Titel: | Ueber die Zusammensetzung der Laugen, welche behufs der Wiedergewinnung des Schwefels aus den Sodarückständen durch Oxydation und Auslaugen derselben erhalten werden; von C. Stahlschmidt. |
Autor: | C. Stahlschmidt |
Fundstelle: | Band 205, Jahrgang 1872, Nr. LXVIII., S. 230 |
Download: | XML |
LXVIII.
Ueber die Zusammensetzung der Laugen, welche
behufs der Wiedergewinnung des Schwefels aus den Sodarückständen durch Oxydation und
Auslaugen derselben erhalten werden; von C. Stahlschmidt.
Stahlschmidt, über die Zusammensetzung der oxydirten Laugen der
Sodarückstände.
Bekanntlich werden die Sodarückstände im Großen nach zwei Hauptverfahren auf Schwefel
verarbeitet, welche jedoch im Princip nicht wesentlich von einander abweichen. Das
erste Verfahren ist das von Guckelberger und Mond
Mond's Beschreibung seines Verfahrens ist im
polytechn. Journal, 1869, Bd. CXCI S. 378 mitgetheilt. eingeführte, das zweite wurde von Schaffner
Schaffner's Beschreibung seines Verfahrens ist im
polytechn. Journal, 1869, Bd. CXCII S. 308 mitgetheilt. zuerst angewendet. Beide Methoden findet man den Verhältnissen angepaßt
nicht selten combinirt; man hat auch hier geprüft und das Beste gewählt und
behalten.
Bevor ich daher auf die Untersuchung der Schwefellauge eingehe, sey es mir gestattet
die Art und Weise der Gewinnung der von mir in Arbeit genommenen Lauge und daraus
die Darstellung des Schwefels hier kurz zu besprechen, wobei ich zunächst vorausschicke,
daß das beschriebene Verfahren auf der chemischen Fabrik Rhenania in Stolberg (bei Nachen) in Anwendung ist, von welcher Fabrik ich
auch die Lauge erhalten habe.
Die Sodarückstände werden aus den Auslaugkästen direct in die Oxydationskästen
gebracht, von denen je vier Stück zu einem System verbunden sind, im Uebrigen aber
ganz die Einrichtung der Sodaauslaugkästen besitzen. Die Größe der Kästen bei den
einzelnen Systemen variirt, einige sind 4 Fuß breit und 8 Fuß lang, andere haben dem
entsprechend die Dimensionen 8 : 8 und 8 : 16 Fuß. Die Kästen sind mit einem
doppelten Siebboden versehen und steht der Raum zwischen beiden durch ein, mit einem
Register zur Regulirung der Luftmenge versehenes Rohr mit der Hauptwindleitung in
Verbindung. – Nachdem die Kästen mit den Sodarückständen angefüllt sind,
werden letztere 12–16 Stunden lang durch Einpressen von Luft, welche durch
einen Ventilator geliefert wird, und deren Druck 4 Millimet. Wassersäule entspricht,
oxydirt, hierauf mit früher erhaltener schwacher Lauge ausgelaugt und von Neuem die
Oxydation während einer gleich langen Zeit mit jedesmaligem darauffolgenden
Auslaugen, 5 bis 6mal wiederholt. Zuletzt erhält der Kasten zur vollständigen
Erschöpfung reines Wasser, worauf er entleert und mit frischen Rückständen beschickt
wird. Die auf diese Weise systematisch als Auslaugflüssigkeit benutzte und dadurch
auf 10–12° Baumé verstärkte Schwefellauge, wird in einem Gefäße
gesammelt und aus diesem in Klärpfannen abgelassen, aus welchen sie dann schließlich
nach dem Zersetzungsapparat gelangt. – Letzterer ist ein geräumiger runder,
mit Blei ausgefütterter hölzerner Bottich, mit luftdicht verschlossenem Deckel
versehen, in welchem sich ein weites Ableitungsrohr für die sich entwickelnden Gase
und eine Stopfbüchse zur Aufnahme der Achse eines Rührwerkes befindet. Das
Ableitungsrohr steht durch einen Canal mit dem Fabrikschornstein in Verbindung. Auf
der einen Seite des Bottiches befinden sich, ungefähr einen Fuß vom Deckel entfernt,
die Einflußröhren für Lauge und Salzsäure, auf der entgegengesetzten Seite ein
zweizölliges Rohr zum Ablassen des in der zersetzten Lauge suspendirten Schwefels.
Letzteres Rohr ist vom Boden des Bottiches in einer Entfernung angebracht, welche
1/3 der ganzen Bottichhöhe beträgt. – Ein durch den Deckel eingeführtes
Dampfrohr gestattet durch directe Dampfeinströmung den Inhalt des Bottiches auf ca. 60° C. zu erwärmen. In verschiedener Höhe des
Bottiches sind kleine Probirhähne angebracht, um während der Zersetzung durch
Probenehmen den richtigen Zusatz von Salzsäure constatiren zu können.
Schwefellauge und Salzsäure von 20° Baumé werden in dem Verhältniß von
8 : 1 bis 7 : 1 in kleinen Portionen abwechselnd und zwar zuerst die Lauge, darauf
die Säure in den Fällungsbottich gebracht. Eine jede einzelne Beschickung von Säure
und Lauge gibt ungefähr eine 3 Centimeter hohe Schicht in dem Apparate. Die
abwechselnde Beschickung von Lauge und Säure wird, während das Rührwerk in Gang
gesetzt ist, bis zur Füllung des Apparates fortgesetzt; alsdann wird die Mischung
auf 60° C. erwärmt, eine Zeitlang noch durchgerührt und schließlich noch mit
soviel Säure versetzt, daß eine Probe deutlich nach schwefliger Säure riecht. Hierzu
genügt meistens eine kleine Quantität Säure. – Dem geübten Arbeiter wird es
leicht, den Punkt der vollständigen Fällung an der Farbe und dem Geruche einer
gezogenen Probe zu erkennen. Nachdem auf diese Weise die Bedingungen erfüllt sind,
wird die zersetzte Lauge durch das Ablaßrohr, und zwar wegen der Lage des letzteren,
bis auf 1/3 der ganzen Bottichhöhe, in die Absetzkästen abgelassen. Der in dem
Bottich zurückbleibende, schweflige Säure enthaltende Theil der Lauge soll bei einem
neuen Zusatz von Lauge das Auftreten von Schwefelwasserstoffgas hindern. Der
Schwefel sinkt in dem Absetzkasten fast vollständig und rasch zu Boden, während die
Chlorcalciumlauge, nachdem der erste Kasten gefüllt ist, in einen zweiten
tieferstehenden und von diesem in einen gleich hochstehenden dritten Kasten fließt,
in welchen beiden letzten Kästen sich der Schwefel vollständig absetzt. Die
Chlorcalciumlauge gelangt durch eine Rinne als werthlose Flüssigkeit in einen
Abflußgraben. – Aus dem Absetzkasten wird der Schwefel in einen
trichterförmigen Wagen gehoben und aus diesem direct in den bekannten Schaffner'schen Raffinirapparat gestürzt.
Ueber die Zusammensetzung der Schwefellaugen resp. der in denselben enthaltenen
Verbindungen, gehen die Ansichten der einzelnen Chemiker welche sich mit der
Untersuchung derselben beschäftigt haben, nicht unwesentlich auseinander. Besonders
ist dieses in Betreff der höheren Schwefelungsstufe des Calciums der Fall, welche
als in der Lauge existirend angenommen wird; nicht minder abweichend sind die
verschiedenen Erklärungen, nach welchen sich die Verbindungen in den Rückständen bei
der Oxydation oder während des Auslaugens derselben bilden. – Nach W. Hofmann zerlegt sich das in den Rückständen angenommene
Einfach-Schwefelcalcium in Aetzkalk und Zweifach-Schwefelcalcium,
welches erstere nachher durch die Kohlensäure der Luft in kohlensauren Kalk
übergeht, das letztere aber durch Oxydation sich in unterschwefligsauren Kalk
verwandelt. – Letzterer soll dann durch die bei der Oxydation eintretende
Temperaturerhöhung sofort in Schwefel und schwefligsauren Kalk gespalten, und dieser durch
weitere Oxydation in schwefelsauren Kalk verwandelt werden. Der frei gewordene
Schwefel soll einen anderen Theil Zweifach-Schwefelcalcium in höhere
Polysulfurete und zwar in CaS³ und CaS⁴ überführen.
C. Méne, welcher seiner Zeit das Mond'sche Verfahren beschrieben hat, nimmt den Verlauf
der Oxydation der Rückstände so an, daß sich auf 1 Molecül unterschwefligsauren
Kalk, 2 Molecüle Einfach-Schwefelcalcium bilden, eine Ansicht die auch von
Mond selbst vertreten wird. Nach Mond bilden sich zuerst Calciumsulfhydrat und
Zweifach-Schwefelcalcium, welche sich beide später zu unterschwefligsaurem
Kalk oxydiren. Ein Theil desselben zersetzt sich wieder zu Calciumsulfhydrat und
schwefligsaurem Kalk, welcher letztere als unlöslicher Körper Verlust an Schwefel
verursacht. – Die gewonnene Lauge enthält nach Mond stets unterschwefligsauren Kalk, Calciumsulfhydrat und
Calciumpolysulfuret von der Formel CaS².
Interessant ist die von Mond zuerst ausgesprochene und auf
Versuche gestützte Ansicht, daß beim Zersetzen der Laugen durch Salzsäure der
unterschwefligsaure Kalk nicht in schwefligsauren Kalk und Schwefel zerfällt,
CaS²O³ = CaSO³ + S, sondern in trithionsauren Kalk, welchem
geringe Mengen von pentathionsaurem Kalk beigemengt sind: 5 CaS²O³ + 6
ClH = 3 CaCl² + 3 H²O + 2 CaS³O⁶ + 4 S. – Der
trithionsaure Kalk soll dann beim Erhitzen in schwefelsauren Kalk, Schwefel und
schweflige Säure zerfallen, von denen die letztere wieder einen anderen Theil
unterschwefligsauren Kalk in trithionsauren Kalk überführt unter Abscheidung von
Schwefel: 2 CaS²O³ + 3 SO² = 2 (CaS³O⁶) + S.
– In gleicher Weise soll dann die Zersetzung und Bildung von trithionsaurem
Kalk weiter gehen und dadurch die Gegenwart des schwefelsauren Kalkes in dem
präcipitirten Schwefel erklärt werden. – Schaffner
tritt dieser Ansicht entgegen und erklärt das Auftreten des schwefelsauren Kalkes
durch die Gegenwart der Schwefelsäure in der zur Zersetzung verwendeten rohen
Salzsäure. Nach ihm bilden sich in den Rückständen durch die Oxydation
unterschwefligsaurer Kalk und die Polysulfurete CaS² und CaS⁵.
Wenn man berücksichtigt daß der Sodaproceß in sämmtlichen bestehenden Fabriken auf
dieselbe Weise ausgeführt wird, so darf man auch annehmen daß hinsichtlich der
qualitativen Zusammensetzung der Rückstände keine Unterschiede auftreten und daß
ferner in gleicher Beziehung auch die oxydirten Rückstände und die daraus erzielten
Laugen sich gleich verhalten müssen. – Die quantitative Zusammensetzung der
Schwefellaugen kann
jedoch, wie dieß Richters
Polytechn Journal, 1869, Bd. CXCII S. 60. schon gezeigt hat, große Unterschiede aufweisen, d.h. die einzelnen durch
den Oxydationsproceß gebildeten Verbindungen können in wechselnden Verhältnissen in
den Schwefellaugen vorhanden seyn. Der Grund der Verschiedenheit in der
Zusammensetzung der Laugen liegt in der Zeitdauer der Oxydation, der dabei
vorhandenen Temperatur und theilweise auch wohl in dem verschiedenen
Feuchtigkeitsgehalt der Rückstände. – Allseitig ist man nun der Ansicht, daß
sich in der Schwefellauge die Verbindungen des Natrons und des Kalkes mit der
unterschwefligen Säure vorfinden, ebenso die Sulfhydrate dieser beiden Metalle.
Ueber die Verbindungen der schwefligen Säure mit den beiden genannten Metalloxyden
sind die Angaben ungenau, es wird nur erwähnt, daß der schwefligsaure Kalk unlöslich
sey und zu Verlust an Schwefel bei der Zersetzung Veranlassung gebe. – Ganz
widersprechend sind nach dem Angeführten die Angaben über die Polysulfurete der
beiden Metalle, indem man, jenachdem es gerade für die Erklärung irgend eines
Processes paßt, annimmt, es sey außer Calciumsulfhydrat noch Zweifach-,
Dreifach-, Vierfach- oder Fünffach-Schwefelcalcium in der Lauge
vorhanden. Ein Mehrfach-Schwefelnatrium ist meines Wissens nie erwähnt
worden, obgleich es sehr wahrscheinlich ist, daß ein solches, je nach der Bereitung
der Lauge, gebildet werden kann.
Merkwürdiger Weise sind nun hinsichtlich der Verbindung des Calciums mit dem Schwefel
die ausgezeichneten Arbeiten von Emil Schöne
Poggendorff's Annalen, 1862, Bd. CXVII S. 58;
Journal für praktische Chemie, Bd. LXXXVII S. 94. nicht berücksichtigt worden, aus denen unzweideutig hervorgeht, daß die
langjährigen Ansichten über die Calciumsulfurete als irrige aufgefaßt werden
müssen.
Aus den Versuchen von Vauquelin, welche schon 1817
angestellt wurden, geht hervor, daß auf trockenem Wege keine Calciumpolysulfurete zu
erhalten sind. Von Buchner 1816 und von Herschel 1820 wurden auf nassem Wege krystallisirte
Verbindungen des Calciums und Schwefels erhalten, welche indessen, was ihre
Zusammensetzung anbelangt, als aus Calciumoxyd, Schwefelwasserstoff und Wasser
bestehend angesehen wurden. Später, im Jahre 1842 erhielt Heinrich Rose auf andere Weise wie Buchner und Herschel Krystalle, die jedoch den,
von letzteren dargestellten im äußeren Ansehen ähnlich waren und von Rose analysirt die Formel CaS⁵, 5 CaO + 20
H²O erhielten. Die Verbindung enthielt demnach das von Berzelius nachgewiesene CaS⁵, welches sich beim Sättigen des CaS
mit Schwefel in Lösung bildet.
Schöne, welcher diesen Gegenstand zu einer umfassenden
Untersuchung benutzt hat, fand, daß Lösungen von Calciumpolysulfureten beim
Abdampfen niemals reine Polysulfurete krystallinisch ausscheiden oder nachher im
festen und reinen Zustande zurücklassen; sie zersetzen sich vielmehr mit Wasser
unter Entwickelung von Schwefelwasserstoff und unter Abscheidung einer festen Masse,
welche aus Kalkhydrat und Schwefel besteht. Um nun festzustellen, welche höheren
Schwefelcalcium-Verbindungen in Lösung existenzfähig sind, wurde
Einfach-Schwefelcalcium, aus reinem kohlensauren Kalk, Schwefelkohlenstoff
und Kohlensäure bei höherer Temperatur dargestellt, mit verschiedenen Mengen von
Schwefel und Wasser gekocht. Aus den Versuchen ergab sich, daß das Calcium mit
weniger als vier Molecülen Schwefel in Lösung nicht existiren kann, und daß wenn
weniger als drei Molecüle Schwefel auf 1 Molecül CaS mit Wasser in Berührung
gebracht wurden, nur soviel Schwefelcalcium in Lösung ging als zur Bildung von
CaS⁴ nothwendig war, daß der andere übrig bleibende Theil CaS sich
indifferent gegen den Schwefel verhielt und sich mit dem Wasser nach der von H. Rose angegebenen Weise in Kalkhydrat und
Calciumsulfhydrat zersetzte, welcher erstere theilweise, letzterer aber ganz mit dem
Tetrasulfuret in Lösung ging. Schöne hat für diese höchst
interessante Bildungsweise folgende Formeln aufgestellt:
1) 6 S + 6 CaS + 4 H²O = 2 CaS⁴ + 2 CaH²S² + 2
CaH²O²
2) 12 S + 6 CaS + 2 H²O = 4 CaS⁴ + CaH²S² +
CaH²O²
3) 18 S + 6 CaS = 6 CaS⁴
Bei den Versuchen 1) und 2) konnte durch Mangansulfatlösung das Calciumsulfhydrat
nachgewiesen werden, in der Lösung 3) fanden sich jedoch nur Spuren dieser
Verbindung. Das bei diesen Versuchen gebildete CaS⁴ kann noch ein Molecül S
auflösen, in der Wärme sogar noch mehr, und es correspondirt somit vollständig mit
den gleichnamigen Schwefelverbindungen des Strontiums und Baryums. – Wie
diese letzteren Verbindungen besitzt das CaS⁴, jedoch in weit höherem Maaße
die Eigenschaft, mit dem Kalk zusammen zu krystallisiren und jene Verbindungen zu
bilden die zuerst von Herschel und Buchner und später von H. Rose untersucht
worden sind. Schöne erhielt die Herschel'sche Verbindung, indem er reinen gebrannten Kalk mit Schwefel und
vielem Wasser eine Stunde lang kochen ließ, die heiße Lösung filtrirte und dann mit
reinem Kalkhydrat stehen ließ. Die nach einigen Tagen auf dem letzteren
angewachsenen Krystalle besaßen nach dem Trocknen über Schwefelsäure die Zusammensetzung 3 CaO,
CaS⁴ + 12 H²O. Zu der Bildung dieser Verbindung soll nach Schöne die Gegenwart von Kalk und unterschwefligsaurem
Kalk nothwendig seyn, ohne welch letzteres Salz dieselbe nicht entsteht.
Die von H. Rose erhaltenen Krystalle, welche nach ihm die
oben angegebene Formel repräsentirten, entstanden aus einer
Calciumsulfhydrat-Lösung, wenn dieselbe bei Luftzutritt eingedampft wurde.
Schöne erhielt die Krystalle, indem er eine große
Menge Kalkmilch während mehrerer Tage mit Schwefelwasserstoff behandelte, und die
filtrirte Lauge nicht ganz fest verschlossen 1/2 Jahr lang hinstellte. Hierauf wurde
die gelbgewordene Lauge auf das halbe Volumen eingedampft, wobei eine große Menge
Schwefelwasserstoff entwickelt und Kalkhydrat abgeschieden wurde. Nach einigen
Wochen ruhigen Stehens an einem kühlen Orte, hatte sich eine große Menge
orangegelber prismatischer Krystalle angesetzt, welche bei der Analyse die
Zusammensetzung 4 CaO, CaS⁴ + 18 H²O ergaben. In der Verbindung ist
also nicht, wie H. Rose annahm, CaS⁵ enthalten,
sondern CaS⁴ mit CaO und H²O verbunden; sie entsteht nach Schöne höchst wahrscheinlich immer dann, wenn CaS⁴
mit CaH²O² und CaH²S² zusammentrifft.
Aus dem Mitgetheilten geht zur Evidenz hervor, daß es unstatthaft ist, in den aus den
Sodarückständen erhaltenen Laugen ein anderes Polysulfuret des Calciums als
CaS⁴ und CaS⁵ anzunehmen, und zwar aus den von Schöne experimentell bewiesenen Gründen, nach welchen niedrige
Polysulfurete in Lösung nicht existenzfähig sind. – Die große Neigung des
CaS⁴, mit dem CaO und Wasser sich zu krystallisirten Verbindungen zu
vereinigen, läßt es voraussehen, daß auch in den hier zur Sprache kommenden
Schwefellaugen diese Verbindungen vertreten seyn Müssen und zwar in erster Linie die
Verbindung 4 CaO, CaS⁴ + 18 H²O, weil dieselbe unter den bei der
Darstellung der Laugen beobachteten Vorsichtsmaßregeln, durch bei gewöhnlicher oder
wenig erhöhter Temperatur sich vorzugsweise bilden kann. Da, wie ich weiter unten
zeigen werde, die unterschweflige Säure sowohl als auch ein Theil der
Sulfhydratverbindung in der Lauge als Natriumverbindungen vorhanden sind, so wäre es
nicht unmöglich, daß auch unter Umständen die Verbindung 3 CaO, CaS⁴ + 12
H²O gebildet werden könnte, vorausgesetzt daß die Ansicht richtig ist, zu der
Bildung der beiden Verbindungen sey die Gegenwart des Calciumsulfhydrats resp. des
unterschwefligsauren Kalkes erforderlich In diesem Falle möchte ich jedoch diese
Ansicht dahin vervollständigen, daß die Bildung der beiden Salze überhaupt von der
Gegenwart eines Sulfhydrats oder eines unterschwefligsauren Salzes abhängig ist.
Nach Schaffner ist der Natriumgehalt der Sodarückstände so
groß, daß er 4–5 Proc. schwefelsaurem Natron entspricht; durch den
Oxydationsproceß soll derselbe fast ganz gelöst erhalten werden, woraus hervorgeht,
daß bei der Untersuchung der Laugen die Natriumverbindungen wohl zu berücksichtigen
sind.
Ich wende mich nun zu der speciellen Untersuchung der im Anfang erwähnten Lauge, und
will hier erwähnen daß ich zu derselben hingeführt wurde durch die Bildung von 3 bis
5 Zoll langen, prachtvollen orangerothen, glänzenden spießigen Krystallen, welche
sich in der Lauge beim Stehen derselben während mehrerer Monate unter Luftabschluß
gebildet hatten und die sich bei der Analyse als die Verbindung 4 CaO, CaS⁴ +
18 H²O ergaben.
Von der Lauge getrennt, zersetzten sich die Krystalle in noch feuchtem Zustande,
indem sie immer heller und zuletzt ganz weiß wurden. Mit Wasser längere Zeit
hingestellt oder mit demselben erwärmt, trat vollständige Zersetzung ein, unter
Bildung von Kalkhydrat und Schwefel, und unter Entwickelung von Schwefelwasserstoff.
Eine Schwefel- und Calciumbestimmung des feuchten Salzes, um die relativen
Mengen beider Elemente festzustellen, ergab 15,7 Proc. Schwefel auf 23,64 Calcium;
die Formel 4 CaO, CaS⁴ + 18 H²O verlangt das Verhältniß 15,13 Schwefel
auf 23,64 Calcium.
Das zwischen Fließpapier getrocknete Salz bei 100° C. getrocknet, ergab 35,21
Proc. Verlust. Nach Schöne verliert dasselbe unter diesen
Verhältnissen beiläufig dreiviertel des ganzen Wassergehaltes und etwa die Hälfte
des durch Säuren aus demselben entwickelten Schwefelwasserstoffes. Es würde demnach
der Verlust sich auf 36,2 Proc. belaufen, eine Zahl welche in diesem Falle genügend
mit der gefundenen harmonirt.
0,4955 Grm. des Salzes wurden mit Königswasser oxydirt, der nicht oxydirte Schwefel
abfiltrirt, in dem Filtrat zuerst durch Ammoniak und oxalsaures Ammoniak der Kalk
gefällt und darauf die gelöste Schwefelsäure durch Chlorbaryum bestimmt. Es wurden
erhalten 0,347 Grm. CaCO³ und in Summa 0,0842 Schwefel.
0,311 Grm. wurden mit Kupferoxyd und Bleisuperoxyd, wie bei der Elementaranalyse im
Luftstrom schwach erhitzt und gaben 0,138 Grm. Wasser.
Gefunden
nach Schöne im
Mittel
berechnet.
Ca
28,01
28,47
27,93
S
17,00
16,99
17,88
H²O
44,34
45,27
45,25
Im getrockneten Zustande sind die Krystalle viel beständiger als im feuchten
Zustande, jedoch hauchen sie selbst über Schwefelsäure aufbewahrt fortwährend
Schwefelwasserstoff aus, und verlieren bald ihr glänzendes Aussehen unter Annahme
einer dunkleren Farbe. Krystalle dieser Art enthielten 29,49 Proc. Ca auf 19,68
Proc. S.
Versetzt man die klare Schwefellauge mit absolutem Alkohol, so entstehen fast
augenblicklich in derselben schillernde Blättchen und Nadeln von gelber Farbe welche
sich bei mehrstündigem Stehen zu dünnen Täfelchen vergrößern. Gegen Reagentien
verhalten sie sich wie die großen Oxytetrasulfuretkrystalle und haben auch dieselbe
Zusammensetzung.
0,6367
Grm. gaben
0,109 S und 0,176 Ca
0,226
„ „
0,100 H²O.
Es ergibt dieses 17,10 Proc. S, 27,6 Proc. Ca und 44,2 Proc. H²O.
Schöne hat sich zur Schwefelbestimmung in den Krystallen
der Chloranalyse bedient, indem er die mit Wasser versetzten Krystalle durch einen
Chlorstrom zersetzte und in der Flüssigkeit Schwefel und Calcium auf die oben
angegebene Weise bestimmte. Auf diesem Wege hat er einem Verlust an Schwefel,
hervorgerufen durch Schwefelwasserstoff-Entwickelung. vorbeugen wollen. Wie
jedoch meine Analysen zeigen, ist die Bestimmung des Schwefels mit Hülfe von
Königswasser mindestens ebenso genau. Ein anderer Weg, welcher jeden Verlust an
Schwefel ausschließt, genaue Resultate gibt und sich für alle ähnlichen
Schwefelverbindungen sehr gut eignet, ist folgender: Man versetzt die Verbindung mit
sehr wenig Wasser, fügt alsdann festes gepulvertes Kupferchlorid zu, und hierauf
wenig verdünnte Salz- oder Salpetersäure. Dadurch wird der sonst freiwerdende
Schwefelwasserstoff, sowie ein Theil des übrigen Schwefels sofort in Schwefelkupfer
übergeführt. Durch einen Zusatz von starker Salpetersäure und Erhitzen des Ganzen
erhält man eine klare Kupferlösung, in welcher die Schwefelsäure bestimmt wird. Der
nicht oxydirte Schwefel wird vorher abfiltrirt und ebenfalls bestimmt. Eine auf
diese Weise mit dem Calciumoxytetrasulfuret ausgeführte Bestimmung ergab 17,35 Proc.
Schwefel.
Wird das Calciumoxytetrasulfuret mit Salzsäure versetzt, so scheidet sich Schwefel ab
und es entwickelt sich das von A. W. Hofmann in den
zersetzten Laugen nachgewiesene Wasserstofftrisulfid; aus diesem Grunde ist das
Quantum des gefällten Schwefels geringer als es nach der Rechnung seyn müßte. Die
directe Bestimmung ergab denn auch 12 Proc. S, während die Formel für die drei
Molec. S 13,4 Proc. S verlangt.
Versucht man die Lauge über Schwefelsäure zu concentriren, so zersetzt sich dieselbe
unter Entfärbung und unter Abscheidung von Schwefel. In der Flüssigkeit befinden sich
die Salze der unterschwefligen Säure und der Schwefelsäure.
Wird die gelbe Lauge in einem Kolben eingekocht, so färbt sie sich hellbraun; es
entsteht ein beträchtlicher Niederschlag, hauptsächlich aus schwefligsaurem Kalk
bestehend, vermengt noch mit Kalkhydrat und schwefelsaurem Kalk. Beim Erkalten nimmt
die Flüssigkeit die ursprüngliche Farbe wieder an, und verhält sich ganz so wie die
ungekochte Lauge. Mit Alkohol erhält man sofort die bekannten goldgelben Blättchen
und Nadeln; nach längerem Stehen scheiden sich dieselben in solcher Menge aus, daß
die Flüssigkeit einem Breie gleicht. – Während nun die aus der normalen Lauge
sich abscheidenden Krystalle in derselben unveränderlich sind, zersetzen sich bei
nicht vollständigem Abschluß der Luft nach wochenlangem Stehen, die Krystalle in der
concentrirten Lauge, ohne daß letztere selbst entfärbt wird.
Wird die mit Alkohol versetzte und dadurch bis zu einem gewissen Grade von dem
Oxytetrasulfuret befreite Lauge von Neuem mit absolutem Alkohol solange versetzt,
als noch ein Niederschlag entsteht, so erhält man im Anfange ein gelbgefärbtes
Präcipitat, welches aber nachher vollständig weiß erhalten wird. Dasselbe ist
unlöslich in Wasser und kann durch Waschen leicht rein erhalten werden; in Salzsäure
löst sich dasselbe vollständig klar unter Entwicklung von schwefliger Säure auf, und
es gab bei der Analyse Zahlen, die es außer Zweifel stellten, daß die Verbindung
schwefligsaurer Kalk sey. Sie gab nämlich getrocknet 42,33 Proc. Kalk; der
schwefligsaure Kalk CaSO³ + 1/2 aq verlangt 43,4
Proc. Kalk. – In den letzten Antheilen des Niederschlages, besonders dann
wenn ein großer Ueberschuß von Alkohol zugesetzt wird, findet sich
unterschwefligsaurer Kalk welcher sich aus dem Natronsalze durch Umsetzung gebildet
hat.
Merkwürdigerweise löst sich der einmal gefällte schwefligsaure Kalk, selbst wenn er
großen Mengen frischer Lauge zugesetzt wird, bei wochenlanger Einwirkung nicht
wieder auf. Es ist nicht unmöglich, daß diese Eigenthümlichkeit dadurch ihre
Erklärung findet, daß der schwefligsaure Kalk nicht frei, sondern in chemischer
Verbindung mit einer anderen Schwefelverbindung in der Lauge existirt, die durch
Aenderung des Lösungsmittels zersetzt wird. Daß solche Verbindungen des
schwefligsauren Kalkes existiren, hat Kuhlmann bewiesen,
welcher die Verbindung CaSO³ + 2 CaS + 6 aq in
der Form von schönen gelben Krystallen in alten Haufen von Sodarückständen
beobachtet hat.
Bleibt die mit Alkohol gefällte Lauge mehrere Monate in einer erschlossenen Flasche
stehen, so scheiden sich schöne und deutlich ausgebildete Krystalle von
unterschwefligsaurem Natron in nicht unbedeutender Menge aus. Andere Säuren des
Schwefels, als schweflige Säure, unterschweflige Säure und Schwefelsäure, waren in
der Lauge nicht vorhanden, wenigstens gab die Lauge welche man mit Kohlensäure so
lange behandelt hatte bis aller Schwefelwasserstoff verjagt war, keine einzige der
von Keßler angegebenen Reactionen auf Tetrathionsäure
oder Pentathionsäure. – Die für die Trithionsäure sprechenden Reactionen,
welche hierbei erhalten wurden, galten für die unterschweflige Säure, welche sich
der Trithionsäure gleich verhält; es geht dieß besonders daraus hervor, daß die mit
Salzsäure vollständig zersetzte Lauge nur Spuren von Schwefelsäure enthält, welche
letztere in diesem Falle als Zersetzungsproduct der Trithionsäure in größerer Menge
hätte vorhanden seyn müssen.
Leitet man in die Schwefellauge solange Kohlensäure, als noch Zersetzung eintritt und
bis aller Schwefelwasserstoff ausgetrieben ist, und erhitzt nachher kurze Zeit zum
Kochen, um den in der freien Kohlensäure gelösten kohlensauren Kalk zu präcipitiren,
so erhält man nach dem Filtriren einen gelblichen Niederschlag und ein farbloses
Filtrat. Der erstere besteht aus reinem kohlensauren Kalk und Schwefel, das letztere
enthält wenig kohlensaures Natron und größere Mengen von unterschwefligsaurem
Natron, welches beim Abdampfen krystallisirt und vollständig kalkfrei erhalten wird.
Bei diesem Processe werden die Schwefelverbindungen des Natriums in der Lauge in
kohlensaures Natron verwandelt, welches wiederum den in unterschwefligsauren Kalk
umgewandelten schwefligsauren Kalk zersetzt unter Abscheidung von kohlensaurem Kalk.
Der Ueberschuß des kohlensauren Natrons verbleibt in der Lauge.
Macht man dasselbe Experiment mit der durch einen Ueberschuß von Alkohol von den
Kalksalzen befreiten Lauge, so erhält man als Niederschlag ebenfalls nur reinen
kohlensauren Kalk und Schwefel; das Filtrat bleibt durch aufgelösten Schwefel gelb
gefärbt und wird beim Erwärmen olivengrün; mit Wasser versetzt wird es unter
Schwefelabscheidung farblos und liefert abgedampft wie vorhin Krystalle von
kohlensaurem Natron und unterschwefligsaurem Natron, welche ebenfalls frei von Kalk
sind. In diesem Falle ist jedoch, wie Bestimmungen ergaben, das Quantum des
kohlensauren Natrons beträchtlich größer, denn der schwefligsaure Kalk ist durch den
Alkohol abgeschieden und wird daher nicht wie im ersteren Falle durch das gebildete
kohlensaure Natron zersetzt, welches dem entsprechend in größerer Menge
auftritt.
Wurde die Lauge mit Schwefelkohlenstoff geschüttelt und letzterer in einer Schale
verdampft, so blieb eine beträchtliche Menge von reinem Schwefel zurück, ein Beweis
daß in der Lauge freier Schwefel gelöst enthalten ist und zwar gelöst durch die
Polysulfurete des Calciums. Daß die Lauge noch im Stande ist, weitere Mengen von
Schwefel aufzulösen, geht aus dem Umstande hervor, daß der durch wenige Tropfen
Säure zuerst gefällte Schwefel sich beim Schütteln wieder auflöst.
Wurde ferner die Lauge mit Manganoxydullösung versetzt, so entwickelte sich
Schwefelwasserstoff, ein Beweis daß in derselben Sulfhydrate vorhanden sind und zwar
hier das Natrium- und Calciumsulfhydrat. Aus weiteren analytischen Versuchen
darf angenommen werden, daß außer den direct nachgewiesenen Verbindungen sich noch
Fünffach-Schwefelcalcium in der Lauge befindet. Es sind demgemäß in der Lauge
vorhanden: CaS⁵; 4 CaO, CaS⁴ + 18 aq;
CaSO⁴; CaSO³; Na²S²O³; NaHS, CaH²S²
und S.
Um die Mengenverhältnisse der einzelnen Verbindungen festzustellen, wurden auf weiter
unten beschriebene Weise nachfolgende Bestimmungen ausgeführt. Es wurden die
schweflige Säure, unterschweflige Säure und Schwefelsäure und der
Schwefelwasserstoff des Sulfhydrats, ferner sämmtliches Natrium und Calcium und die
Gesammtmenge des Schwefels, und schließlich der Schwefel und das Calcium bestimmt,
welche durch Kohlensäure abgeschieden wurden. – Aus den erhaltenen Daten
konnten die Verbindungen festgestellt und berechnet werden.
Bestimmung der schwefligen und
unterschwefligen Säure und der Schwefelsäure.
Gewöhnlich wird in der Praxis die schweflige, und unterschweflige Säure zusammen
bestimmt, indem man die Lauge mit einer neutralen Zinkvitriol- oder
Zinkchloridlösung versetzt, das gebildete Schwefelzink nebst Schwefel abfiltrirt,
auswäscht und in dem Filtrat die Säuren durch eine bekannte Jodlösung bestimmt.
Diese Methode hat jedoch ihre Nachtheile, denn erstens läßt sich das schleimige
Schwefelzink schwer auswaschen und zweitens wird der Gehalt an Säuren zu hoch
gefunden, wenn ohne Weiteres filtrirt und nicht vorher der gelöste
Schwefelwasserstoff durch Erwärmen verjagt wird. Analytisch leichter und bequemer
wird die Methode, wenn statt des Zinksalzes neutrales Manganchlorür angewendet wird,
weil das entstandene Schwefelmangan leichter und vollständiger ausgewaschen werden
kann. Am zweckmässigsten zersetzt man die Lauge durch Kohlensäure, welche bis zum
Verjagen des Schwefelwasserstoffes durchgeleitet wird; es scheidet sich dann bloß
kohlensaurer Kalk und Schwefel aus, von denen die Flüssigkeit außerordentlich leicht
abfiltrirt werden kann. Das Filtrat wird dann erhitzt, um den in der freien
Kohlensäure gelösten kohlensauren Kalk zu präcipitiren, und dann ohne Weiteres mit
Jodlösung titrirt. – Versuche haben bestätigt, daß auf diese Weise ganz genau
dasselbe Resultat, als wie mit Zink- oder Mangansalzlösung erhalten wird.
– In allen diesen Fällen geht das schwefligsaure Salz durch den frei
werdenden Schwefelwasserstoff in unterschwefligsaures Salz über, so daß also die
verbrauchte Jodlösung für diese Säure in Rechnung gebracht werden muß.
25 Kubikcentimeter Lauge gebrauchten im Durchschnitt 76,4 K. C. Normaljodlösung.
Es wurden nun 25 K. C. Lauge mit absolutem Alkohol ausgefällt, der entstandene
Niederschlag abfiltrirt, und zuerst mit Alkohol und nachdem mit Wasser gewaschen, um
das mitgefällte unterschwefligsaure Natron und das gleiche durch Umsetzung
entstandene Kalksalz wieder in Lösung zu bringen. Der auf dem Filter zurückbleibende
schwefligsaure Kalk wurde sammt Filter in ein Becherglas gebracht und mit Jodlösung
titrirt. – Gebraucht wurden 45,85 K. C. Jodlösung, ca. 0,0032 Grm. schwefliger Säure entsprechend. Bei der ersten Titrirung
war die schweflige Säure als unterschweflige Säure vorhanden, sie gebrauchte also
nur die Hälfte der Jodlösung, mithin = 22,9 K. C. und es kamen somit auf Rechnung
der unterschwefligen Säure = 76,4 – 22,9 K. C. = 53,5 K. C., ca. = 0,0096 unterschwefliger Säure. Demnach sind in 25
Kubikcentimeter Lauge enthalten:
45,85 . 0,0032 = 0,1467 schweflige Säure und
53,5 . 0,0096 = 0,5136 unterschweflige Säure.
0,1467 schweflige Säure entsprechen 0,275 schwefligsaurem Kalk mit 0,0733 Schwefel
und 0,0917 Calcium.
0,5136 unterschweflige Säure geben 0,8453 unterschwefligsaures Natron mit 0,3424
Schwefel und 0,2461 Natrium.
25 K. C. Lauge gaben 0,057 schwefelsaurem Baryt, entsprechend 0,0333 schwefelsaurem
Kalk mit 0,008 Schwefel und 0,01 Calcium.
Bestimmung des Gesammtkalkgehaltes. – 25
Kubikcentimeter Lauge wurden mit einem Ueberschuß von Ammoniak versetzt und darauf
der Kalk durch oxalsaures Ammoniak gefällt. Nach weiteren bekannten Operationen
wurden 1,247 Grm. kohlensaurer Kalk erhalten, entsprechend 0,499 Grm. Calcium.
Bestimmung des Gesammtnatrons. – 25
Kubikcentimeter Lauge wurden mit Salzsäure zersetzt und solange gekocht, bis der
abgeschiedene Schwefel sich zusammengeballt hatte, dann wurde filtrirt, der Kalk
durch oxalsaures Ammoniak und Ammoniak gefällt, und im Filtrat das Natrium als
Chlornatrium bestimmt. Es resultirten 1,032 Grm. Chlornatrium, entsprechend 0,405
Grm. Natrium.
Bestimmung des Gesammtschwefels in 25 K. C. Lauge.
– 5 K. C. Lauge
wurden mit wenig Wasser und alsdann mit festem gepulvertem Kupferchlorid versetzt;
hierauf wurde rauchende Salpetersäure zugefügt und erwärmt. Der ungelöst gebliebene
Schwefel betrug 0,175 Grm.; in der Form von schwefelsaurem Baryt wurden 0,0756 Grm.
Schwefel, in Summa also 0,2506 Grm. Schwefel bestimmt. In 25 K. C. Lauge sind mithin
enthalten 1,253 Grm. Schwefel.
Bestimmung des Sulfhydrates. – Der aus dem
Sulfhydrat in der Lauge durch Jodlösung freigemachte Schwefelwasserstoff wurde nach
dem Mond'schen Verfahren mit einer bekannten Kalilösung
bestimmt. – Es bedurften 25 K. C. Lauge 43,75 K. C. Kalilösung, circa 0,00321 Schwefelwasserstoff entsprechend. Für das
freigewordene Molecül Schwefelwasserstoff betrug dieses 0,14 Schwefelwasserstoff und
für den Gesammtschwefel der Sulfhydrate also 0,263 Schwefel. Zieht man nun von den
0,405 Natrium das in dem unterschwefligsauren Natron enthaltene Natrium = 0,2461 ab,
so bleiben noch 0,1589 Natrium als Natriumsulfhydrat übrig; dasselbe beträgt 0,3869
Grm. mit 0,1174 Grm. Schwefelwasserstoff. Diese Menge von den oben gefundenen 0,14
Grm. subtrahirt, bleiben noch 0,0226 Grm. Schwefelwasserstoff für Calciumsulfhydrat
übrig. Sie geben 0,0704 Grm. Calciumsulfhydrat mit 0,0266 Grm. Calcium.
Bestimmung der Polysulfurete. – Subtrahirt man von
der ganzen Schwefelmenge = 1,253 Grm. den Schwefel der schwefligen und
unterschwefligen Säure und der Schwefelsäure, sowie den der Sulfhydrate, im Ganzen
0,6867 Grm., so resultiren noch 0,5663 Grm. S; deßgleichen bleiben, wenn man das
Calcium des schwefligsauren und schwefelsauren Kalkes und des Calciumsulfhydrates
von der Gesammtmenge des gefundenen Calciums also von 0,499 Grm. subtrahirt, noch
0,3707 Grm. Calcium übrig. Vorstehende 0,5663 Schwefel sind nun mit den 0,3707
Calcium zu Polysulfureten verbunden.
Weiter vorn habe ich bemerkt, daß der Lauge durch Schwefelkohlenstoff Schwefel
entzogen werden konnte. Diese Beobachtung sowohl, als auch diejenige daß bei der
Oxydation der Sodarückstände an der Luft, sich in den Haufen derselben Schwefel in
Krystallen ausscheidet, beweist daß außer dem in der Lauge befindlichen
Tetrasulfuret auch noch das Pentasulfuret in derselben vorkommen muß und ebenso
freier Schwefel. Die beiden für Calcium und Schwefel resultirenden Zahlen ergeben
auf 1 Molec. Calcium 1,9 Molec. Schwefel, wodurch man versucht seyn könnte die
Verbindung CaS² in der Lauge anzunehmen. Die Gegenwart sehr großer Mengen
Tetrasulfurets, dann die durch Kohlensäure abscheidbare Menge Schwefels aus der
Lauge, widersprechen aber dieser Auffassung vollständig, abgesehen davon daß ja Schöne die Nichtexistenz dieser Verbindungen in Lösung
bewiesen hat. Sämmtliches Calcium als 4 CaO, CaS⁴ + 18 aq anzunehmen, ist wohl nicht thunlich, da in diesem Falle eine zu große
Menge, nämlich 1/4 des Gesammtschwefels als freier gelöster Schwefel vorhanden seyn
müßte.
Versucht man Calcium und Schwefel zu Tetra- und Pentasulfuret vereinigt
auftreten zu lassen, so paßt am besten das Verhältniß welches die Formel CaS⁵
+ 4 CaO, CaS⁴ + 18 aq repräsentirt. Nach dieser
Auffassung kommen auf 5 Gewichtstheile Calcium 6 Gewichtstheile Schwefel und dem
entsprechend auf 0,3707 Calcium 0,445 Schwefel. Der Rest des Schwefels 0,5663
– 0,445 = 0,1213 Grm. ist dann als solcher gelöst vorhanden. Hiernach sind
nun in 25 K. C. Lauge vorhanden:
0,309 CaS⁵ mit 0,0618 Calcium und 0,246 Schwefel;
1,106 (4 CaO, CaS⁴) + 18 aq
mit 0,309 Calcium und 0,198 Schwefel.
Wird die Lauge durch Kohlensäure zersetzt, so sind es nur diese beiden letzten
Verbindungen welche unter Schwefelabscheidung zersetzt werden, und zwar liefert die
erstere 4/5 ihres Schwefels, während die zweite 3/4 ihres Schwefels abscheidet, im
Ganzen also 0,246 . 0,8 + 0,198 . 0,75 = 0,3453 Schwefel; dazu die 0,1213 Grm.
freier Schwefel, gibt zusammen 0,4666 Grm. – Der directe Versuch ergab 0,468
und 0,472, im Mittel also 0,470 Grm. Schwefel, ein Quantum welches mit dem
berechneten fast vollständig übereinstimmt.
Aus der Gesammtuntersuchung geht ferner hervor, daß durch Kohlensäure aller Kalk als
kohlensaurer Kalk gefällt werden muß, denn das Natriumsulfhydrat welches hierbei in
kohlensaures Natron umgewandelt wird, ist in hinreichender Menge vorhanden um den
schwefligsauren Kalk vollständig zu fällen. In der That lieferte die durch
Kohlensäure zersetzte Lauge, nachdem sie gekocht und filtrirt worden war, keine
Reaction mehr auf Kalk.
Faßt man die erhaltenen Resultate zusammen, so ergibt sich, daß in 25 Kubikcentimeter
der untersuchten Lauge enthalten waren:
CaS⁵
0,309 Grm.
4 CaO, CaS⁴ + 18 aq
1,106 „
CaSO⁴
0,0333 „
CaSO³
0,275 „
Na²S²O³
0,8453 „
CaH²S²
0,0704 „
NaHS
0,3869 „
S
0,1213 „
Verhalten der Schwefellauge zu
schwefliger Säure.
Bekanntlich wird bei dem Schaffner'schen Verfahren die
Lauge durch Salzsäure zersetzt und die bei der Zersetzung, nach der
Schwefelwasserstoffentwickelung auftretende schweflige Säure in frische Lauge
geleitet, wodurch die Sulfurete unter Abscheidung von Schwefel in
unterschwefligsaure Salze übergeführt werden, welche dann wieder durch Salzsäure
zersetzt zur Abscheidung von Schwefel und zur Entwickelung von schwefliger Säure
Veranlassung geben. Der bei diesen Processen in den Ausfällbottichen resultirende
Schwefel enthält bedeutende Mengen von schwefelsaurem Kalk, dessen Entstehung von
Schaffner auf Kosten der in der rohen Salzsäure
enthaltenen Schwefelsäure gesetzt, von Mond jedoch, wie
vorhin erwähnt wurde, durch die Bildung von Trithionsäure erklärt wird, welche sich
bei dem Zersetzungsproceß bildet und später bei höherer Temperatur in Schwefelsäure,
schweflige Säure und Schwefel gespalten wird. Letztere Ansicht ist die allein
richtige, denn die Bedingungen der Bildung der Trithionsäure sind unter den
gegebenen Verhältnissen vorhanden. Natürlich wird der auf diesem Wege gebildete
schwefelsaure Kalk noch vermehrt durch den aus der Schwefelsäure der rohen Salzsäure
entstandenen schwefelsauren Kalk.
Leitet man reine gewaschene schweflige Säure in die Schwefellauge, so wird dieselbe
unter Entwickelung beträchtlicher Mengen von Schwefelwasserstoff und unter
Entstehung eines gelben Niederschlages vollständig zersetzt, unter
Temperaturerhöhung. In dem vorliegenden Falle wurde die Einwirkung der schwefligen
Säure gerade solange fortgesetzt, bis Bleipapier nicht mehr geschwärzt wurde, die
Flüssigkeit völlig neutral reagirte und demgemäß keinen Ueberschuß von schwefliger
Säure enthielt. – Dieselbe enthielt in diesem Stadium unterschwefligsauren
Kalk und unterschwefligsaures Natron, und war vollständig frei von schwefligsauren
Salzen. – Der abfiltrirte gelbe Niederschlag war vollständig reiner Schwefel,
frei von Kalkhydrat oder schwefligsaurem Kalk; er verbrannte auf Platinblech ohne
einen Rückstand zu hinterlassen. – Die Zersetzung findet also nicht in der
Weise statt, daß sich schwerlöslicher schwefligsaurer Kalk ausscheidet, sondern die
schweflige Säure wirkt hier gerade wie die Kohlensäure oder Salzsäure, sie zersetzt
jede einzelne Verbindung und zwar unter Abscheidung von Schwefel und
Schwefelwasserstoff, und geht indem sie sich mit den Basen verbindet durch den
freiwerdenden Schwefelwasserstoff sofort in unterschweflige Säure über. –
Dieser von Schaffner schon längst betretene Weg, eignet
sich vorzüglich zur Gewinnung von unterschwefligsaurem Natron, indem die mit
schwefliger Säure bis zum Neutralisationspunkt behandelte Lauge entweder mit Glaubersalz oder Sodalösung
zersetzt wird, wodurch unter Abscheidung von schwefelsaurem oder kohlensaurem Kalk
eine concentrirte Lösung von unterschwefligsaurem Natron erhalten wird, welche beim
Abdampfen das Salz in fast reiner Form erhalten läßt. Für Laugen welche wie die hier
untersuchte durch Einleiten von Kohlensäure vollständig vom Kalk befreit werden,
kann auch dieser Weg zur Gewinnung von unterschwefligsaurem Natron benutzt werden;
man erhält aber alsdann einen Theil des Natriums als kohlensaures Salz. Hierbei
möchte jedoch die Gewinnung des Schwefels, der mit großen Mengen kohlensauren Kalkes
verunreinigt ist, mit Schwierigkeiten zu kämpfen haben.
Leitet man in die mit schwefliger Säure neutralisirte und filtrirte Lauge weiter
schweflige Säure ein, so findet keine Schwefelabscheidung statt, zum Beweise daß das
entstandene unterschwefligsaure Kalksalz nicht weiter zerlegt wird; erwärmt man
jedoch die Flüssigkeit auf dem Wasserbade, so entsteht sehr bald ein Niederschlag
von schwefelsaurem Kalk und Schwefel. Um dieses Verhalten weiter aufzuklären, wurde
eine Lösung von reinem unterschwefligsaurem Kalk erhitzt, wodurch nach den
bisherigen Angaben das Salz in schwefligsauren Kalk und Schwefel gespalten werden
soll. – Ich habe mich nun überzeugt, daß diese Zersetzung selbst nach
längerem Kochen nur ganz untergeordnet eintritt, daß vielmehr unter bescheidener
aber stetiger Entwicklung von Schwefelwasserstoffgas, das Salz unter Bildung von
schwefelsaurem Kalk hauptsächlich nach der Formel CaS²O³ + H²O
= CaSO⁴ + SH² zersetzt wird.
Fügt man der Lösung des unterschwefligsauren Kalkes schweflige Säure hinzu und
erhitzt das Ganze auf dem Wasserbade, so wird die Flüssigkeit gelb gefärbt und bei
einiger Concentration entsteht plötzlich ein starker Niederschlag von schwefelsaurem
Kalk, welcher der Menge nach mit dem ohne Zusatz von schwefliger Säure entstandenen
nicht verglichen werden kann. Ich war versucht anzunehmen, diese Zersetzung gehe aus
dem Grunde so vor sich, weil die schweflige Säure den Proceß wie vorhin einleite;
dieses ist jedoch nicht der Fall, denn wenn der unterschwefligsaure Kalk mit wenig
schwefliger Säure versetzt wird, so scheidet sich wohl wenig Schwefel ab und die
Flüssigkeit enthält Schwefelsäure, aber selbst nach längerem Erhitzen derselben auf
dem Wasserbade, entsteht kein Niederschlag von schwefelsaurem Kalk; erst dann wenn
schweflige Säure im Ueberschuß zugesetzt wird, entsteht gleich darauf die starke
Ausscheidung von schwefelsaurem Kalk. – Bei Gegenwart von schwefliger Säure
geht also die Zersetzung des unterschwefligsauren Kalkes in anderer Weise vor sich,
als ohne diese, und zwar entsteht, da die Bedingungen zur Bildung von Trithionsäure
gegeben sind, zuerst trithionsaurer Kalk, welcher sich dann beim Erhitzen in
schwefelsauren Kalk, schweflige Säure und Schwefel zersetzt.
Wird der unterschwefligsaure Kalk mit wenig Salzsäure versetzt und erhitzt, so
entsteht ein Niederschlag von Schwefel und schwefelsaurem Kalk; auch hier hat die
aus der unterschwefligen Säure gebildete schweflige Säure Trithionsäure gebildet,
welche darauf unter Bildung von Schwefelsäure zersetzt wurde. – Setzt man die
zur vollständigen Zersetzung nöthige Menge Salzsäure auf einmal zu, so findet eine
Bildung von schwefelsaurem Kalk nicht statt. Wie der unterschwefligsaure Kalk, so
verhält sich auch das Natronsalz; es bildet je nach der Salzsäuremenge beim Erhitzen
Schwefelsäure oder solche nicht, indem im letzteren Falle beim Ueberschuß von
Salzsäure die unterschweflige Säure in Schwefel und schweflige Säure zerlegt
wird.
Wie die reinen Lösungen der unterschwefligen Säure gegen schweflige Säure, so
verhalten sich auch dieselben in den Schwefellaugen zu schwefliger Säure, mag
letztere direct zugesetzt oder erst in der Lauge gebildet werden, welches Letztere
stets der Fall ist, wenn dieselbe durch Salzsäure zersetzt wird.
Versetzt man die auf 60° C. erwärmte Schwefellauge behutsam mit Salzsäure, so
findet momentan eine Schwefelabscheidung unter Entwickelung von Schwefelwasserstoff
statt. Der Schwefel löst sich jedoch, wie ich dieses früher schon bemerkt habe,
wieder auf. Bei fernerem Zusatz von Salzsäure scheidet sich dann der Schwefel ab,
die Lauge entfärbt sich und entwickelt ganz zuletzt schweflige Säure. Daraus geht
hervor, daß auch hier zunächst die Sulfo- und Sulfhydratverbindungen und
nachher erst die schwefligsauren und unterschwefligsauren Salze zersetzt werden,
unter Entwickelung von schwefliger Säure. Ist nun das Volumen der zersetzten Lauge,
welche ein bestimmtes Quantum von freier schwefliger Säure enthält, so gewählt daß
in der zugesetzten frischen Lauge gerade sämmtliche Sulfo- und
Sulfhydratverbindungen in unterschwefligsaure Verbindungen übergeführt werden, so
ist die Operation ganz untadelhaft geführt, d.h. es wird das geringste Quantum von
schwefelsaurem Kalk gebildet. Wird hingegen die Operation der Laugenzersetzung so
geführt, daß nach der Entstehung dieser Verbindungen noch schweflige Säure
vorherrscht, so wird sofort trithionsaures Salz erzeugt, welches gleich darauf durch
Zersetzung schwefelsaures Salz, also in unserem Falle schwefelsauren Kalk
bildet.
Bei dem Schaffner'schen Verfahren, bei welchem nach der
Zersetzung der Laugen durch Salzsäure die freie schweflige Säure in frische Lauge
geleitet wird, tritt
eine große Menge von schwefelsaurem Kalk auf, was darauf hinzudeuten scheint, daß
das Quantum der schwefligen Säure zu groß ist. Meines Erachtens liegt dieses daran,
daß die oxydirten Rückstände besonders reich an unterschwefligsauren Salzen sind und
demgemäß bei der Zersetzung der Laugen durch Salzsäure zu große Quantitäten von
schwefliger Säure in Freiheit setzen.
Ich bin nicht im Stande, das in der Praxis einzuschlagende Verfahren genau zu
präcisiren, da, wie schon von Anderen bewiesen ist, die Zusammensetzung der Laugen
großen Schwankungen unterliegt; immerhin aber spielt die von Mond hervorgehobene Bedeutung der trithionsauren Salze eine große Rolle
bei diesem Verfahren, und es ist jedenfalls zu empfehlen, die Zersetzung der Laugen
durch Salzsäure und die Einwirkung der schwefligen Säure, oder diejenige der
zersetzten Lauge auf frische Lauge so zu leiten, daß eine Bildung von trithionsauren
Salzen ausgeschlossen ist.
Aachen, den 5. Juli 1872.