Titel: | Ueber das Platin und die es begleitenden Metalle; von H. Sainte-Claire Deville und H. Debray. |
Fundstelle: | Band 154, Jahrgang 1859, Nr. XXVIII., S. 130 |
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XXVIII.
Ueber das Platin und die es begleitenden Metalle;
von H. Sainte-Claire
Deville und H.
Debray.Wir haben bereits im polytechn. Journal Bd.
CLIII S. 38 den Bericht mitgetheilt, welchen die Verfasser über den
Inhalt dieser Abhandlung der französischen Akademie der Wissenschaften
erstatteten. A. d. Red
Im Auszug aus den Annales de Chimie et de Physique, August
1859, S. 385–496.
Mit Abbildungen auf Tab.
II.
Deville, über das Platin und die es begleitenden
Metalle.
I. Schmelzen des Platins.
Das beste Verfahren sich reines Platin zu verschaffen, besteht darin, es in einem aus
gebranntem Kalk bestehenden Behälter zu schmelzen und zu feinen. Man findet im Handel Platin, welches aus der zweiten und dritten Auflösung des Erzes
abgeschieden wurde und nahezu frei von Iridium ist, aber stets Spuren von Osmium und
ein wenig Silicium enthält. Solches Platin läßt sich durch das Schmelzen im Kalk bei
Oxydationsfeuer mit der größten Vollkommenheit feinen, es entbindet sich Osmiumsäure
und das Silicium geht in kieselsauren Kalk über, welcher zu einer farblosen Perle
schmilzt, die sich auf der Oberfläche des Metalls rasch hin und her bewegt, bis sie
an die Ränder des Behälters gelangt und von den Wänden desselben absorbirt wird.
Das geschmolzene und gefeinte Platin ist ein eben so weiches Metall wie das Kupfer, wovon man sich in der Pariser Münze
überzeugte; es ist weißer als das gewöhnliche Platin, und besitzt nicht dessen
Porosität, welche bisher die Herstellung einer undurchdringlichen Platinplattirung
verhinderte.
Das geschmolzene Platin besitzt noch die Eigenschaft, die Gase an seiner Oberfläche
zu verdichten. Seine Dichtigkeit ist gleich 21,15 und geringer als diejenige des
gewöhnlichen Platins, welches behufs seiner Verarbeitung in sehr kräftiger Weise
anhaltend kalt geschlagen wurde.
Wir wollen nun den Apparat beschreiben, mittelst dessen
wir das Platin in ziemlich beträchtlichen Quantitäten schmelzen, und dasselbe in
einen offenen Einguß gießen konnten, wie ein Metall von gewöhnlicher
Schmelzbarkeit.
Das Brennmaterial, welches wir meistens angewandt haben, ist das Leuchtgas. Man kann
aber auch das Wasserstoffgas benutzen, welches eine noch größere Hitze gibt,
wenigstens wenn es rein ist. Die Verbrennung wird durch einen Sauerstoffstrom
bewirkt, und die Vertheilung der Gase geschieht mit dem in Fig. 10 abgebildeten Löthrohr.
Dieses Löthrohr besteht in einem Cylinder E, E aus
Kupfer, von 12 Millimeter Durchmesser, welcher an seinem untern Theil mit einer
Verlängerung E', E' versehen ist, die schwach conisch,
40 Millimeter lang und aus Platin verfertigt ist. Eine kupferne Röhre C, C, C von 3 bis 4 Millimeter lichtem Durchmesser,
welche in einem Ansatz von Platin C' endigt, der an sie angeschraubt wird, ist in den Cylinder von seinem
obern Theil aus gesteckt und wird darin durch eine Druckschraube P festgehalten; mittelst letzterer kann man dem Ansatz
C' die gewünschte Höhe bezüglich des untern Endes
des Cylinders E, E, E', E' geben. – Ein Hahn H
von großem Querschnitt ist seitlich mittelst eines sehr
weiten Verbindungsstücks ebenfalls am Cylinder E
angebracht. Am Ende der gebogenen Röhre C ist ein Hahn
O angebracht. Durch den Hahn H läßt man, mittelst eines Kautschukrohrs das als Brennmaterial dienende
Wasserstoff- oder Leuchtgas zuströmen; durch den Hahn O führt man den Sauerstoff ein, welcher dasselbe verbrennen muß. Der platinene Ansatz
C' ist mit einer Oeffnung von 2 bis 3 Millimetern
Durchmesser versehen. – Um beträchtliche Quantitäten von Platin zu schmelzen,
z.B. 12 bis 15 Kilogr., müssen die Hähne dieses Apparats, besonders derjenige für
das Leuchtgas, einen verhältnißmäßig großen Querschnitt haben, weil für das
Ausströmen des Gases eine Oeffnung von 1 Quadratcentimeter oder wenigstens 75
Quadratmillimetern angewandt werden soll. Der platinene Ansatz des Löthrohrs aus
welchem der Sauerstoff entweicht, muß in diesem Falle eine Oeffnung von wenigstens 2
Millimet. Durchmesser haben. Dem Sauerstoffgas muß man einen Druck von 4 bis 10
Centimetern Quecksilbersäule geben können.
Der Ofen, Fig. 8, worin die
Verbrennung erfolgt, ist von KalkNämlich einen gut gebrannten schwach hydraulischen Kalk, der gerade dicht
genug ist, um das Abdrehen auszuhalten; es gewährt keinen Vortheil, einen
sehr harten Kalk zu benutzen, welchen der Drehstahl nicht mit
außerordentlicher Leichtigkeit angreift. Die Verfasser erhielten ihren Kalk
durch Brennen des grobkörnigen Kalksteins des Pariser Tertiärgebirges. angefertigt und dieser mit sehr weichem Eisendraht gebunden, so daß die
Reife sich in geringer Entfernung von einander befinden. Er besteht aus zwei
Theilen: 1) dem Gewölbe A, A, aus einem cylindrischen
Kalkstück hergestellt, welchem an seinem untern Theil eine schwache Bogenrundung
gegeben und das bei Q mit einem conischen Loch zum
Einstecken des Löthrohrs E versehen ist; 2) der Sohle
B, welche in einem andern, ebenfalls cylindrischen
Kalkstück ausgehöhlt ist; man muß derselben eine solche Tiefe geben, daß das
geschmolzene Platin darin eine Dicke von höchstens 3 bis 4 Millimetern hat; am
vordern Theil D, welcher einen schwachen Vorsprung
bildet, stellt man mit einer Raspel eine etwas nach Innen geneigte Nuth her, welche
zugleich als Ausgießloch und als Austrittsöffnung für die Flamme dient. Um eine
Schmelzung zu machen, stellt man die aus Kalk bestehenden Theile des Ofens zusammen,
wie es die Abbildung zeigt, dann, das Löthrohr in der Hand haltend, öffnet man den
Hahn H (Fig. 10), so daß ein sehr
schwacher Strom von dem brennbaren Gas austritt, welches man bei C' entzündet; dann dreht man den Hahn O, durch welchen der Sauerstoff zugeführt wird, läßt
jedoch das brennbare Gas stark vorwalten. Hierauf erst führt man die Flamme durch
das Loch Q (Fig. 8) in den Apparat
ein, weil sonst eine kleine Explosion in demselben entstehen könnte. Alsdann
verstärkt man allmählich (um die Ofenwände langsam zu erhitzen) die Geschwindigkeit
des Sauerstoff- und des Wasserstoffstroms, bis man die Maximaltemperatur
erreicht hat.Wenn die Gasvolume im gehörigen Verhältniß sind, verursacht das Löthrohr nur
noch ein sehr schwaches Geräusch. Mit einem Platinblech, welches man durch den Vorsprung D
(Fig. 8)
einführt und auf den Gasstrahl bringt, sieht man wo die Maximaltemperatur
stattfindet, d.h. der Punkt liegt wo das Schmelzen am schnellsten erfolgt; nun gibt
man mittelst der horizontalen Druckschraube P (Fig. 10),
welche man löst, dem Platinansatz C' die geeignete
Stellung und befestigt ihn dann in derselben durch starkes Anziehen der Schraube.
Hierauf führt man das Platin nach und nach durch die Oeffnung D ein. Besteht dasselbe aus Blechstücken von weniger als 1 Millimeter
Dicke, so verschwinden und schmelzen sie fast in dem Augenblick wo sie in den Ofen
gelangen. Das Sauerstoffgas muß unter einem gewissen Druck, von beiläufig 4 bis 5
Centimet. Quecksilbersäule, ausströmen und dem Platin eine Drehbewegung ertheilen,
wodurch die Temperatur in dessen ganzer Masse eine gleichförmige wird.
Man muß das Platin so lange im Schmelzen erhalten, bis es vollständig gefeint ist,
was man daran erkennt, daß sich keine glasige Substanz mehr auf seiner Oberfläche
bildet. Will man alsdann das Platin nicht gießen, so vermindert man allmählich die
Geschwindigkeit der beiden Gase, indem man das reducirende Gas stets in sehr
schwachem Ueberschuß vorwalten läßt. Dieses Gas veranlaßt eine sehr rasche Bildung
von Wasser oder Kohlensäure auf Kosten des im Platin aufgelösten Sauerstoffs; die
Metallmasse kommt dabei in ein schwaches Sieden. Nach und nach dringt die Erstarrung
bis zur Mitte vor, und man sperrt dann die Gase ganz ab. Es wird stets ein wenig
Platin an das Gewölbe des Ofens geschleudert, welches man nach der Operation mit der
größten Leichtigkeit sammeln kann.
Will man hingegen das geschmolzene und gefeinte Platin gießen, so verschafft man sich
einen Einguß, welcher entweder aus dickem und mit Graphit gut geriebenem Gußeisen
besteht, oder aus Gasretorten-Kohks, oder aus Kalk; die beiden letzteren
lassen sich mit der größten Leichtigkeit aus Platten herstellen, welche man zersägt
und mit Eisendraht bindet. Man hebt das Gewölbe des Ofens ab, faßt den Herd mit
einer Zange, und gießt das Platin aus, aber ohne sich zu beeilen wie bei einem
gewöhnlichen Metall. Die einzige Schwierigkeit besteht hierbei darin, gleichzeitig
die blendende Oberfläche des Platins und die Oeffnung des Eingusses zu
unterscheiden, um sicher ausgießen zu können. Mit der Zange soll man höchstens 3 bis
4 Kilogr. Platin gießen, mit einem größeren Quantum wäre es zu gefährlich, falls die
Zange oder irgend ein anderer Theil des Apparats nachgeben würde.
Um große Quantitäten von Platin, z.B. 12 Kilogr., auf einmal gießen zu können, muß
man einen Ofen (Fig.
9) anwenden, welcher nach denselben Principien wie der beschriebene
construirt, aber wegen seiner Größe aus Kalkstücken zusammengesetzt ist, welche man wie
Ziegel in einem cylindrischen Apparat von Eisenblech anordnet, indem man darin
hernach die Sohle K aushöhlt. Das Gewölbe V besteht auch aus mehreren Kalkstücken, welche durch
einen sehr starken und mit einer Druckschraube versehenen Eisenreif zusammengehalten
werden; nachdem die Kalkstücke gut zusammengefügt und an einander gepreßt worden
sind, bearbeitet man die Oberfläche des Gewölbes und bohrt das Loch Q mit der größten Leichtigkeit aus. Der im Blechcylinder
K enthaltene Herd ist um zwei mit Scharnier
versehene Träger L, L beweglich, welche so angeordnet
sind, daß die horizontale Linie, welche die Scharniere verbindet, durch das
Ausgießloch D geht; wenn man daher den Blechcylinder
mittelst des an ihm angebrachten Schwanzes S hebt, so
dreht sich der ganze Apparat um diese Linie LL,
und die auf der Ofensohle enthaltene Flüssigkeit lauft bei D aus, ohne daß der Punkt D selbst sich
verrückt. Um sich in der Behandlung dieses Apparats zu üben, füllt man die Sohle mit
Quecksilber und führt das Gießen mit diesem Metall aus, ehe man es mit dem
geschmolzenen Platin vornimmt.
Die Principien, auf welche sich die Construction unserer Apparate gründet, sind sehr
einfach:
1) Der Kalk ist vielleicht der schlechteste Wärmeleiter, welchen man kennt; ein
Apparat von höchstens 2 Centimeter Dicke, welcher voll geschmolzenen Platins ist,
hat äußerlich kaum eine Temperatur von 150° C.
2) Der Kalk ist der Körper welcher die Wärme und das Licht am vollkommensten
ausstrahlt, weßhalb er auch gewählt wurde um das Drummond'sche Licht zu erhalten. Wände aus Kalk sind daher die besten, welche
man einem derartigen Flammofen geben kann.
3) Der Kalk wirkt auf alle aus dem Platin zu entfernenden Unreinigkeiten, das Eisen,
Kupfer, Silicium etc., und verwandelt sie in schmelzbare Verbindungen, welche seine
so poröse Substanz durchdringen. Er wirkt wie eine Kapelle, deren Material das
Metall reinigt, welches man darin schmilzt.
Ein Versuch, welcher im Laboratorium der Normalschule mit Gasometern, welche 1400 bis
1500 Liter Sauerstoffgas enthielten und mit Leuchtgas angestellt wurde, gab bei
Anwendung des beschriebenen Apparats mit Scharnieren (Fig. 9) folgende
Resultate. In 42 Minuten, worin die Zeit inbegriffen ist, welche zur Bestimmung der
erforderlichen Gasverhältnisse nöthig war, schmolzen wir 11 Kilogr. 595 Gramme
Platin als russische Münze. Nach dem Schmelzen war man genöthigt das Metall zu
feinen, welches ein wenig Osmium und eine beträchtliche Menge Silicium enthielt,
dann goß man es in einen Einguß von Gasretorten-Kohks, worin es lange Zeit flüssig
blieb. Der Verbrauch an Sauerstoffgas betrug 1200 Liter, und der Gewichtsverlust des
Platins 135 Gramme, wovon die Hälfte in mechanischen Verlusten bestand, in Folge des
Spritzens während des Gießens, so daß der wirkliche Verlust auf höchstens 1/2 Proc.
vom Gewicht des Platins geschätzt wurde, was nahezu den Unreinigkeiten entspricht,
welche das Platin enthielt.Bei einem andern Versuch mit Münzen von russischem Platin ergaben 3 Kil. 110
Grm. einen Verlust von 10 Grm., entsprechend 1/311 = 0,0032. Jedes Kilogramm Platin erfordert also zum Schmelzen, das Feinen inbegriffen,
100 Liter Sauerstoffgas; davon kommt aber fast die Hälfte auf das Feinen.
Das Gießen des Platins in Formen erheischt dieselben Vorsichtsmaßregeln wie das
Gießen des Silbers. Bei oftmaligem Umschmelzen desselben Platins erhielten wir
einigemal mißlungene Stäbe, welche zwar hämmerbar aber blasig waren, meistens fielen
jedoch die Stäbe ganz vorwurfsfrei aus. Es bleibt daher den Praktikern noch ein
Kunstgriff zu ermitteln, damit diese Operation sicher gelingt.
Zur Bereitung des Sauerstoffgases haben wir
Mangansuperoxyd (Braunstein) und Quecksilberstaschen angewandt, welche wir in einem
kleinen Flammofen (Fig. 1) mittelst einer dicken Schicht von möglichst backenden Steinkohlen
erhitzten; um das Verbrennen der Flaschen zu verhüten, umhüllen wir sie also mit
einer sehr rußigen Flamme, wodurch der Zweck vollständig erreicht wird. Jede
Quecksilberflasche (Nr. 1, 2, 3, 4, 5, 6 in Fig. 1) enthält 5 Kilogr.
Braunstein; nachdem man sie beschickt hat, bringt man sie im Flammofen an, entweder
horizontal oder vertical; wir wollen annehmen daß sie horizontal angeordnet wird:
eine schmiedeeiserne Röhre, welche an einem ihrer Enden etwas conisch ist, durch
Schläge mit einem hölzernen Hammer in die Oeffnung der Quecksilberflasche
eingetrieben und mit Lehm lutirt wurde, führt mittelst Kautschukröhren das
Sauerstoffgas in ein kupfernes Tönnchen (Fig. 6), welches Wasser
enthält und die von den Quecksilberflaschen kommenden Röhren aufnimmt, so daß
dieselben mittelst der Wasserschicht, welche die Gase durchziehen müssen, voll
einander abgesondert sind. Aus dem Tönnchen führt eine Röhre, welche an der Seite
desselben oberhalb angebracht und anfangs horizontal dann schwach geneigt ist, die
Gase und das verdichtete Wasser in eine mit gelöschtem Kalk oder mit
Aetznatronlösung gefüllte Flasche, wo der Sauerstoff seine Kohlensäure verliert.
Dieses Gefäß muß abgekühlt werden (wenn man das Tönnchen nicht abkühlt), weil das im
Braunstein enthaltene Wasser darin als Dampf anlangt und es übermäßig erhitzen könnte.
Aus dieser Flasche zieht das Gas in den Gasometer, welcher voll Wasser ist, dessen
Ausfließen man so regelt, daß der Druck stets um einige Centimeter Wassersäule
größer ist als der atmosphärische Druck.
Den von uns angewendeten Flammofen, welcher in Fig. 1 nach dem
beigegebenen Maaßstab gezeichnet ist, brauchen wir nicht näher zu beschreiben. Wir
haben nur zu bemerken, daß die drei ersten Flaschen (Nr. 1, 2, 3) einander sehr nahe
gelegt seyn müssen, um in erforderlicher Weise die Geschwindigkeit der Flamme zu
vermindern. Die erste Flasche muß das Gewölbe nahezu berühren; die zweite, welche
auf derselben verticalen Linie angebracht ist, muß der ersten sehr nahe liegen, und
nur die dritte muß zwischen sich und der Ofensohle den Raum lassen, welcher
erforderlich ist damit fast die ganze Flamme durchziehen kann. Hernach werden die
drei anderen FlaschenWenn man nur fünf Flaschen anwendet, muß der für die sechste angegebene Platz
leer bleiben.
regelmäßig in dem übrigen Raume vertheilt. Man muß sich
erinnern, daß die Flamme und die Wärme stets aufzusteigen streben, und daß es immer
vortheilhaft ist, sie niedersteigen zu machen.
Fig. 6 zeigt
die Einrichtung des Tönnchens; A sind die Röhren, welche
das Gas herbeiführen; B ist die Austrittsöffnung, von
welcher der Wasserstand abhängt; M ist das Manometer,
welches den Druck des Gases anzeigt. Das Tönnchen wird durch einen Strom kalten
Wassers abgekühlt.
Fig. 5 zeigt
die sehr einfache Construction unserer Gasometer, welche von Zink angefertigt sind.
Der Hahn A für das Ausfließen des Wassers dient auch zum
Einführen des Wassers, welches das Gas austreiben muß, wenn dasselbe benutzt werden
soll. Dieser Hahn muß einen großen Querschnitt haben, von wenigstens 2
Quadratcentimet. für einen Gasometer von 800 Liter Inhalt. Der Hahn B dient abwechselnd für das Einführen und den Austritt
des Sauerstoffgases. Das Manometer M enthält Quecksilber
und zeigt den Druck an, während sich der Gasometer entleert. Der Wasserstand ist an
der Glasröhre N ersichtlich, welche durch
Kautschukröhren mit zwei kleinen Tubulaturen T, T
verbunden ist, die an der Seite des Gasometers angebracht sind und mit dessen
Innerem communiciren.
Wenn man statt des Leuchtgases Wasserstoffgas anwendet, so erhält man, wie erwähnt,
eine höhere Temperatur. Zur Bereitung des
Wasserstoffgases benutzen wir einen Apparat nach der
Construction des Hrn. Desbassayns de
Richemond,Polytechn. Journal Bd. LXXVII S.
33. von 60 Liter Inhalt, in welchen wir 100 Kilogr. Zink bringen. Oder wir
wenden dazu eine Steinzeugflasche an, welche unten tubulirt ist, 50 bis 60 Liter
Inhalt hat, und mit Zinkstücken genau gefüllt wird; durch eine Uförmige Röhre fließt Schwefelsäure, mit 9 Theilen
Wasser verdünnt, auf den obern Theil des Zinks, und das gebildete schwefelsaure Zink
fließt durch eine kupferne Röhre ab, welche mit einem kupfernen Hahn versehen ist,
den man nach jeder Operation waschen muß. Die mit Zink gesättigte Flüssigkeit soll,
nachdem sie durch die Metallschicht gedrungen ist, sich in der Flasche nicht
ansammeln, wornach man den Ausfluß des Hahns reguliren muß. Eine Glasröhre, welche
oben und unten durch Kautschukröhren mit dem Innern der Flasche in Verbindung steht,
zeigt den Flüssigkeitsstand in derselben an. Die Flasche muß beständig mit kaltem
Wasser besprengt werden, um jede Temperatur-Erhöhung zu verhindern, was sehr
wichtig ist. In dem Pfropf am obern Theil der Flasche wird eine gekrümmte Röhre
angebracht, welche in einen Glascylinder taucht, der mit Wasser gefüllt und 20 bis
30 Centimeter hoch ist; derselbe bildet ein Sicherheitsventil, durch welches das
Wasserstoffgas entweicht, wenn man sein Ausströmen unterbricht oder verzögert.
Anstatt in einer Steinzeugflasche, kann man das Wasserstoffgas in einem bleiernen
Behälter erzeugen, welchem ein aus mit Blei plattirtem Kupferblech angefertigter
noch vorzuziehen ist; einen solchen Behälter taucht man gänzlich in einen mit Wasser
gefüllten Bottich, worin das Wasser beständig erneuert wird. – Man muß auf
jede Weise zu verhindern suchen, daß sich in den Röhren, welche das Gas dem Löthrohr
zuführen, Wasserdampf verdichtet und Wasser darin verweilt, weil dadurch
Schwankungen im Druck veranlaßt würden, welche für die Schmelzoperation sehr
nachtheilig wären. Wir bemerken wiederholt, daß alle Hähne, alle Leitungsröhren
dieser verschiedenen Gase, besonders wenn man das Leuchtgas anwendet, einen großen
Querschnitt haben müssen.
Die von uns vorstehend beschriebene Methode, zum Wiederherstellen alten Platins
angewandt, gibt vortreffliche Resultate. Wenn man das Platin nach unserm Verfahren
geschmolzen und gefeint hat, so kann es, das Iridium und Rhodium ausgenommen, kein
anderes fremdes Metall mehr enthalten. Alle Substanzen, welche das Platin am
leichtesten angreifen, der Schwefel, Phosphor, Arsenik, das Gold womit man es
löthet, das Eisen, Kupfer, Palladium, Osmium, werden von demselben abgeschieden, indem sie entweder
oxydirt und vom Kalk absorbirt, oder verflüchtigt werden. Das Platin, welches Gold
und Palladium enthält, läßt diese Metalle in Dampfform entweichen, und man kann sie
leicht sammeln, indem man die aus dem Ofen tretende Flamme in ein thönernes Rohr
leitet, wo sie alle flüchtigen fremdartigen Substanzen absetzt, mit Ausnahme der
Osmiumsäure, welche sich aber auch verdichtet, wenn man die Dämpfe durch eine mit
Ammoniak gefüllte Flasche ziehen läßt. Ein Theil des Osmiums setzt sich jedoch in
dem Rohr in metallischem Zustande ab, indem es sich im gasförmigen Strom der Flamme
verflüchtigt, oder indem die im Ofenherd erzeugte Osmiumsäure sich später im
Condensationsrohr reducirt.
Die Form der von uns angewandten Oefen kann man abändern und z.B. eine elliptische
oder länglich-viereckige wählen, wenn man das Schmelzen mittelst zweier
Löthrohre bewerkstelligen will. Alle Personen, welche bei unseren Versuchen
gegenwärtig waren, haben sich zu ihrer Verwunderung mit uns überzeugt, daß das
Platin außerordentlich leicht zu schmelzen und zu gießen ist; denn das Platin bleibt
in einer aus Kalk bestehenden Gießform, welche vorher auf 500 oder 600° C.
erhitzt wurde, lange Zeit geschmolzen. Man könnte auch das Platin in getrennten
Oefen schmelzen, welche 25 bis 50 Kilogr. enthalten, und deren Inhalt gleichzeitig
in dieselbe Form ausgießen, wie man es beim Stahl macht. Nur sollte man dem
Platinbad, selbst beim Schmelzen großer Quantitäten, niemals über 4 bis 5 Centimeter
Dicke geben, es sey denn daß man es beständig umrührt, entweder mittelst des
gepreßten Windes der Löthrohre, oder mittelst stark gebrannter Haken von Kalk oder
Magnesia; dieses Metall ist nämlich kein so guter Wärmeleiter, daß es bei einer
beträchtlicheren Dicke vollkommen flüssig bleibt. Wenn man diese Vorsichtsmaßregel
unbeachtet ließe, so könnte das Feinen oder sogar das Schmelzen der Metallmasse
fehlschlagen.
II. Probiren der Platinerze.
1. Gold. – Um dem Erze das Gold zu entziehen,
behandelt man 10 Grm. desselben einige Stunden lang mit kleinen Quantitäten
kochenden Quecksilbers, wascht mit heißem und reinem Quecksilber, gießt sämmtliches
Quecksilber zusammen und destillirt es in einer kleinen Glasretorte. Der Rückstand,
zum Rothglühen erhitzt und gewogen, gibt den Goldgehalt des Erzes. Die
amerikanischen Platinerze liefern hierbei gewöhnlich 60 bis 110 Milligramme Gold, im
Durchschnitt 1 Proc. entsprechend.
2. Sand. – Um den Sand zu bestimmen, wiegen wir von
einer durchschnittlichen Probe des Erzes 2 Grm. ab; in einem gewöhnlichen kleinen
Tiegel mit glatten Wänden schmelzen wir ein wenig Borax, so daß seine Wände gut
glasirt werden, geben in denselben 7 bis 10 Grm. reines und gekörntes Silber, auf
dasselbe das Platinerz, dann 10 Grm. geschmolzenen Borax und endlich eines oder zwei
kleine Stücke Holzkohle. Man schmilzt das Silber und erhält es einige Zeit auf einer
Temperatur welche seinen Schmelzpunkt ein wenig übersteigt, damit der Borax recht
flüssig wird und den Sand auflösen kann. Den Borax kann man übrigens mit einem
Pfeifenrohr umrühren. Man läßt erkalten und sondert den Silberkönig ab, welcher das
Osmium und das Platin mit allen dasselbe begleitenden Metallen enthält (um die
letzten Boraxtheile zu beseitigen, digerirt man den König nöthigenfalls mit ein
wenig schwacher Flußsäure). Endlich trocknet man den König, erhitzt ihn zum
schwachen Rothglühen und wiegt ihn. Zieht man das Gewicht des Königs von der Summe
der Gewichte des Erzes und des angewandten Silbers ab, so erhält man die Quantität
Sand welche das Erz enthält. Dieselbe zu ermitteln, ist sehr wichtig, weil der Sand
der einzige ganz werthlose Bestandtheil des so theuren Platinerzes ist.
3. Platin. – Außer dem Sand bestehen die
Unreinigkeiten des Platinerzes hauptsächlich in Eisen und Osmium-Iridium. Die
anderen Metalle, das Palladium, Rhodium und Iridium, machen zusammen eine ziemlich
constante Quantität aus, stets zwischen 4 und 5 Proc.; man braucht daher nur den
Betrag dieser Metalle zusammengenommen zu kennen, um die Zusammensetzung des
Platinerzes selbst zu haben. Wir werden diesen Betrag in der Folge nur zu 4 Proc.
berechnen, weil das Palladium bei den Schmelzoperationen, denen wir das Platin vor
dem Wägen unterziehen, sich verflüchtigt.
Zur Bestimmung des Platins erhitzt man 50 Grm. einer durchschnittlichen Probe des
Erzes in einem gewöhnlichen Tiegel mit 75 Grm. Weichblei und 50 Grm. reinem, gut
krystallisirtem Bleiglanz zum Schmelzen. Man setzt dann 10 bis 15 Grm. Borax zu, und
steigert das Feuer bis zur Schmelzhitze des Silbers: man rührt von Zeit zu Zeit mit
einem Pfeifenrohr um, und hört erst auf zu erhitzen, nachdem alle Platinkörner
verschwunden sind, nämlich sich im Blei aufgelöst haben und sich unter dem
Pfeifenrohr nicht mehr zeigen. Alsdann setzt man 50 Grm. Bleiglatte zu, in der Art,
daß man die Temperatur immer steigert und die Bleiglätte nur nach und nach einträgt,
in dem Maaße als sie sich reducirt und bis sie in Ueberschuß ist, was man daran
erkennt, daß die Schlacke dann das Pfeifenrohr angreift und die Entbindung von
schwefliger Säure aufhört. Man läßt nun den Tiegel langsam erkalten, zerschlägt ihn dann, löst die
Schlacke ab, welche bleihaltig und eisenreich seyn muß, und putzt den König gut ab,
welcher beiläufig 200 Grm. wiegen muß. Zur Erläuterung dieser Operation bemerken
wir, daß das mehr oder weniger eisenhaltige Platinerz sich nur sehr langsam im Blei
auflöst; man greift es hier durch einen Bleistein an, welcher das Eisen in
Schwefeleisen verwandelt und dadurch die Vereinigung des Bleies mit dem Platin
erleichtert, welche Legirung sogleich auf den Boden des Tiegels niedersinkt. Das
Eisen und das Kupfer verwandeln sich in Schwefelmetalle und gehen in die Schlacke;
und das Osmium-Iridium, welches im Blei unauflöslich ist, aber von demselben
benetzt werden kann, begibt sich auf den Boden und bleibt im König. Durch die später
zugesetzte Bleiglätte zerstört man den Bleiglanz und das Schwefeleisen; es bildet
sich einerseits Blei und andererseits Oxyde, welche vom Borax absorbirt werden.
Nachdem der König gut abgeputzt ist, wiegt man ihn, dann sägt man den untern Theil
ab, welcher beiläufig ein Zehntel vom Gewicht des Königs betragen muß, und wiegt
ihn. Man sammelt die Sägespäne, zerreibt den obern Theil des Königs, welcher
krystallisirt und sehr spröde ist, und gibt zu ihm die Sägespäne von platinhaltigem
Blei, vermengt gut, und wiegt wieder. Wenn kein Verlust stattfand, muß natürlich die
Summe dieser beiden Gewichte dem Gewicht des ganzen Königs gleich seyn. Man nimmt
alsdann von dem Pulver des platinhaltigen Bleies eine Quantität welche den neunten
Theil vom Gesammtgewicht des Königs repräsentirt, kupellirt dieselbe nach dem unten
beschriebenen Verfahren, und wiegt das Platin, nachdem man es geschmolzen hat. Es
ist einleuchtend, daß wenn man das Gewicht dieses Königs mit 10 multiplicirt, man
den Platingehalt des Erzes erhält.
Indem man den untern Theil des platinhaltigen Bleikönigs abschneidet, beseitigt man
alles Osmium-Iridium, welches sich am Boden des Tiegels absetzte. Indem man
den obern Theil des Königs zerreibt, bevor man einen Theil desselben kupellirt, kann
man eine homogene Probe nehmen, welche die gleiche Zusammensetzung hat wie die ganze
Masse desselben. Indem man den neunten Theil vom Gesammtgewicht des Königs kupellirt
und die erhaltene Platinmenge mit 10 multiplicirt, um das gesammte Platin zu
erhalten, geht man von der Annahme aus, daß die Zusammensetzung des Königs durchaus
dieselbe ist, und vernachlässigt das Gewicht des am untern Theil befindlichen
Osmium-Iridiums. Will man diese Fehlerquelle vermeiden, so kann man anders
verfahren.
Man behandelt den untern Theil des Königs mit seinem zehnfachen Gewicht gewöhnlicher
Salpetersäure, welche mit ihrem gleichen Gewicht Wasser verdünnt wurde. Man
erhitzt, und bald ist alles Blei aufgelöst. Wenn die Operation gut gelang, so darf
nur Osmium-Iridium zurückbleiben und Platin als sehr feines Pulver, ohne daß
sich von letzterm ein Korn vorfindet (bekanntlich kann das Osmium-Iridium
auch in Körnern vorkommen, aber mittelst Königswasser läßt sich nach beendigter
Operation leicht die Zusammensetzung der Körner ermitteln, wenn solche vorhanden
seyn sollten). Man wascht mit der größten Sorgfalt, zuerst mit gesäuertem Wasser,
und hernach mit reinem und heißem Wasser. Dieses Waschen geschieht durch Decantiren.
Man trocknet in einem geheizten Raum und wiegt, dann behandelt man mit
Königswasser,Man kann auch das Pulver durch ein ganz dichtes Seidengewebe sieben. Das
Platin geht durch die Maschen, und das Osmium-Iridium bleibt in
Körnern oder in Schuppen auf dem Sieb zurück. welches das zurückbleibende pulverförmige Platin augenblicklich auflöst,
wascht das Osmium-Iridium und wiegt es wieder. Diese beiden Gewichte geben
das im König enthaltene Platin und das Osmium-Iridium. Wir empfehlen nach der
Probe eines Platinerzes stets noch diese Operation vorzunehmen, weil es oft von
Wichtigkeit seyn kann, den Gehalt des Erzes an Osmium-Iridium zu
erfahren.
Nachdem man den Gehalt des Erzes an Platin kennt, zieht man 4 Proc.Eigentlich müßte man 4 1/2 Proc. abziehen; mit Berücksichtigung der
unvermeidlichen Verluste kommt man aber der Wahrheit näher, wenn man nur 4
Procent abzieht. von der erhaltenen Zahl ab und hat dann, bis auf 1 oder 2 Proc. genau, die
Zusammensetzung des probirten Erzes. Wir müssen bemerken, daß die mühsamsten und
genauesten analytischen Methoden keine viel größere Annäherung geben.
Wir haben zahlreiche Proben mit russischem Platinerz gemacht, wobei wir 80 Proc. für
seinen Gehalt an legirtem Platin fanden; zieht man 4 Proc. für das Iridium und das
Rhodium ab, so kommt man für den Platingehalt auf die Ziffer 76 Proc., welche mit
dem Resultat unserer Analyse solchen Platinerzes übereinstimmt.
III. Kupellation des
Platins.
Das Platin legirt sich, wenn es eisenfrei ist, mit dem Blei außerordentlich leicht.
Eine sehr harte und sehr spröde Legirung, welche erst bei der Schmelzhitze des
Silbers schmilzt, enthält:
Platin
78,3
Blei
21,7
–––––
100,0
Sie kupellirt sich leicht in einer auf die Temperatur der Goldproben erhitzten
Muffel, und wenn man das Feuer bis zur lebhaften Rothglühhitze (wo das Zink siedet)
steigert, so verwandelt sie sich in eine schwammige Masse, welche noch ein wenig
Bleiglätte ausschwitzt, aber nur noch 6 bis 7 Proc. Blei enthält. Um ein solches
Resultat zu erhalten, muß man jedoch die Legirung sehr lange rösten.
Das Kupelliren des Platins, behufs seiner vollständigen Trennung vom Blei und seiner
Bestimmung auf trocknem Wege, kann nach zwei Methoden geschehen.
1) Kupellation mit Silber als Zwischenmittel. – Das
Platin ist sehr leicht direct mittelst der Kupellation zu bestimmen, wenn man seiner
Legirung mit Blei beiläufig fünf- bis sechsmal soviel Silber zusetzt, als sie
Platin enthält. Man gibt nöthigenfalls noch Blei zu, treibt auf der Kapelle ab, und
wiegt das Korn. Was das Korn über das zugesetzte Silber wiegt, ist das Gewicht des
Platins. Bei dieser Operation geht immer ein wenig Silber durch Verflüchtigung
verloren, weil man bei der Temperatur der Goldproben abtreiben muß. Wir haben jedoch
gefunden, daß dieser Verlust ganz unbedeutend ist. Das erhaltene Silberkorn ist
leicht in Schwefelsäure aufzulösen, wobei man das Platin als Rückstand erhält.
Muffelofen, mit Flamme geheizt. – Wir benutzen zu
den Kupellationen vorzugsweise einen Flammofen, Fig. 4, worin die Muffeln
auf eine außerordentlich hohe Temperatur erhitzt werden können, ohne daß ihre Wände
durch die Asche der Steinkohlen zerstört werden, was sehr bald geschieht, wenn man
in Kohksöfen die Temperatur über eine gewisse Gränze treiben will. Bei dieser
Heizung mit Flamme conserviren sich die Muffeln so gut, daß ein solcher Ofen seit
zwei Jahren im Winter täglich zum Heizen des Laboratoriums gefeuert und dabei zu
Calcinationen jeder Art und zu Kupellationen bei hoher Temperatur verwendet wurde,
ohne daß man die Muffeln zu wechseln brauchte, welche noch eine lange Dauer
versprechen.
Die Brücke A, welche den Feuerungsraum von dem Flammofen
trennt, worin sich zwei Muffeln befinden, muß wenigstens 20 Centimeter Dicke haben,
wenn der Ofen oft gebraucht werden soll; der Rost des Feuerungsraumes F muß dieselbe Länge haben wie die Muffeln und beiläufig
eine zweimal so große Breite. Die erste Muffel M ist im
Flammofen so angebracht, daß der zwischen dem Dom der Muffel und dem Gewölbe des
Flammofens befindliche Raum F höchstens 1 1/2 bis zwei
Centimeter beträgt; der Raum E hat beiläufig 3 bis 4
Centimeter, richtet sich übrigens nach der Rostfläche. Wenn man diese Anordnung
nicht berücksichtigt, so erhitzen sich die Muffeln oben mehr als unten. Für die zweite Muffel M' müssen hingegen die zwei Räumen I und J gleich seyn, damit
sich der zwischen den beiden Muffeln befindliche Raum zum Theil mit der Flamme
füllt, welche aufzusteigen strebt. Die Muffeln sind in den Seitenwänden des Ofens in
einer kleinen Bogenrundung von Ziegelsteinen eingesetzt, so daß ihre Mündung auf
jeder Seite des Ofens frei bleibt. Man schließt diese beiden Mündungen unvollkommen
mit einer thönernen Thür, selbst während der Kupellation. Jede Muffel ist aber in
der Mitte ihrer Seitenwand nahe am Boden mit einer Oeffnung O von 2 bis 3 Centimeter Durchmesser versehen, welche mit einem Thonpfropf
verschlossen werden kann, und, wenn sie offen ist, das Einziehen der äußern Luft und
das Verbrennen des Bleies befördert, sowie den Abzug der gebildeten Dämpfe von
Bleioxyd und Osmiumsäure in die Esse veranlaßt. Die in unserm Ofen benutzten Muffeln
sind Halbcylinder, deren Basis 12 bis 15 Centimeter Durchmesser hat; ihre Länge
beträgt 35 Centimeter. Der Feuerungsraum besitzt ein Register R von feuerfestem Thon. Zum Eintragen der Steinkohle dient eine am
Vordertheil des Feuerungsraumes angebrachte Oeffnung, vor welcher sich eine
Blechtafel mit erhöhten Rändern befindet, auf der man das Brennmaterial in Form
einer Böschung anhäuft. So bildet die Steinkohle selbst die Oeffnung, durch welche
man sie später in den Feuerraum schafft.
2) Directe Kupellation. – Wir ziehen aber bei den
Platinproben der beschriebenen Kupellation mit Silber als Zwischenmittel eine
Methode vor, welche das Platin direct als geschmolzenes Metall liefert und folglich
dessen physische Eigenschaften zu ermitteln gestattet.
Das platinhaltige Blei wird zuerst in gewöhnliche Kapellen von großen Dimensionen
gebracht, weil man fast immer mit großen Quantitäten von Blei und von Platin
operirt. In der gut erhitzten Muffel eines gewöhnlichen Probirofens gelingt es
leicht, auf den Kapellen die flüssige Legirung in den festen Zustand überzuführen,
und das dann noch bleihaltige Platin bildet eine Masse von der Gestalt des
Blumenkohls, welche sich ziemlich leicht vom Boden der Kapelle ablöst, wenn man
letztere noch glühend befeuchtete.
In der Regel löst man aber diese kupellirte Masse nicht von der Kapelle ab, sondern
unterzieht sie rothglühend der Einwirkung des in Fig. 3 abgebildeten
Löthrohrs, indem man besorgt ist wenig Wasserstoff und viel überschüssigen
Sauerstoff zu geben. Auf diese Weise erhitzt man die Masse nicht übermäßig, schmilzt
sie aber theilweise, und oxydirt sie mit großer Raschheit. Wenn die Kapelle nicht
mit Bleiglätte vollgesogen ist, absorbirt sie leicht diejenige, welche sich an den
verschiedenen Punkten der Masse bildet, die man nacheinander erhitzt. Zu dieser Zwischenoperation
benutzen wir vorzugsweise ein sehr bequemes kleines Instrument, Fig. 2, welches dem früher
beschriebenen Löthrohr sehr ähnlich, aber auf einem Fuß oder Träger angebracht ist,
von welchem aus das brennbare Gas bei geöffnetem Hahn H
einzieht. Das mit seinem Platinansatz K, seiner
Druckschraube P und dem Hahn O versehene kupferne Rohr, durch welches der Sauerstoff zuströmt, ist in
dem es umgebenden, den Wasserstoff enthaltenden kupfernen Rohr in einer verticalen
Ebene, der Linie AB parallel, beweglich, daher es
gehoben und gesenkt werden kann, ohne den Zufluß des brennbaren Gases zu
unterbrechen. Bei solchen Operationen genügt es oft, anstatt des Sauerstoffs, durch
den Hahn O ein Gemisch von gleichen Volumen Luft und
Sauerstoff zuströmen zu lassen. Nachdem man auf diese Weise der Platinlegirung den
größten Theil des Bleies entzogen hat, löst man sie von der aus Knochenasche
bestehenden Kapelle ab und bringt sie in eine andere Kapelle von derselben Form,
welche in einem Kalkstück ausgehöhlt wurde. Man erhitzt dann allmählich die Masse,
wobei sie sehr stark raucht, und schmilzt endlich das Platin in einem oxydirenden
Feuer; man sammelt es mittelst Drehens der Kapelle zu einem einzigen Kügelchen, und
läßt es nun erkalten. Im Anfang der Operation kann man durch Spratzen Metall
verlieren, wenn man nämlich zu schnell erhitzt oder die letzten Spuren von Blei zu
rasch verbrennt, was daher sorgfältig vermieden werden muß. Man sondert den
Platinkönig ad, reinigt ihn in kochender Salzsäure und wiegt ihn. Man muß nun noch
auf der Oberfläche der Kapelle den Kalk auf 1 Millimeter Dicke wegnehmen, diesen
Kalk in Salzsäure auflösen, welche in einer Platinschale enthalten ist, den
Rückstand waschen, dann mit ein wenig Aetzkali oder Flußsäure versetzen, um die
Kieselerde aufzulösen, und mittelst der Loupe untersuchen ob kleine Kügelchen
vorhanden sind. Manchmal findet man solche, und hat dann noch das Gewicht des so
gesammelten Platins zu bestimmen. Wenn man mit einem König operirt, welcher 5 bis 6
Gramme Platin enthält, ist man sicher, daß der Verlust niemals 1 Centigramm beträgt,
vorausgesetzt, daß man vorsichtig verfuhr und einige Uebung in der Behandlung des
Löthrohrs hat.
Wir geben als Beispiel die Durchführung einer Operation nach beiden Methoden.
1) Kupellation mit Silber als
Zwischenmittel.
Man nimmt:
Legirung von Platin und Blei
24,30
Gemischt mit Silber
25,30
Die Kupellation gibt eine Legirung von
Silber und Platin, welche
wiegt
28,75
woraus man Platin erhält
3,45
2) Directe Kupellation.
Man nimmt:
Legirung von Platin und Blei
24,30
mit dem Knallgas-Löthrohr geschmolzen
liefert sie Platin
3,45
Wir ziehen die zweite Methode, nämlich die Anwendung des
Knallgas-Löthrohrs vor, weil sie bei einiger Uebung sehr genaue Resultate
liefert, überdieß die Qualität des Platins, womit man operirt, zu beurtheilen
gestattet.
Das russische
Platin, mit welchem wir unsere Versuche anstellten,
ergab uns eine mittlere Ausbeute von
80 Procent,
zieht man davon die im Platinerz befindlichen
Metalle (Palladium, Rhodium und
Iridium) ab mit
4 „
so ergibt sich der schon bestimmte Platingehalt
von
76 Procent.
––––––––––
Als man den untern Theil des Metallkönigs mit
Salpetersäure angriff, erhielt man
Iridium-Osmium
1,25 Proc.,
daher die Probe folgende Zusammensetzung des Platinerzes
ergab:
Platin
76
Metalle des Platinerzes (Palladium, Rhodium und
Iridium)
4
Osmium-Iridium
1,2
Sand
1,4
Eisen, Kupfer, durch Differenz bestimmt
17,4
–––––
100,0.
(Die Fortsetzung folgt im nächsten Heft.)