Titel: | Ueber Leuchtgasbereitung; von Dr. E. Frankland, Prof. der Chemie in Manchester. |
Fundstelle: | Band 125, Jahrgang 1852, Nr. LXIV., S. 261 |
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LXIV.
Ueber Leuchtgasbereitung; von Dr. E. Frankland, Prof. der
Chemie in Manchester.
Gelesen vor der
Manchester Literary and Philosophical Society am 13.
Januar 1852. – Im Auszug aus den Annalen der Chemie
und Pharmacie, Aprilheft 1852.
Frankland, über Leuchtgasbereitung.
I. Beiträge zur Kenntniß des
gewöhnlichen Processes der Gasbereitung.
Seit den ersten paar Jahren ihres Bestehens hat die Gasfabrication, deren Wichtigkeit
allgemein anerkannt werden muß, außerordentlich geringe Fortschritte gemacht,
obgleich das dadurch gewonnene künstliche Licht beinahe ein Lebensbedürfniß geworden
ist. Es ist wahr daß man, so weit der mechanische Theil des Processes in Betracht
kommt, wesentliche Verbesserungen erzielt hat, und wir sind jetzt im Stande, durch
die Anwendung neuer Reinigungsmethoden das Gas frei von jedem zweckwidrigen
Bestandtheil darzustellen; allein man muß bedenken daß die Erzeugung des Leuchtgases
wesentlich auf chemischen Principien beruht, indem die Producte jeder trocknen
Destillation von der
Modification der chemischen Verwandtschaft durch die Einwirkung der Hitze bedingt
werden. Bei einem sorgfältigen Studium der Resultate der schönen und gründlichen
Untersuchungen des verstorbenen Dr. Henry über diesen Gegenstand muß man sich wundern, wie
gering verhältnißmäßig der Boden ist, welchen man in demjenigen Theile der
Gasfabrication, welchen ich den gaserzeugenden nennen möchte, gewonnen hat, seitdem
sich dieser ausgezeichnete Forscher mit der Untersuchung dieses Gegenstandes
beschäftigte. Man hat freilich bessere Sorten von Kohle und auch einige neue
Materialien versucht und in Gebrauch genommen, man hat die Gasentwickelung durch
Verminderung des Drucks innerhalb der Retorten erleichtert, man hat Versuche gemacht
das Verhältniß der leuchtenden Stoffe zu vergrößern, indem man durch Regulirung der
Temperatur den ihre Entwickelung am besten befördernden Hitzegrad hervorbrachte,
allein man hat kein neues Princip auf den Proceß der
Gaserzeugung angewandt. Die angeführten Versuche sind zwar nicht ohne Erfolg
geblieben, aber aus Dr. Henry's Angaben über die Qualität und Quantität
der aus der gewöhnlichen Steinkohle und der Cannelkohle erhaltenen Gasarten, welche
1819 bekannt gemacht wurden, geht hervor daß in Bezug auf die Quantität des aus
einer gegebenen Gewichtsmenge Kohle gewonnenen Gases sowohl als auf dessen
Leuchtkraft, dadurch wenig gewonnen wurde. Ebensowenig hat sich unsere Kenntniß der
Bestandtheile des Kohlengases ausgedehnt, obgleich unsere Mittel für die
Untersuchung von Gasen mit der Vervollkommnung der Methoden der Gasanalyse durch die
Arbeiten von Bunsen, Kolbe, Regnault und Anderen
bedeutend erweitert worden sind.
Unter diesen Umständen gebe ich mich der Hoffnung hin, daß die in den folgenden
Blättern enthaltenen Beobachtungen, so unvollkommen sie auch in vielen Beziehungen
sind, doch als Beiträge zu unserer Kenntniß dieses wichtigen Fabricationszweiges
nicht ganz ohne Nutzen seyn mögen. Sie wurden durch eine ausgedehnte Reihe von
Versuchen veranlaßt, welche ich auf die Aufforderung zweier Kaufleute in Manchester
über einen neuen Proceß der Gasfabrication, der unter dem Namen „White's
Hydrocarbon-Proceß“ bekannt ist, anstellte, und vor Kurzem
beendigt habe. Indem ich auf diese Versuche und die daraus sich ergebenden Schlüsse
näher eingehe, werde ich mich bemühen, alle commerciellen Beziehungen des
Gegenstandes so viel als möglich zu vermeiden und mich nur auf die streng
wissenschaftliche Seite der Sache beschränken.
Der gewöhnliche Proceß der Gasbereitung besteht bekanntlich darin, daß man gemeine
Steinkohle oder Cannelkohle in verschlossenen Gefäßen von angemessener Form und
Größe der Rothglühhitze aussetzt, bis die flüchtigen Bestandtheile ganz oder zum
größten Theil ausgetrieben sind. In der Retorte bleiben Kohks zurück und die
verflüchtigten Substanzen bestehen aus condensirbaren Dämpfen und permanenten, mit
diesen Dämpfen mehr oder weniger gesättigten Gasen. Die aus einem gegebenen Gewicht
Kohle erhaltene Kohksmenge scheint durch Aenderungen der Temperatur in den bei der
Gasbereitung gewöhnlich beobachteten Gränzen keine bedeutende Vergrößerung oder
Verringerung zu erfahren, allein die relative Menge sowohl, als die Qualität der
flüssigen und gasförmigen Producte hängt wesentlich von der Temperatur ab, welcher
das in der Retorte enthaltene Material ausgesetzt wird. Man kann hier als allgemeine
Regel aufstellen, daß, je niedriger die Hitze ist, um so größer der Betrag der
flüssigen Producte auf Kosten der gasförmigen, und, je höher die Temperatur, um so
bedeutender die Ausbeute an Gas, wobei die flüssigen Producte gleichzeitig
verringert werden; allein nicht nur die relative Menge des erhaltenen Gases ändert
sich hierbei, sondern auch seine Qualität wird wesentlich von dem angewandten
Temperaturgrade beeinflußt, indem das bei niedrigen Temperaturen gewonnene Gas
gewöhnlich dem bei höheren Temperaturen entwickelten vorzuziehen ist.
Das so erzeugte Gas enthält verschiedene Bestandtheile, welche, um es als
Leuchtmaterial brauchbar zu machen, zuerst entfernt werden müssen. Da es indessen
nicht meine Absicht ist hier die zur Reinigung des Gases benutzten Methoden zu
besprechen, oder in die Einzelnheiten der gebräuchlichen Processe der Fabrication
einzugehen, da diese von Hrn. Leigh voriges Jahr in einer ausgezeichneten Abhandlung (gelesen vor
der Manchester Lit. and Phil. Soc.) vollständig und klar
entwickelt worden sind, so beschränke ich mich auf einige allgemeine Beobachtungen
über den relativen Werth der Bestandtheile der aus der Steinkohle oder anderen
Substanzen gewonnenen Gase und auf Betrachtungen über die Quantität und Qualität des
Gases, welches aus den gewöhnlich angewandten Materialien in gereinigtem Zustande
erhalten werden kann, so wie über die Methoden, wodurch man die eine oder die andere
erhöhen kann.
Die Bestandtheile des gereinigten Gases sind Wasserstoff, leichter Kohlenwasserstoff,
Kohlenoxydgas, ölbildendes Gas nebst anderen Gasen mit der allgemeinen Formel CⁿHⁿ; ferner
die Dämpfe von Kohlenwasserstoffen mit der Formel CⁿHⁿ und CⁿH(n–6) und
außerdem noch andere Kohlenwasserstoffe, deren Formeln unbekannt sind; hierzu kommen
noch kleine Mengen von Stickstoff, Sauerstoff und Schwefelkohlenstoffdampf, die wir
indessen für unseren jetzigen Zweck vollkommen vernachlässigen können.
Man hat immer angenommen, daß der Wasserstoff und das Kohlenoxydgas keine Leuchtkraft
besitzen, und daß das von dem Kohlengas erhaltene Licht der Anwesenheit des leichten
Kohlenwasserstoffs, des ölbildenden Gases und anderer Kohlenwasserstoffe
zugeschrieben werden müsse. Durch die weiter unten näher ausgeführten Versuche hoffe
ich indessen zu beweisen, daß auch der leichte Kohlenwasserstoff für alle
praktischen Zwecke vollkommen aller Leuchtkraft entbehrt, und daß daher alles Licht
dem ölbildenden Gas und den Kohlenwasserstoffen zugeschrieben werden muß. Diese
Sache ist insofern von Wichtigkeit, als wir finden werden, daß dadurch die Schätzung
der Leuchtkraft verschiedener Gasproben sehr vereinfacht wird, und daß die Natur der
verbrennlichen, als Verdünnungsmittel des ölbildenden Gases und der
Kohlenwasserstoffe dienenden Gase durchaus keinen Einfluß auf die Quantität des von
der Mischung gelieferten Lichtes hat.
Die Bestandtheile des Steinkohlengases und anderer Leuchtgase lassen sich in zwei
Classen bringen, in die der leuchtenden und die der nicht leuchtenden Bestandtheile;
zu der ersten Classe wird das ölbildende Gas nebst den übrigen oben erwähnten
Kohlenwasserstoffen zu zählen seyn, zu der zweiten gehört der leichte
Kohlenwasserstoff, der Wasserstoff und das Kohlenoxydgas. Der ersten Classe allein
gehört die Leuchtkraft eines Gasgemenges an, aber immer ist auch irgend ein Glied
der zweiten Classe als Verdünnungsmittel unentbehrlich, weil sonst die Verbrennung
der Kohlenwasserstoffe ohne die gleichzeitige Production vielen Rauches und einen
entsprechenden Verlust an Licht mit vielen Schwierigkeiten verknüpft seyn würde. Die
Glieder der ersten Classe werden alle bei Weißglühhitze augenblicklich, bei
Rothglühhitze langsamer zersetzt, wobei sie allen, oder den größten Theil ihres
Kohlenstoffs in der Form sehr kleiner Partikelchen absetzen, welche eben so viele
Centra für die Ausstrahlung von Licht in der Gasflamme bilden; je größer die Anzahl
solcher gleichzeitig in einer Flamme vorhandenen Kohlenstoffpartikelchen ist, um so
größer wird auch die von dieser Flamme ausgehende Lichtmenge seyn. Es wird hieraus
klar, daß der Werth dieser Kohlenwasserstoffe für die Lichtproduction in directem
Verhältniß zu der in einem gegebenen Volume enthaltenen Kohlenstoffmenge steht, und
von der mit diesem
Kohlenstoff verbundenen Menge Wasserstoff ganz unabhängig ist, und es sind daher die
dichtesten oder die am leichtesten condensirbaren Gase der ersten Classe zugleich
auch die, welche die stärkste Leuchtkraft besitzen. Alle dieser Classe angehörigen
Verbindungen werden, wie schon erwähnt, bei Rothglühhitze mehr oder weniger rasch
zersetzt, und bei dem gewöhnlichen Proceß der Gasbereitung überziehen sich die
inneren Flächen der Retorten bald mit einer aus dieser Quelle stammenden Schichte
Kohlenstoff. Die Ausdehnung dieser Zersetzung ist nun einerseits abhängig von der
Länge der Zeit, während welcher die Gase der erhitzten Umgebung ausgesetzt sind, und
andererseits von der Anzahl der Partikelchen, welche mit den rothglühenden Flächen
in Berührung stehen, und es stünden uns demnach zwei Wege offen, diese Zersetzung zu
beschränken. Der eine würde darin bestehen, daß man die Gase schnell aus der Retorte
hinausschaffte, der andere würde in einer Vermischung der leuchtenden Bestandtheile
mit nichtleuchtenden zu suchen seyn, indem es klar ist, daß die Anzahl der Atome von
ölbildendem Gas, die sich mit einer gegebenen Fläche in Contact befinden, nur halb
so groß seyn wird, wenn dieses Gas mit einem gleichen Volume Wasserstoff verdünnt
worden ist, als sie ohne eine solche Beimischung gewesen seyn würde.
Die Gase der zweiten Classe, oder die nichtleuchtenden Gase, haben außer dem eben
angeführten Nutzen noch die Eigenschaft, daß sie als Lösungsmittel für die Dämpfe
solcher Kohlenwasserstoffe dienen, welche bei gewöhnlicher Temperatur flüssig oder
fest sind; sie setzen uns dadurch in Stand, eine weitere Quantität von leuchtenden
Stoffen in Gasform zu bringen, in der dieselben so lange bleiben, als die Temperatur
nicht unter den Sättigungspunkt herabsinkt. Der dadurch erhaltene Gewinn an
Leuchtkraft wird vielleicht aus folgendem Beispiel deutlicher werden. Nehmen wir an,
100 Kubikzolle ölbildenden Gases, die sich mit dem Dampfe eines flüchtigen
Kohlenwasserstoffes sättigen könnten, von dem ein gegebenes Volum dreimal soviel
Kohlenstoff enthielte, als dasselbe Volum des ölbildenden Gases, nähmen drei
Kubikzoll dieses Dampfes auf; setzen wir jetzt den Werth von ein Kubikzoll des
ölbildenden Gases als Einheit, so wird die Leuchtkraft des 103 Kubikzolle
einnehmenden Gemenges des ölbildenden Gases mit dem Dampfe des Kohlenwasserstoffes
109 seyn. Fügen wir nun diesen 103 Kubikzollen noch 100 Kubikzolle Wasserstoffgas
hinzu, so wird die Mischung jetzt noch drei weitere Kubikzolle des
Kohlenwasserstoffdampfes aufnehmen können und die Leuchtkraft des neuen, 206
Kubikzolle erfüllenden Gasgemenges wird jetzt 118 seyn. Der Wasserstoff hat also
hier eine Zunahme der Leuchtkraft bewirkt, die neun Kubikzollen des ölbildenden Gases gleichkommt, also
beinahe 4,5 Proc. des Volums der gemischten Gase beträgt. Wenn wir berücksichtigen
daß die Kohlennaptha sehr leicht flüchtige Kohlenwasserstoffe enthält und daß diese
der Ueberschuß über die an die Gase, aus denen sie verdichtet wurden, nach deren
Sättigung gebunden bleibenden Mengen sind, so ist die Wichtigkeit dieser Function
der nicht leuchtenden Classe der brennbaren Gase hinlänglich in die Augen fallend.
Ich will hierzu noch bemerken daß die nicht brennbaren Gase für diesen Zweck nicht
würden gebraucht werden können, da die Abkühlung, welche sie später bei dem
Verbrennen des Gases in der Flamme nothwendig hervorbringen müßten, eine viel
bedeutendere Verminderung des Lichts zur Folge haben würde, als die Vermehrung
desselben durch den Kohlenwasserstoffdampf betragen hätte.
Da es klar ist daß jedes der drei nichtleuchtenden Gase, welche die zweite Classe
bilden, die beiden dieser Classe hier zugeschriebenen Verrichtungen vollkommen gut
erfüllen würde, so haben wir bis hierher noch keinen Grund, dem einen dieser
Verdünnungsmittel vor den beiden andern den Vorzug zu geben. Beim Studium ihres
Verhaltens bei der Verbrennung werden wir indessen finden, daß da, wo Gas zum
Beleuchtungszweck verwandt werden soll, der Wasserstoff Eigenschaften darbietet, die
ihm ein entscheidendes Uebergewicht geben. Bei dem Gebrauche des Gases zur
Beleuchtung im Innern von öffentlichen Gebäuden oder Privatwohnungen ist es eine
Sache von großer Wichtigkeit, daß dadurch die Luft so wenig als möglich verdorben
werde, oder mit andern Worten, daß eine möglichst kleine Quantität Sauerstoff
verzehrt, und möglichst wenig Kohlensäure gebildet werde. Ebenso wird jedermann
zugeben daß die drückende Hitze, welche man oft in Räumen empfindet die mit Gas
erleuchtet werden, dasjenige Gas am vortheilhaftesten erscheinen läßt, dessen
Gebrauch mit der geringsten Wärmeentwicklung verbunden ist. Wir geben im Folgenden
eine vergleichende Uebersicht des Verhaltens der drei nichtleuchtenden Gase mit
Bezug auf die eben erwähnten Punkte.
Ein Kubikfuß leichtes Kohlenwasserstoffgas verbraucht bei einer Temperatur von
15,5° C. und 30'' Barometerstand zwei Kubikfuß Sauerstoff und bildet 1
Kubikfuß Kohlensäure; die dabei entwickelte Wärme reicht hin, 5 Pfund 14 Unzen
Wasser von 0° auf 100°, oder die Luft eines Zimmers von 2500 Kubikfuß
Rauminhalt von 15° auf 27° zu erhitzen.
Ein Kubikfuß Kohlenoxydgas verzehrt bei derselben Temperatur und demselben
Barometerstand 1/2 Kubikfuß Sauerstoff, erzeugt 1 Kubikfuß Kohlensäure und entwickelt eine
Wärmemenge, womit 1 Pfund 14 Unzen Wasser von 0° auf 100°, oder 2500
Kubikfuß Luft von 15° auf 19,22° erwärmt werden können.
Ein Kubikfuß Wasserstoff verbraucht bei derselben Temperatur und demselben Druck 1/2
Kubikfuß Sauerstoff, bildet dabei keine Kohlensäure, und die bei seiner Verbrennung
erzeugte Hitze erhöht die Temperatur von 1 Pfund 13 Unzen Wasser von 0° auf
100°, oder die von 2500 Kubikfuß Luft von 15° auf 19,11°.
Eine Vergleichung dieser Angaben zeigt, daß der leichte Kohlenwasserstoff sowohl
wegen der Kohlensäure, welche er bildet, als wegen der großen Quantität Sauerstoff,
welche er verbraucht, und der bedeutenden Wärmemenge die er erzeugt, durchaus nicht
geeignet ist, um als Verdünnungsmittel benutzt zu werden. Er verzehrt viermal so
viel Sauerstoff und hat einen mehr als dreimal so großen absoluten Wärmeeffect, als
jedes der beiden andern Gase.
Die bei der Verbrennung gleicher Volume Kohlenoxydgas und Wasserstoff erzeugte
Wärmemenge ist für beide fast die nämliche und der Verbrauch an Sauerstoff genau
derselbe, allein die von dem Kohlenoxydgas erzeugte Kohlensäure gibt einen
entscheidenden Ausschlag für die Anwendung des Wasserstoffs als des besten
Verdünnungsmittels.
Auf der andern Seite zeigt uns diese Vergleichung, daß da, wo man Gas als
Heizmaterial anwenden will, und wo die Verbrennungsproducte weggeführt werden, der
leichte Kohlenwasserstoff als Verdünnungsmittel bei weitem den Vorzug verdient.
Als Basis für die aufgestellten Berechnungen dienten uns die Versuche von Dulong über den absoluten Wärmeeffect des Wasserstoffs,
des leichten Kohlenwasserstoffs und des Kohlenoxydgases. Dulong fand, daß
1 Pfd. H
die Temperatur von
1 Pfd. Wasser um
34708° C. erhöhen
1 – CO
–
–
–
1
– –
–
2502°
C. –
1 – CH²
–
–
–
1
– –
–
13469°
C. –
Diese Betrachtungen weisen uns darauf hin, welche Punkte wir, in Bezug auf die
Erzeugung des Gases, bei der Fabrication des Leuchtgases wesentlich im Auge behalten
müssen; es sind folgende:
1) die Gewinnung des größtmöglichen Betrages leuchtender Verbindungen aus einem
gegebenen Gewichte Material;
2) die Herstellung eines richtigen Verhältnisses zwischen den leuchtenden und
nichtleuchtenden Bestandtheilen, so daß auf der einen Seite die Verbrennung des Gases
vollkommen und ohne die Entwicklung von Rauch oder unangenehmen Gerüchen vor sich
gehe, und daß auf der andern Seite die zur Production einer gewissen Menge von Licht
nothwendige Gasmenge nicht zu groß ausfalle;
3) die Gegenwart des größtmöglichen Verhältnisses an Wasserstoff unter den
nichtleuchtenden Bestandtheilen, zum Ausschluß des leichten Kohlenwasserstoffs und
des Kohlenoxydgases, um die von diesen Gasen bedingte Verunreinigung der Atmosphäre
in den beleuchteten Räumen so gering als möglich zu machen.
Ich habe diese einleitenden Bemerkungen nicht deßhalb vorangestellt, um das logische
Raisonnement, welches auf den weiter unten beschriebenen Gasbereitungsproceß geführt
hat, deutlich zu machen, denn ich glaube daß dieser Proceß, so weit die obigen von
uns angestellten Betrachtungen in Frage kommen, rein zufällig angenommen wurde; ich
führte sie vielmehr deßwegen an, um dadurch die Resultate der folgenden Versuche
leichter verständlich zu machen, und um zu zeigen daß ein genaues Studium der
chemischen Vorgänge bei der Gasfabrication schon lange auf diese mehr
wissenschaftliche Methode der Gasbereitung geführt haben würde.
II. White's Proceß auf Harz
angewendet.
White's Proceß besteht
wesentlich in der Erzeugung von nichtleuchtenden brennbaren Gasen durch die
Einwirkung von Holzkohle, Kohks, oder andern desoxydirenden Substanzen auf
Wasserdampf in einer eigenen Retorte, und in der Einführung dieser Gase mit einem
Ueberschuß von Wasserdampf in diejenige Retorte, welche zur Darstellung der
leuchtenden Gase dient. Diese Ueberleitung geschieht auf eine solche Weise, daß
dadurch die leuchtenden Gase so schnell als möglich aus ihrer Retorte hinausgeführt
und so dem zerstörenden Einfluß einer hohen Temperatur entzogen werden.
Der Ueberschuß an Wasserdampf, der die Wassergase in die zweite Retorte begleitet,
vollführt daselbst eine wichtige Aufgabe; er wirkt nämlich auf den Theer und andere
kohlenstoffreiche Substanzen auf die von mir schon erörterte Weise ein, und
veranlaßt dadurch die Bildung einer neuen Quantität von Gas, von dem ein sehr großer
Theil reines Wasserstoffgas ist. Es läßt sich kaum annehmen daß sich diese
Einwirkung des Wasserdampfes bloß auf den Theer und andere unreine Materien
beschränken, und nicht auch die in derselben Retorte gebildeten leuchtenden Gase angreifen
sollte, da die Constitution des Theers ja fast dieselbe ist, wie die der gasförmigen
Kohlenwasserstoffe. Es kommt indessen hier von der andern Seite in Betracht, daß
jeder auf diese Art entstehende Verlust an Leuchtstoffen von derjenigen Menge dieser
Stoffe, welche durch ihre schnelle Entfernung aus dem Einflusse einer hohen
Temperatur vor Zersetzung bewahrt bleiben, und von den Dämpfen der flüchtigen
Kohlenwasserstoffe, mit welchen sich die Wassergase mehr oder weniger sättigen, bei
weitem übertroffen wird.
Meine Versuche über die Anwendung des White'schen
Processes auf Harz habe ich schon im vorigen Jahre veröffentlicht (polytechn.
Journal Bd. CXXII S. 121).
III. Ueber Bestimmung der Leuchtkraft
des Gases aus seiner chemischen Zusammensetzung.
Man hat vielfache Versuche gemacht, die Leuchtkraft des Steinkohlengases und anderer
Gase aus den mit denselben erhaltenen analytischen Resultaten zu schätzen, es ist
indessen bis jetzt noch nicht gelungen eine sichere Methode hiefür herauszufinden.
Dr. Henry betrachtete den
Verbrauch eines gegebenen Volums eines Gases an Sauerstoff als ein, wenngleich
unvollkommenes, Mittel, seine Leuchtkraft zu beurtheilen; allein wenn auch
diejenigen Gase, welche die größte Leuchtkraft besitzen, gewöhnlich im Verhältniß zu
ihrem Volume am meisten Sauerstoff verzehren, so ist dieses doch keineswegs immer
der Fall. Ein Gasgemenge, welches 10 Proc. ölbildendes Gas, 20 Proc. leichtes
Kohlenwasserstoffgas und 70 Proc. Wasserstoff enthält, würde zu seiner Verbrennung
viel weniger Sauerstoff nöthig haben, als ein Gemenge, welches bloß 5 Proc.
ölbildendes Gas und das leichte Kohlenwasserstoffgas und den Wasserstoff in
umgekehrtem Verhältniß enthielte, obgleich die Leuchtkraft des ersteren doppelt so
groß seyn würde als die des letzteren.
Aus dem über die Leuchtkraft der Kohlenwasserstoffe bereits Gesagten wissen wir, daß
die Menge des von diesen Körpern gelieferten Lichtes um so größer ist, je dichter
dieselben sind. Leigh war der erste, der auf diese
wichtige Thatsache aufmerksam machte, sowie er auch zuerst die Leuchtkraft des
Kohlengases genauer zu schätzen versuchte. Er betrachtet sie als abhängig von den
Kohlenwasserstoffen und dem leichten Kohlenwasserstoffgas, und hält den Werth der
ersteren der Sauerstoffmenge, die sie zu ihrer Verbrennung nöthig haben, für direct
proportional. Wenn wir den leichten Kohlenwasserstoff, von dem ich zeigen werde, daß er in der
Praxis durchaus keinen Leuchtwerth besitzt, ganz außer Betracht lassen, so gibt
diese Methode Resultate, die im Allgemeinen nicht weit von der Wahrheit entfernt
sind. Demungeachtet ist man übrigens hierbei leicht sehr bedeutenden Irrthümern
ausgesetzt, weil der Betrag des verbrauchten Sauerstoffs nicht allein von dem
lichtgebenden Bestandtheile, dem Kohlenstoff, sondern auch von der Menge des mit
diesem Elemente verbundenen Wasserstoffs abhängt, welche nothwendig eine sehr
wechselnde Größe ausmacht, indem dieser in einigen Kohlenwasserstoffen in dem
Verhältniß C : H = n : n – 12 vorhanden
ist. Ich habe, um diese Quelle von Irrungen zu vermeiden und einen auf
Kohlenwasserstoffe der verschiedenartigsten Zusammensetzung anwendbaren Ausdruck für
die Leuchtkraft zu erhalten, das Volum des in den leuchtenden Kohlenwasserstoffen
enthaltenen Kohlenstoffdampfes bestimmt, und dasselbe zur Basis der Berechnung
gemacht. Ich habe früher schonAnnalen der Chemie und Pharmacie, Bd. LXXI S. 186. eine Methode für die Bestimmung des Kohlenstoffdampfes angegeben, und Leigh beschrieb vor Kurzem eine ähnlicheMem. of the Manchester Lit. and Phil. Soc. Bd.
XIV S. 303., welche er zur Bestimmung des Sauerstoffverbrauchs jener Körper anwandte.
Der Weg, welchen ich für die unten angeführten Bestimmungen des Werthes
verschiedener Kohlenwasserstoffe einschlug, ist folgender:
Ehe man das Gas mit rauchender Schwefelsäure behandelt, verpufft man eine bekannte
Menge davon mit einem Ueberschuß an Sauerstoff und bemerkt sich genau die Quantität
der dabei gebildeten Kohlensäure. Ein anderes bekanntes Volum des Gases wird nach
der Absorption der darin enthaltenen Kohlenwasserstoffe durch Schwefelsäure auf
dieselbe Art mit Sauerstoff verpufft und die gebildete Kohlensäure gleichfalls
bestimmt. Auf diese Weise erhält man 1) den Procentgehalt des Gases an
Kohlenwasserstoffen, 2) das Volum der von den Kohlenwasserstoffen plus dem Volum der von den nichtleuchtenden Gasen
erzeugten Kohlensäure, und 3) das Volum der von den nichtleuchtenden Gasen allein
gebildeten Kohlensäure. Aus diesen Daten ist es leicht, den Betrag der von einem
Volum der Kohlenwasserstoffe gebildeten Kohlensäure zu berechnen. Bezeichnen wir die
Anzahl der von der Schwefelsäure absorbirten Kohlenwasserstoffprocente durch A, das Volum der von 100 Raumtheilen des ursprünglichen
Gases erzeugten Kohlensäure mit B, die Kohlensäuremenge,
welche von den nach der Absorption der Kohlenwasserstoffe zurückbleibenden Procenten des
ursprünglichen Gases gebildet wurde, mit C, und das
Volum der durch die Verbrennung der Kohlenwasserstoffe allein erzeugten Kohlensäure
mit x, so haben wir die Gleichung:
x = B – C.
Aus dieser Gleichung erhalten wir für die Menge der von 1 Volum der
Kohlenwasserstoffe gebildeten Kohlensäure den Ausdruck:
(B – C)/A.
Da nun 1 Volum Kohlenstoffdampf bei seiner Verbrennung 1 Volum Kohlensäure bildet, so
gibt uns dieser Ausdruck zugleich die Menge des in 1 Volum der leuchtenden
Bestandtheile enthaltenen Kohlenstoffdampfes an. Zum Zweck vergleichender
Beobachtungen ist es vorzuziehen, den Gehalt dieser Kohlenwasserstoffe durch ein
äquivalentes Volum des ölbildenden Gases ausdrücken zu können. Da nun 1 Volum dieses
Gases 2 Volume Kohlenstoffdampf enthält, so erreicht man diesen Zweck, indem man nur
den bereits gefundenen Ausdruck durch 2 dividirt; wir haben dann:
(B – C)/2A.
Nehmen wir an, wir hätten in einer Gasprobe 10 Proc. Kohlenwasserstoffe, von denen
ein Volum 3 Volume Kohlenstoffdampf enthielte, so würde demnach die diesen 10
Procenten entsprechende Menge ölbildenden Gases 15 Volume betragen.
Die Nothwendigkeit einer solchen Bestimmung des Leuchtwerthes wird klar werden, wenn
man bedenkt daß 1 Vol. der durch rauchende Schwefelsäure oder Chlor, welches
letztere bei vollkommenem Lichtabschluß genau dieselben Bestandtheile wie die
Schwefelsäure condensirt, absorbirbaren Kohlenwasserstoffe von 2,54 bis zu 4,36
Volumen wechselnde Quantitäten Kohlenstoffdampf enthalten kann. Man sieht hieraus,
daß zwei Gase, die bei der Behandlung mit Schwefelsäure oder Chlor in gleichen
Mengen condensirt werden, doch in ihrem Leuchtwerthe um mehr als 71 Proc.
verschieden seyn können.
Dr. Fyfe fand bei seinen
sorgfältig angestellten Versuchen über die Cannelkohle von Boghead und Lesmahago,
daß der Leuchtwerth der aus beiden Kohlenarten erhaltenen Gase in der That fast der
nämliche war, obgleich die in dem Bogheadgase bei der Behandlung mit Chlor gefundene
Menge von ölbildendem Gase 27 Proc., und die in dem Lesmahagogase enthaltene nur 17,6 Proc.
betrug. Fyfe vermuthete, daß diese Gleichheit in der
Leuchtkraft beider Gase auf unserer Unbekanntschaft mit der Methode einer
vortheilhaften Verbrennung reichhaltiger Gase beruhen könnte; allein ich fand bei
der Bestimmung der in gleichen Volumen des Boghead- und des Lesmahagogases
enthaltenen Kohlenstoffmengen, daß 17,6 Volume der in dem Lesmahagogase anwesenden
Kohlenwasserstoffe beinahe so viel Kohlenstoff enthalten, als 27 Volume der
Kohlenwasserstoffe des Bogheadgases, woraus sich die Gleichheit in der Leuchtkraft
beider Gase leicht erklärt.
(Die Fortsetzung folgt im nächsten Heft.)