Neues constantes Element mit übermangansaurem Alkali von hoher Spannung und unerreichter Stromstärke; von E. Vohwinkel, Chemiker in Wien. Vohwinkel's constantes Element mit übermangansaurem Alkali. Die Versuche, welche bisher, u.a. von Koosen (vgl. Wiedemann: Elektricitätslehre, Bd. 1 S. 78) unternommen wurden, um die energisch oxydirende Wirkung des durch verdünnte Säuren aus den Alkalisalzen der Uebermangansäure entwickelten Ozons für galvanische Elemente nutzbar zu machen, haben zu keiner praktischen Verwendung solcher Elemente geführt. Zumeist wurde sehr verdünnte Schwefelsäure als Batterieflüssigkeit in Anwendung gebracht, wodurch eine rasche Belegung beider Elektroden des Elementes mit Manganhyperoxydhydrat erfolgte. Auch die Wahl des theuren Platins als negativer Elektrode, welche auſserdem eine groſse Oberfläche erhalten muſste, lieſs von der Anwendung zurückschrecken. Es lag nun für den Verfasser nahe, sein neues Chromsäure-Element (vgl. 1885 255 431. 256 23) der Verwendung für die übermangansauren Alkalien anzupassen. Zu diesem Behufe erhielt der Einsatz des Elementes eine groſse Anzahl nur 1mm weiter Löcher, um sowohl das Herabfallen der kleinen Krystalle des Kalisalzes zu verhindern, als auch um deren Auflösung zu fördern. Dann muſste die Belegung der sehr gut zu amalgamirenden Zinkelektrode mit dem hydratirten Braunstein verhindert werden, wozu sich verdünnte Schwefelsäure von etwa 25° B. als geeignet erwies. Der Niederschlag von Braunstein auf der negativen (Platin-Blei-) Elektrode war freilich nicht ganz zu vermeiden, zeigte sich aber als nicht besonders nachtheilig. Die nachfolgend beschriebenen Versuche mögen darthun, daſs dieses Uebermangansäure-Element als eine werthvolle Vermehrung der elektrischen Rheomotore zu betrachten ist. Die genaue Prüfung der Verwendbarkeit für elektrische Beleuchtung u. dgl., die Kosten derselben, wie sie für das Chromsäure-Element bereits gegeben wurden, muſs einem späteren Zeitpunkte vorbehalten bleiben. Zu bemerken ist noch, daſs die übermangansauren Alkalien keine Chlorverbindungen enthalten dürfen, da sich sonst Chlor in lästiger Weise entwickelt. 1. Versuch: Nachdem der Bleicylinder des benutzten kleinen Elementes (26 auf 14cm) mit Schwefelsäure von 250 B., der Einsatz mit 300g krystallisirtem übermangansaurem Kali gefüllt war, wurde letzterer wie üblich herabgelassen und eine amalgamirte Zinkplatte, mit Weglassung der Thonzelle, eingehängt. Das Element besteht in dieser Anordnung nur aus den beiden Elektroden, welche mit der verdünnten Schwefelsäure in Berührung sind, und dem Einsatze mit dem Salze. Die Spannung (mit dem Siemens'schen Torsionsgalvanometer gemessen) ergab 2,3 Volt, die Stromstärke lieferte bei beständiger Verbindung des Elementes mit der Weber'schen Tangentenbussole folgende Ergebnisse: nach Stunden ¼ ½ 1 2 3 3½ 4 4½ 5 5½ 6 6½ 7 7½ 8 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Grad 72 74 74 73 73 72 72,5 73 74 74,5 74 73,5 72,5 72 71 um von diesem Zeitpunkte ab in weiteren 3 Stunden (also im Ganzen in 11 Stunden) auf 61,5° zu fallen. Da der magnetische Reductionsfactor der angewendeten Bussole 5,12 war, so gaben z.B. 73° die Stromstärke von 16¾ in Ampère. Eine derart gleichmäſsige Stromentwickelung war meines Wissens noch bei keinem kräftigen Elemente zu verzeichnen. Vergleichsweise seien hier die Stromstärken eines Grove'schen und Daniell'schen Elementes, jedes dieser Elemente mit etwa 160qc negativer Elektrodenfläche, für mehrere Stunden Dauer, angeführt. Das Grove'sche Element erhielt 780g 40°-Salpetersäure, der Elektrodenabstand war in beiden Elementen 35mm, d. i. nur halb so viel wie bei dem untersuchten Uebermangansäure-Elemente. Grove nach Stunden ½ 1 2 2½ 3 3½ 4 4½ 5 5½ –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Grad 83,5 84 79 76 73,5 71 73,5 81 76 71 Tangenten 8,78 9,51 5,14 4,01 3,37 2,9 3,37 6,31 4,01 2,9 Daniell Grad 37,5 39 41 43 43 43,5 Das Platin-Element, bei welchem nach 3½ Stunden die verdünnte Schwefelsäure des Zinkes erneuert wurde, zeigte demnach während des 5½ Stunden dauernden kurzen Schlusses die bedeutenden Schwankungen von 9,51 zu 2,9 wirklicher Stromstärke, während die Stromänderungen des Uebermangansäure-Elementes durch 8 Stunden innerhalb der Werthe 3,6 und 2,9 lagen. 2. Versuch: Das Element wurde wie vorher beschickt, dagegen statt der Zinkplatte von 65mm Breite ein gut amalgamirter Zinkcylinder von letzterem Durchmesser – demnach 3 mal so groſser Oberfläche – eingehängt. Sobald nach dem Herunterstellen des Einsatzes die rosenrothe Lösung des Mangansalzes sichtbar wurde, zeigten die Meſsinstrumente die hohe Spannung von 2,3 Volt und die bedeutende Stromstärke von 35 Ampère an. Wenn dafür gesorgt wurde, daſs der Bleibehälter genügend Krystalle enthielt, so konnte diese Stärke des Stromes ziemlich lange erhalten werden. Ein constanter Strom von solcher Stärke ist bisher bei keinem galvanischen Elemente erreicht worden. Die Dauer desselben erscheint bei der geringen Löslichkeit des Kalisalzes durch die Anwendung des Natronsalzes gesicherter. Die Stromstärke von 35 Ampère verlangt zum Messen Kupferdrähte von mindestens 3mm Durchmesser; solche von 2mm,5 erleiden Erwärmung und sind deshalb untauglich. Dieses Element wird für galvanokaustische Zwecke die besten Dienste leisten. Bei Unterbrechung des Stromes hat man nur nöthig, den Einsatz heraufzustellen, um der weiteren Lösung des übermangansauren Salzes Einhalt zu thun. Der einmal in Lösung befindliche Theil dieses Salzes, wenn nicht durch den Strom verbraucht, muſs als verloren betrachtet werden. Wie schon die wässerige Lösung des Mangansalzes activen Sauerstoff abdunsten läſst, so ist dies in erhöhtem Maſse bei der schwefelsauren Lösung der Fall; letztere zersetzt sich allmählich von selbst in saures schwefelsaures Kali, Manganhyperoxydhydrat und Ozon. Diese Entwickelung des Sauerstoffes ohne Beihilfe des elektrischen Stromes erklärt auch die hohe elektromotorische Kraft des Elementes. Die chemische Verbindungswärme des Zinkes erscheint, im Gegensatze zu allen anderen Elementen, ganz erhalten. Beträgt dieselbe z.B. bei den Chromsäure-Elementen 99790c für das Molekül, da 6300° für die Reduction der Chromsäure zu Chromoxyd abgerechnet werden müssen, so kommen im vorliegenden Falle 106090° in der elektromotorischen Kraft zum Ausdrucke. Das ausgeschiedene Manganhyperoxydhydrat sinkt als ein feines braunes Pulver theils zu Boden, theils überzieht es als dünne Kruste die innere Fläche des Bleicylinders, letzteres besonders von dem Zeitpunkte an, wo der Vorrath des Mangansalzes verbraucht ist. Das Element bietet dann eine andere negative Elektrode dar, die Spannung sinkt auf 1,8 Volt, die Stromstärke ist der letzteren und dem erhöhten inneren Widerstände entsprechend geringer. Ein Theil des hydratirten reinen Braunsteins wird zu schwefelsaurem Manganoxydul reducirt, dessen blaſsrothe. Farbe in der Flüssigkeit sichtbar ist. Auch zeigt der innere Ueberzug des Cylinders eine mit zahllosen Furchen versehene Oberfläche, welche wohl der Wasserstoffentwickelung zuzuschreiben sind. 3. Versuch: Eine Erhöhung der elektromotorischen Kraft des vorher beschriebenen Elementes auf 2,8 bis 2,9 Volt wird erreicht, wenn man dasselbe mit einem Thoncylinder, welcher alkalische Lauge von etwa 250 B. enthält, versieht und den Zinkcylinder in diese stellt. Die Stromstärke ergibt sich zu 13 bis 15 Ampère, da der innere Widerstand ein erhöhter ist und bald noch mehr zunimmt. Abgesehen davon, daſs die Thoncylinder einer baldigen Zerstörung durch die starke Lauge anheimfallen, ist dieses Element durchaus constant und praktisch verwendbar. Wenn es gelänge, den ganzen Sauerstoff der übermangansauren-Salze – von demjenigen, welcher für die Bildung des Manganoxydules nöthig ist, abgesehen – für die Depolarisation nutzbar zu machen, so würde das Element eine billigere Verwendung zulassen. Gegenwärtig können nur ungefähr 1½ von den 4 Sauerstoffatomen des Salzes als verwerthbar angesehen werden, d. i. ungefähr 24 von 158 Th., Verluste unberücksichtigt gelassen. Liebhaber von Smee'schen Elementen können mein Element in gleicher Art wie dieses wirken lassen, aber mit viel gröſserer Stärke, wenn sie den Bleicylinder mit der verdünnten Schwefelsäure (1 : 10) füllen und eine amalgamirte Zinkelektrode einhängen. Die Form 26 auf 14cm liefert mit einer Zinkplatte von 65mm Breite einen Strom von 10, mit einem Zinkcylinder von 15 Ampère, unter massenhafter Entwickelung von Wasserstoff, welche einem lebhaften Rauschen gleicht.