Eis zu kommen, welches ihn oben halten soll. Warum schwimmt das Eis? – Denkt darüber nach und erklärt es mir! Nun, weil die Eisschollegrößer ist als die Masse Wasser, aus der sie entstand; und deshalb muß das Eis weniger wiegen, als eine gleichgroße Wassermenge.

Fig. 12.

Kehren wir zur Wirkung der Hitze auf das Wasser zurück. Seht, was für ein Dampfstrom aus dem Blechgefäß entweicht. Ihr bemerkt, daß es völlig mit Dampf angefüllt sein muß, der ja sonst nicht in dieser großen Menge herausströmen würde. Und nun, wie wir das Wasser durch Hitze in Dampf verwandeln können, so verwandeln wir es zurück in flüssiges Wasser durch Anwendung von Kälte. Wenn wir ein Glas oder irgend einen kalten Gegenstand über den Dampf halten – seht nur, wie bald es durch den Wasserdampf undurchsichtig wird; es verdichtet sich das Wasser, das nun an den Seiten herabläuft, und diese Verdichtung wird fortdauern, bis das Glas erwärmt ist; gerade so wie der Dampf, den wir früher als Verbrennungsprodukt einer Kerze erhielten, am Boden einer Schale als flüssiges Wasser verdichtet wurde. – Ich werde nun noch einen anderen Versuch anstellen, um die Zurückführung des Wassers aus dem dampfförmigen Zustand in den flüssigen und zugleich die große Raumveränderung, welche damit verbunden ist, zu zeigen. An dem Blechzylinder, in welchem wir Wasser zum Kochen erhitzen, und welcher jetzt ganz mit Dampf gefüllt ist, befindet sich ein Hahn. Ich schließe diesen und wir werden sehen, was geschieht, wenn wir diesen Wasserdampf in die flüssige Form zurückzukehrenzwingen, indem wir die Außenseite des Zylinders mit kaltem Wasser begießen. [Der Vortragende gießt kaltes Wasser über das Gefäß, welches augenblicklich nach innen zusammenknickt.] Ihr seht, was sich ereignet hat. Wenn ich den Hahn geschlossen und das Gefäß erhitzt hätte, so würde es zersprungen sein. Wenn aber der Dampf wieder zu Wasser wird, so fällt das Gefäß zusammen, da durch die Verdichtung des Dampfes inwendigein leerer Raum entsteht[9]. Ich zeige Euch diese Versuche, um den Satz zu bekräftigen, daß bei all diesen Vorgängen nichts geschieht, wodurch das Wasser in irgend etwas anderes verwandelt würde – es ist und bleibt Wasser; und so muß das Gefäß nachgeben und knickt zusammen, wie es im entgegengesetzten Fall, infolge weiterer Erhitzung, nach außen zersprengt worden wäre.

Fig. 13.

Und wie groß stellt Ihr Euch den Umfang vor, den das Wasser in dampfförmiger Gestalt annimmt?

Ihr seht diesen Würfel [indem er auf einen Kubikfuß deutet], daneben steht ein Kubikzoll, genau von derselben Form wie der Kubikfuß. Nun, diese Wassermenge (der Kubikzoll) ist imstande, sich zu dieser Dampfmenge, (dem Kubikfuß) auszudehnen, oder umgekehrt, diese große Quantität Dampf zieht sich durch Erkaltung zu dieser kleinen Menge Wasser zusammen.[In diesem Augenblick zerplatzt eine der eisernen Flaschen.] Ah! Eine unserer Flaschen ist geborsten, und hier seht Ihr einen Sprung längs der einen Seite von1/8Zoll Breite. [Jetzt explodiert auch die andere und schleudert die Kältemischung nach allen Richtungen umher.] Auch die andere Flasche ist zersprengt, obgleich sie beinah ½ Zoll stark war. Derartige Veränderungen gehen stets im Wasser vor sich und sie brauchen nicht etwa immer durch künstliche Mittel hervorgerufen zu werden – wir gebrauchten sie hier nur, um einen kleinen Winter um diese Flaschen herum herzustellen, statt eines langen und strengen. Wenn Ihr nach Kanada oder auch nach dem Norden von Europa geht, so werdet Ihr finden, daß dort die Temperatur vor der Haustür ganz dasselbe tut, was hier die Kältemischung bewirkte.

Doch zurück nun zu unserem Gegenstand! Wir wollen uns also in der Folge durch irgend welche Veränderung im Wasser nicht täuschen lassen. Ich wiederhole: Wasser ist überall dasselbe, ob es nun aus dem Ozean oder aus der Kerzenflamme herstammt. Wo ist denn das Wasser, welches wir von unserer Kerze erhielten? Indes – ich muß hier ein wenig vorweggreifen. Es ist ganz augenscheinlich, daß das Wasser von der Kerze kommt. Aber war es denn in der Kerze schon vorhanden? Nein. Es ist nicht in der Kerze und nicht in der umgebenden Luft, welche die Kerze zur Verbrennung gebraucht; es ist weder in der einen,noch in der andern, sondern es entsteht aus ihrer wechselseitigen Einwirkung; der eine Teil stammt aus der Kerze, der andere aus der Luft. Dies nun ist die Spur, die wir genau zu verfolgen haben, um zum vollen Verständnis des chemischen Vorganges zu gelangen, welcher stattfindet, wenn die Kerze vor uns auf dem Tische brennt. Wie sollen wir dazu gelangen? Ich weiß Wege genug, aber ich möchte, daß Ihr es durch eigene Überlegung, durch Nachdenken über das bereits Gesagte auffändet. Ich traue Euch in dieser Beziehung schon einen ziemlich hellen Blick zu.

Reaktion von Kalium, Eisen und Zink auf Wasser.

Bei einem früheren Versuche, den uns Humphry Davy gelehrt, sahen wir, wie ein Körper, nämlich das Kalium, auf Wasser einwirkte. Um es Euch ins Gedächtnis zurückzurufen, will ich jetzt das Experiment auf diesem Teller wiederholen. Wir haben es mit einem Ding zu tun, das sehr vorsichtig behandelt sein will; denn Ihr seht, wenn ich die Masse nur mit einem kleinen Tröpfchen Wasser bespritze, so gerät sie sofort teilweise in Brand; und wenn die Luft frei hinzutreten könnte, so würde das Ganze schnell in Feuer aufgehen. Es ist dies ein schönes und glänzendes Metall, welches in der Luft und, wie Ihr wißt, im Wasser sich äußerst rasch verändert. Ich werde nun ein Stückchen auf Wasser legen und Ihr seht es wundervoll brennen, indem es eine schwimmende Lampe bildet, wobei es Wasser anstatt Luft verbraucht. Nehmen wir ferner ein wenig Eisenfeil- oder Drehspäne undlegen sie in Wasser, so finden wir, daß sie ebenfalls eine Veränderung erleiden. Sie verändern sich zwar nicht so rasch wie das Kalium, aber im ganzen in derselben Weise. Sie werden rostig und zeigen eine Einwirkung auf das Wasser, und wenn auch der Grad derselben ein geringerer ist, als beim Kalium, so ist doch die Art ihrer Einwirkung auf das Wasser im großen und ganzen dieselbe. Ich muß Euch bitten, diese verschiedenen Punkte genau zu merken. Hier habe ich ein anderes Metall, Zink, und als wir uns mit der festen Masse beschäftigten, die bei seiner Verbrennung entsteht, hatten wir Gelegenheit, zu sehen, daß es brennbar ist; ich glaube nun, wenn ich einen kleinen Streifen von diesem Zink nehme und über die Kerzenflamme halte, so werdet Ihr ein Mittelding vom Verbrennen des Kalium und von der Einwirkung des Eisens auf Wasser beobachten – seht, es findet eine Art von Verbrennung statt. Es ist verbrannt, und das Produkt ist eine weiße Asche. Auch dieses Metall übt eine gewisse Wirkung auf das Wasser aus.

Nach und nach haben wir gelernt, die Wirkungen dieser verschiedenen Körper zu beherrschen und sie zu zwingen, uns zu sagen, was wir wissen wollen. Zunächst noch etwas vom Eisen. Es ist eine gewöhnliche Erfahrung bei allen chemischen Prozessen, daß sie durch Anwendung der Wärme gefördert werden, und wenn wir die Wirkung der Körper auf einander genau und sorgsam studieren wollen, so müssen wir stets den Einflußder Wärme mit berücksichtigen. Ihr werdet wohl noch wissen, daß Eisenfeilspäne sehr schön in der Luft brennen; aber ich will Euch noch ein anderes Experiment zeigen, welches Euch das Verständnis dessen erleichtern wird, was ich von der Einwirkung des Eisens auf Wasser sagen will. Wenn ich eine Flamme nehme und sie hohl mache – Ihr wißt, warum: ich will ihr Luft sowohl von innen als von außen zuführen – und streue dann Eisenfeilspäne in die Flamme, so seht Ihr sie recht hübsch brennen. Diese Verbrennung wird natürlich durch den chemischen Prozeß bewirkt, der bei der Entzündung dieser Teilchen vor sich geht. Und so wollen wir nun weiter fortschreiten und untersuchen, was das Eisen tut, wenn es mit Wasser in Berührung kommt. Es wird uns seine Geschichte so schön, so stufenweise und regelmäßig erzählen, daß ich glaube, es wird Euch sehr gefallen.

Fig. 14.

Zerlegung des Wasserdampfs.

Ich habe hier einen Schmelzofen, durch den eine eiserne Röhre, ein Flintenlauf, geht; diesen Lauf habe ich mit blanken Eisendrehspänen vollgestopft und ins Feuer gelegt, um ihn rotglühend zu machen. Wir können entweder Luft durch den Lauf streichen lassen, um sie mit den Drehspänen in Berührung zu bringen, oder wir können aus diesem kleinen Kochgefäß am Ende des Laufs Wasserdampf hindurchschicken. Hier ist ein Hahn, der den Dampf so lange vom Laufe abschließt, bis wir ihn hindurchlassen wollen. In diesen Glasgefäßen links ist etwas Wasser, welches ich blaugefärbt habe, damit Ihr besser seht, was darin vor sich geht. Nun wißt Ihr doch recht gut, daß der Dampf, wenn ich ihn durch diesen Lauf und alsdann durch das kalte Wasser leite, sich eigentlich wieder verdichten müßte; denn Ihr habt gesehen, daß der Wasserdampf seine Gasform nicht behalten kann, sobald er abgekühlt wird. Ihr saht, wie er hier [auf den eingedrückten Blechzylinder[10]zeigend] sich auf einen so kleinen Raum zusammenzog, daß das Gefäß von der äußeren Luft eingedrückt wurde. Also – lasse ich Dampf durch den Lauf hindurchgehen, so wird er kondensiert werden – vorausgesetzt, daß der Lauf kalt geblieben wäre.Aber um das Experiment machen zu können, das ich Euch jetzt zeigen will, ist er eben erhitzt worden. Ich lasse nun den Dampf in kleinen Mengen durch den Lauf hindurch, und Ihr sollt selbst sagen, ob es noch Dampf ist. Der Dampf läßt sich zu Wasser verdichten; setzt man seine Temperatur herab, so verwandelt er sich zurück in flüssiges Wasser; nun habe ich doch die Temperatur des Gases, welches ich in diesem Gefäß aufgefangen, dadurch verringert, daß ich es nach seinem Austritt aus dem Flintenlauf durch Wasser gehen ließ, und trotzdem will es nicht wieder zu Wasser werden. Ich will noch einen andern Versuch damit anstellen. [Ich halte das Gefäß umgekehrt, damit mir das Gas nicht entwischt.] Wenn ich ein Licht an die Öffnung des Gefäßes bringe, so fängt dessen Inhalt mit gelindem Geräusch Feuer. Dies sagt Euch, daß es kein Wasserdampf ist; Dampf löscht ein Licht aus, brennt aber nicht, während Ihr doch das, was ich in dem Gefäße habe, brennen seht. Wir können dieses Gas ebenso aus dem Wasser erhalten, welches aus der Kerze oder auf andere Art gewonnen wurde. Wenn es durch Einwirkung der Eisenspäne auf den Wasserdampf entsteht, so bleibt das Eisen in einem ähnlichen Zustande zurück, wie die Feilspäne, wenn sie verbrannt werden. Das Eisen hat dabei an Gewicht zugenommen. So lange das Eisen in der Röhre allein bleibt, und ohne Zutritt von Luft oder Wasser erhitzt und wieder abgekühlt wird, verändert es seinGewicht nicht; ist aber ein solcher Dampfstrom darüber hinweggegangen, so wird es schwerer, weil es einen Bestandteil des Dampfes in sich aufgenommen hat, während der andere Bestandteil weiterging und hier von uns aufgefangen wurde. Und nun, da wir noch ein anderes Gefäß voll haben, will ich Euch daran eine sehr interessante Erscheinung zeigen. Es ist ein brennbares Gas, und ich könnte den Inhalt des Gefäßes auf einmal anzünden, um Euch das zu beweisen; aber ich will Euch mehr zeigen, wenn es geht. Es ist auch eine sehr leichte Substanz. Es steigt in der Luft empor und läßt sich nicht wie Wasserdampf verdichten. Ich nehme ein anderes Glasgefäß, welches nichts als Luft enthält; wenn ich es mit einem Wachsstock untersuche, finde ich, daß nichts als Luft darin ist. Ich nehme nun dieses Gefäß mit unserm neuen Gase und verfahre mit demselben, als ob es ein leichter Körper wäre. Ich halte zunächst beide Gefäße neben einander, die Mündungen nach unten. Nun kehre ich das mit dem neuen Gas gefüllte um, so daß seine Mündung aufwärts und gerade unter die Mündung des mit Luft gefüllten kommt. Das, welches vorhin das Gas enthielt, was enthält es jetzt? Ihr findet, daß es nur Luft enthält. Aber seht! Hier in demandern Gefäß ist das brennbare Gas, das ich also aus einem Gefäß in das andere, und zwar aufwärts ausgegossen habe. Es besitzt noch gänzlich seine vorigen Eigenschaften und verharrt in seiner Selbständigkeit; und es ist für unsere weiteren Untersuchungen über die Verbrennungsprodukte der Kerze von großem Wert.

Fig. 15.

Fig. 16.

Wasserstoff.

Wir können aber die Substanz, welche wir eben durch die Einwirkung des Eisens auf Dampf oder Wasser bereitet haben, auch mit Hilfe jener anderen Körper darstellen, die Ihr bereits so schön auf Wasser habt wirken sehen. Wenn ich ein Stück Kalium nehme, und die nötigen Vorkehrungen treffe, so gewinne ich dasselbe Gas; und wenn ich dafür ein Stück Zink anwende, so finde ich bei genauer Untersuchung, daß es zunächst in gleicher Weise einwirkt. Aber das nächste Produkt dieser Einwirkung hüllt das Zink gleichsam wie ein Mantel ein, so daß das metallischeZink nicht mehr direkt mit Wasser in Berührung steht. Wir können deshalb, wenn wir nur Zink und Wasser in unser Gefäß tun, keine großen Resultate erhalten; und in der Tat zeigen diese beiden Körper für sich allein nur wenig Einwirkung. Nehme ich aber jenen Überzug hinweg, löse ich die einhüllende Substanz ab, was ich durch ein wenig Säure leicht bewerkstelligen kann, so finde ich sogleich, daß das Zink gerade so auf das Wasser wirkt wie Eisen, aber bei gewöhnlicher Temperatur. Die Säure ermöglicht dieses, indem sie mit dem Zinkoxyd, das sich gebildet hat, in Verbindung tritt. Ich habe jetzt die Säure in das Glas gegossen, und es ist gerade, als hätte ich den Inhalt erhitzt, um dies scheinbare Aufkochen zu bewirken. Es steigt nun etwas vom Zink auf, sehr reichlich; das ist aber kein Dampf. Hier habe ich ein Gefäß voll davon, und Ihr werdet finden, daß ich genau dieselbe brennbare Substanz habe, die auch in dem Gefäß bleibt, wenn ich es umkehre, wie die, welche ich bei dem Experiment mit dem Flintenlauf gewann. Dieses aus dem Wasser dargestellte Gas ist wiederum dasselbe, wie es in der Kerze enthalten ist.

Fig. 17.

Versuchen wir nun, den Zusammenhang zwischen diesen beiden Erscheinungen genau zu bestimmen. Hier ist Wasserstoff – ein Körper, den man in der Chemie unter die sogenannten Elemente zählt, das sind Körper, die man nicht weiter in verschiedenartige Stoffe zerlegen kann. Eine Kerze ist kein Element, denn wirkönnen aus ihr Kohle darstellen; wir können ferner aus ihr, oder doch aus dem Wasser, das sie liefert, Wasserstoff darstellen. Der Wasserstoff wird nach dem Griechischen auchHydrogengenannt, weil er das Element ist, das in Verbindung mit einem anderen Wasser erzeugt (ὕδωρ, Wasser – γεννάω, ich erzeuge). Nachdem nun Herr Anderson zwei oder drei Gefäße mit dem Gase gefüllt hat, werde ich Euch jetzt ein paar Experimente damit zeigen. Ich habe kein Bedenken, sie Euch zu zeigen; denn ich wünsche sogar, daß Ihr sie nachmacht, wenn Ihr es nur mit Vorsicht und Aufmerksamkeit und unter Zustimmung Eurer Umgebung tut. Je weiter wir in der Chemie vorrücken, desto häufiger sind wir genötigt, mit Stoffen umzugehen, die an unrechter Stelle leicht Unheil anrichten können; die Säuren, die leicht entzündlichen Stoffe, die wir gebrauchen, auch das Feuer, können verletzen, wenn sie sorglos gehandhabt werden. Wenn Ihr Wasserstoff darstellen wollt, so könnt Ihr das ganz leicht mittelst Zinkstückchen, Schwefel- oder Salzsäure und Wasser. Hier habe ich, wie man sie früher nannte, eine »Philosophen-Lampe«. Es ist ein kleines Fläschchen mit einem Kork und einer Glasröhre durch denselben.Ich tue jetzt ein paar kleine Stückchen Zink hinein. Dieser kleine Apparat ist sehr nützlich für unsere Demonstration; ich werde Euch zeigen, wie Ihr damit Hydrogen machen und einige Experimente zu Hause anstellen könnt. Ich will Euch sagen, warum ich die Flasche so sorgfältig fast voll, aber doch nicht ganz voll mache. Ich tue es, weil das herausströmende Gas, von dem Ihr wißt, daß es sehr leicht brennt, explodieren und dadurch Unheil anrichten würde, wenn es beim Anzünden noch mit Luft vermischt wäre, wenn ich es also an der Öffnung der Röhre entzündete, bevor alle Luft aus dem Raume über dem Wasser verdrängt ist. Ich tue nun Schwefelsäure hinein. Ich wähle das Mengenverhältnis von Zink, Schwefelsäure und Wasser so, daß ich einen regelmäßigen Strom erhalte – nicht zu schnell und nicht zu langsam. Wenn ich jetzt ein Glas nehme und es verkehrt über das Ende der Röhre halte, so wird es sich mit Wasserstoffgas füllen, und ich denke, dasselbe wird sich, weil es leichter ist als Luft, einige Zeit darin halten. Wir wollen jetzt den Inhalt unseres Glases prüfen, um zu sehen, ob es Wasserstoff enthält – nun, ich denke wir können sagen, wir haben es [indem er es anzündet] – da ist’s, seht![11]Ich werde es nun am oberen Endeder Röhre anzünden. Seht, der Wasserstoff brennt. Da haben wir unsere Philosophenkerze. Es ist nur ein ärmliches, schwächliches Flämmchen, mögt Ihr sagen; es ist aber so heiß, daß kaum eine andere gewöhnliche Flamme eine so große Hitze liefert. Es brennt regelmäßig weiter, und ich will diese Flamme nun unter einer besonderen Vorrichtung brennen lassen, damit wir ihre Verbrennungsprodukte prüfen und den möglichsten Nutzen aus dem Versuche ziehen können. Da doch die Kerze Wasser entwickelt und dieses Gas aus dem Wasser kommt, so wollen wir nun sehen, was uns dieses durch denselben Verbrennungsprozeß liefert, dem die Kerze unterlag, als sie an der atmosphärischen Luft brannte, und ich setze die Lampe deshalb unter diesen Apparat, um das zu verdichten, was aus der Wasserstoffflamme in denselben aufsteigt.

Nach kurzer Zeit werdet Ihr die Feuchtigkeit im Zylinder erscheinen und Wasser an den Wänden herablaufen sehen, und dieses Wasser aus unserer Wasserstoffflamme wird ganz eben dieselben Wirkungen auf unsere Prüfungsmittel ausüben, wie wir sie früher bei demselben Verfahren beobachtet haben.

Fig. 18.

Der Wasserstoff ist so leicht, daß er andere Körper emporhebt; er ist bedeutend leichter als die atmosphärischeLuft, und ich werde Euch das an einem Experiment zeigen, welches wohl Einige von Euch bei einiger Sorgfalt nachmachen können. Hier ist unser Wasserstofferzeuger, und hier ist etwas Seifenwasser. Ich habe einen Kautschukschlauch mit dem Wasserstoffapparat verbunden und am Ende der Röhre eine Tonpfeife angebracht. Ich kann die Pfeife in das Wasser stecken und mit Hilfe des Wasserstoffs Seifenblasen machen. Ihr seht, daß die Blasen herabfallen, wenn ich sie mit meinem warmen Atem aufblase; nun aber bemerkt den Unterschied, wenn ich sie mit Wasserstoff aufblase! [Der Vortragende macht einige Wasserstoffblasen, die an die Decke des Zimmers emporsteigen.] Da seht Ihr, wie leicht das Gas sein muß, da es nicht allein die Seifenblase selbst, sondern auch noch einen großen Tropfen, der unten daran hängt, mit in die Luft nimmt. Ich kann seine Leichtigkeit auf noch bessereWeise zeigen; auch größere Blasen als diese können so emporgehoben werden, und man gebrauchte es in der Tat früher zum Füllen der Luftballons. Herr Anderson wird diese Röhre an unsern Apparat befestigen, und wir werden hier einen Wasserstoffstrom erhalten, mit dem wir diesen Ballon aus Kollodium füllen wollen. Ich brauche mir auch gar keine große Mühe zu geben, alle Luft aus dem Ballon zu verdrängen, denn die Hebekraft des Gases ist sehr bedeutend. [Zwei Kollodiumballons werden gefüllt und losgelassen, von denen der eine an einer Schnur gehalten wird.] Hier ist ein anderer, größerer Ballon, aus ganz dünnem Häutchen verfertigt, den wir füllen und aufsteigen lassen wollen. Ihr werdet sehen, daß sie so lange herumfliegen, bis alles Gas daraus entwichen ist.

Die außerordentliche Leichtigkeit des Wasserstoffs wird Euch noch deutlicher werden, wenn wir sein Gewicht mit dem eines anderen bekannten Stoffes, z. B. des Wassers, vergleichen. 1 Liter Wasser wiegt wie Ihr wißt, 1 Kilogramm oder 1000 Gramm; 1 Liter Wasserstoffgas wiegt – unter gewöhnlichen Umständen – noch nicht1/10Gramm! Und während 1 Kilogramm Wasser den Raum von 1 Liter einnimmt, würde 1 Kilogramm Wasserstoff, wie wir ihn hier auffangen, mehr als 11 000 Liter erfüllen.

Der Wasserstoff erzeugt keine Verbindung, die während der Verbrennung oder später als Verbrennungsproduktfest wird; wenn er verbrennt, so liefert er nur Wasser; wenn wir ein kaltes Glas nehmen und es über die Flamme halten, so wird es undurchsichtig, und wir erhalten augenblicklich Wasser in merklicher Menge; und nichts anderes wird bei seiner Verbrennung erzeugt, als eben dasselbe Wasser, welches Ihr bei der Verbrennung der Kerze entstehen saht. Es ist wichtig festzuhalten, daß Wasserstoff der einzige Körper in der Natur ist, welcher Wasser als das einzige Produkt seiner Verbrennung erzeugt.

Volta’sche Säule.

Wir sind jetzt genötigt, noch einige nachträgliche Versuche über die allgemeinen Eigenschaften und die Zusammensetzung des Wassers anzustellen, weswegen ich Euch noch eine kurze Zeit in Anspruch nehmen muß; wir sind dann bei unserer nächsten Zusammenkunft besser auf den Gegenstand vorbereitet. Wir haben es in der Gewalt, das Zink, welches Ihr mit Hilfe von Säure auf das Wasser wirken sahet, so in Tätigkeit zu setzen, daß sich alle Kraft an den Ort wendet, wohin wir es wünschen. Ich habe hinter mir eine Volta’sche Säule und will Euch zum Schluß des heutigen Vortrags ihre eigentümlichen Kräfte zeigen. Ich halte hier die Drahtenden, welche die Kraft fortleiten, und will sie auf Wasser wirken lassen.

Wir haben früher gesehen, was das Kalium für eine Verbrennungskraft besitzt, ebenso das Zink und die Eisenfeilspäne; aber bei keinem zeigt sich so energische Kraft wie hier. [Der Vortragende läßt die beidenEnden der Leitung sich berühren, und es zeigt sich ein glänzendes Licht.] Dieses Licht ist durch die Kraft von 40 Zinkplatten hervorgebracht; es ist eine Kraft, die ich durch diese Drähte ganz nach meinem Belieben leiten kann, obwohl sie mich, wenn ich sie auf meinen Körper wirken ließe, im Augenblick vernichten würde, und so groß ist die Kraft, die Ihr hervorgebracht seht, während Ihr 5 zählt, [indem er die Pole in Berührung bringt und das elektrische Licht erzeugt], daß sie der Gewalt manchen Gewitters gleich zu schätzen ist. Damit Ihr eine Anschauung von dieser ihrer Energie bekommt, will ich die Drahtenden nehmen, welche die Kraft von der Batterie hierherleiten, und seht: diese Eisenfeilspäne kann ich damit verbrennen! Nun, diese gewaltige chemische Kraft werde ich bei unserer nächsten Zusammenkunft auf Wasser wirken lassen, und Ihr werdet sehen, was der Erfolg sein wird.

Fußnoten:[7]Kondensieren gleich verdichten.[8]Brunnen-, Fluß- oder Meerwasser enthält stets mehr oder weniger feste Stoffe aufgelöst, das Meerwasser Salz, sogenanntes hartes Wasser Kalk. Um es davon zu befreien und »reines Wasser« im Sinne des Chemikers zu erhalten, wird esdestilliert, d. h. in Dampf verwandelt und wieder zu flüssigem Wasser verdichtet (siehe weiter unten).[9]Dies bewirkt der Druck der Luft, welcher von außen auf das Gefäß wirkt. So lange dasselbe mit Wasserdampf gefüllt war, drückte dieser von innen dagegen und hob die Wirkung des äußeren Luftdruckes auf; nach der Verdichtung zu flüssigem Wasser hört aber dieser innere Gegendruck auf, und die Folge ist das Zerknicken des Zylinders.[10]SieheFig. 12, Seite 91.[11]Für diese Probe wähle man ein kleines, nicht zu weites Glas, z. B. ein Likörgläschen. Wenn dasselbe reines, also luftfreies Wasserstoffgas enthält, so entzündet sich sein Inhalt beim Annähern eines brennenden Körpers und mit einem leichten Knall. Tritt statt dessen ein Pfeifen, oder gar ein stärkerer Knall auf, so ist dies ein Zeichen, daß dem Gase noch Luft beigemengt war; in diesem Falle darf das aus der Röhre ausströmende Gas durchaus noch nicht angezündet werden.

[7]Kondensieren gleich verdichten.

[8]Brunnen-, Fluß- oder Meerwasser enthält stets mehr oder weniger feste Stoffe aufgelöst, das Meerwasser Salz, sogenanntes hartes Wasser Kalk. Um es davon zu befreien und »reines Wasser« im Sinne des Chemikers zu erhalten, wird esdestilliert, d. h. in Dampf verwandelt und wieder zu flüssigem Wasser verdichtet (siehe weiter unten).

[9]Dies bewirkt der Druck der Luft, welcher von außen auf das Gefäß wirkt. So lange dasselbe mit Wasserdampf gefüllt war, drückte dieser von innen dagegen und hob die Wirkung des äußeren Luftdruckes auf; nach der Verdichtung zu flüssigem Wasser hört aber dieser innere Gegendruck auf, und die Folge ist das Zerknicken des Zylinders.

[10]SieheFig. 12, Seite 91.

[11]Für diese Probe wähle man ein kleines, nicht zu weites Glas, z. B. ein Likörgläschen. Wenn dasselbe reines, also luftfreies Wasserstoffgas enthält, so entzündet sich sein Inhalt beim Annähern eines brennenden Körpers und mit einem leichten Knall. Tritt statt dessen ein Pfeifen, oder gar ein stärkerer Knall auf, so ist dies ein Zeichen, daß dem Gase noch Luft beigemengt war; in diesem Falle darf das aus der Röhre ausströmende Gas durchaus noch nicht angezündet werden.

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