Titel: | Ultramarinblau auf nassem Wege. |
Fundstelle: | Band 270, Jahrgang 1888, S. 124 |
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Ultramarinblau auf nassem Wege.
(Schluſs des Berichtes S. 78 d. Bd.)
Ultramarinblau auf nassem Wege.
Die in der ersten Mittheilung – über das Blau nach Art des Ultramarin auf nassem Wege
– erbrachten Thatsachen führen auf folgendes wesentliche Ergebniſs:
Die Stoffe, mittels deren sich dieses Blau durch Behandlung mit Natronschwefelleber,
bezieh. einem Gemische von Natriumcarbonat und Schwefel, hervorbringen läſst, können
ihrem quantitativen wie qualitativen Bestände nach in weitem Spielraume wechseln.
Das Blau läſst sich hervorbringen mit natürlichem Thone, mit künstlich durch Fällung
erzeugten Verbindungen von Kieselerde mit Thonerde in anderen
Verbindungsverhältnissen; es läſst sich ebenso hervorbringen mit den einzelnen
Bestandtheilen des Thones, mit Kieselerde für sich, wie mit Thonerde für sich; es
entwickelt sich, wenn man dem Thonerdesilicate das Borat substituirt; es gelingt
endlich auch mit Körpern gänzlich verschiedener Natur, die mit den genannten in
keinerlei Beziehung zu bringen sind, noch irgend welche Analogie zeigen, wie mit dem
dreibasischen Calciumphosphate. Mit einem Worte, ein bestimmter chemischer Bestand,
eine bestimmte chemische Constitution der verwendbaren Körper ist zum Zustandekommen
jenes Blau in keiner Weise erforderlich; es genügt, wenn der zur Hervorbringung
desselben dienende Stoff sich in einem gewissen Molekularzustande befindet, der die
Zugänglichkeit für die in Wirkung tretenden Reagentien in seine Masse verbürgt.
Dieser Zustand erfolgt bei dem natürlichen Thone durch Aufschlieſsung, und ist den
übrigen Stoffen an und für sich eigen.
Im Gegensatze zu diesen mannigfaltigen Wechseln läuft durch alle Phasen der Bildung
von jenem Blau als unerläſsliche constante Bedingung die Gegenwart von
Schwefelnatrium, der Schwefelleber, jenem aus Sulfat und höheren Schwefelungsstufen
des Natriums bestehenden, durch Schmelzen erhaltenen Producte aus Natriumcarbonat
mit Schwefel, gleichviel ob dies von vornherein als fertige Schmelze zugesetzt wird,
oder aus den beiden Ingredienzien erst im Verlaufe des Versuches sich bildet.
Die Natriumschwefelleber.
Wie aus den bekannten Untersuchungen von Schöne, von Böttger u.a. hervorgeht, fällt der chemische Bestand
der als Schwefelleber bezeichneten Präparate je nach dem bei der Darstellung
eingeschlagenen Wege – ob auf nassem oder trockenem, ob im geschlossenen Tiegel oder
in einem Kohlensäurestrome geschmolzen – sehr abweichend aus. Gegenüber der
vorliegenden Frage über die Entstehung des Ultramarinblau auf nassem Wege beruht das
vorwiegende Interesse nicht sowohl auf der chemischen Constitution, als vielmehr auf
dem besonderen Verhalten der durch Schmelzen gewonnenen Schwefelleber in hoher
Temperatur.
Schmilzt man nach der herkömmlichen Vorschrift in einem Porzellantiegel ein Gemenge
von gleichen Theilen Natriumcarbonat mit Schwefel bei eben zureichender Temperatur –
wozu ein gewöhnlicher Bunsen-Brenner vollkommen genügt
– so entweicht bekanntlich Kohlensäure mit viel überflüssigem Schwefel, bis nach
einiger Zeit ruhiger Fluſs eintritt. Gieſst man nun aus, so erscheint die gebildete
Schwefelleber als ein gleichmäſsiger, tief schwarzer, wie Pech spiegelnder Fluſs,
und man erhält nach dem Erstarren eine sehr hygroskopische, amorphe Schmelze von
muscheligem Bruche und einer braunen, deutlich ins Grüne stechenden Farbe.
Die bei eben zureichendem Hitzgrade nach dem völligen Abschlusse der Entwickelung von
Kohlensäure und Schwefeldampf verbleibende Schmelze ist kein endgültiges Product.
Sie gibt, wenn man mit allmählich gesteigerter Temperatur zu einem bestimmten
höheren Hitzgrade gelangt ist, nochmals und aufs Neue Schwefel ab; sie wird mit dem
Weggange desselben merkbar strengflüssiger und beginnt zu stocken. Beim Schmelzen im
Porzellantiegel liefert ein Gemisch von gleichen Theilen Natriumcarbonat und
Schwefel gegen 70 Proc. seines Gewichtes Schwefelleber. Insofern dabei die
Temperatur nicht gut zu leiten und der Zutritt der Luft zur Schmelze nicht oder nur
unvollkommen behindert ist, fällt die Ausbeute an Schmelze sehr schwankend aus, und
ist dieser Weg wenig geeignet für die quantitative Beurtheilung jenes Phänomenes von
einer secundären Abscheidung des Schwefels; dagegen geht dies ohne besondere
Schwierigkeit in folgender Weise: Man mischt etwa 1g,5 chemisch reines, trockenes kohlensaures Natrium in einem Mörser mit
dem gleichen Gewichte Schwefelblumen aufs Innigste und füllt das Gemenge in ein
spannenlanges, 10 bis 12mm weites hartes Glasrohr.
In dem Mörser von glasirtem Porzellan (oder Achat) bleibt kaum etwas haften; zur
Vorsicht spült man einigemal mit ein wenig Schwefelblumen nach. Die eingebrachte
Mischung im Glasrohre befreit man nun im Wasserbade von den letzten Antheilen
Feuchtigkeit, welche sonst bei der nachfolgenden Schmelzoperation leicht Störung
verursachen. Diese letztere Operation geht am besten für die anfängliche Schmelzung
bei niederer
Temperatur mit dem Bunsen-Brenner den man unter dem die
Mischung enthaltenden Theile des Glasrohres bewegt, während man dieses fleiſsig um
seine Achse dreht. Für die Schmelze bei hoher Temperatur dient dann der Münke-Brenner oder die Gebläselampe. Die Tiefe des
Rohres als Schmelzgefäſs bei lose aufgesetztem Stöpsel, sowie der reichlich sich
entwickelnde Schwefeldampf – gleiche Theile der Gemengtheile entsprechen einem
entschiedenen Ueberschusse von Schwefel – schützen vor etwaiger Oxydation der
Schmelze; der abgehende Schwefel bildet ein starkes Sublimat im oberen Theile des
Rohres, während die Schmelze den Bodentheil ausfüllt. Durch aufsteigendes Erhitzen
des Rohres mit Vorsicht in der Richtung von unten nach oben gelangt man dahin, die
gewonnene Schmelze scharf von dem Schwefel zu trennen und diesen in den obersten
Theil des Rohres zu treiben, soweit er nicht ganz entweicht. Vor der
Gewichtsbestimmung des Schmelzrückstandes muſs das Schwefelsublimat natürlich
beseitigt werden: sei es, daſs man den Theil des Rohres, woran er sitzt,
abschneidet, oder daſs man ihn nach dem Erkalten der Schwefelleber leicht erhitzt
bis zum Schmelzen des Schwefels und diesen mit einem mit Flieſspapier umwickelten
Glasstabe aufnimmt. Worauf es wesentlich ankommt, namentlich im Anfange, ist
langsames, stetiges, gleichförmiges Erhitzen ohne den zum Abschlusse des ruhigen
Flusses eben erforderlichen Hitzgrad viel zu übersteigen.
Nach diesem Verfahren wurden von 100 G.-Th. reinem trockenem Natriumcarbonate nach
einander erhalten:
1
2
3
4
5
Mittel
170,3
166,4
167,5
168,6
166,8
167,9
G.-Th. Schmelzrückstand, und zwar bei der zum völligen
Abschlusse der Reaction bis zum ruhigen Flusse hinreichenden Temperatur, welche noch
unter der am Tage sichtbaren Rothglut liegt – mit steigender Temperatur bleibt das
Gewicht eine Zeitlang constant, aber mit dem Eintritte der Rothglut wird abermals
Schwefel abgeschieden – in scharf abgegrenztem Vorgange und bleibt ein Rückstand
zweiter Ordnung. Sein Gewicht betrug, wieder auf 100 G.-Th. Natriumcarbonat
berechnet:
1
2
3
4
5
6
Mittel
151,4
150,8
151,1
150,6
148,7
151,2
150,6
Rückstand.Der Betrag von 167,9 Schmelzrückstand entspricht auf 3 At. Carbonat 533,9
G.-Th. Von dem Carbonate geht nur die Kohlensäure weg und verbleibt der
Bestand von 3 At. Natrium mit 3 At. Sauerstoff in der Schmelze; werden diese
vom Gewichte der letzteren abgezogen, so verbleiben 533,9 – 186 = 347,9
G.-Th. für deren Gehalt an Schwefel. Dieser entspricht nun
\frac{347,9}{32}=10,9 oder 11 At., wovon 1 At.
Schwefel mit 1 At. Natrium auf das Sauerstoffsalz und mithin 10 At. Schwefel
und 2 At. Natrium auf das Sulfid kommen. Die Schmelze erster Instanz besteht
daher aller Wahrscheinlichkeit nach aus 1 At. Natriumsulfit
und 2 At. Fünffach-Schwefelnatrium. Das letztere würde dann in der
Rothglühhitze, unter Abgabe von weiteren 2 At. Schwefel zu
Vierfach-Schwefelnatrium. Der Schmelzrückstand müſste dann für den letzteren
Fall 149,1 G.-Th. sein, während im Mittel 150,6 G.-Th. gefunden
sind.
Ein weiterer Abgang von Schwefel findet bei noch weiter gesteigerter Temperatur,
selbst vor dem Gebläse, nicht mehr statt.
Die Menge des aus der fertig gebildeten Schwefelleber abgeschiedenen Schwefels
beträgt sonach nur gegen 11 Proc. Seine Bedeutung für das Auftreten des Blau auf
nassem Wege – welche weiter unten näher zu begründen sein wird – liegt nicht in
seiner Menge, wohl aber in dem Umstände, daſs er bei einer hohen, weit über seinem
Siedepunkte liegenden Temperatur auftritt. – Auch auf eine andere später
nachzuweisende Thatsache mag an dieser Stelle vorläufig hingewiesen werden – auf die
Thatsache nämlich, daſs die Kaliumschwefelleber kein der Natriumschwefelleber
analoges Verhalten zeigt.
Bei dem Schmelzen von Natriumschwefelleber im Tiegel, wie dies zum Zwecke der
Erzeugung von Ultramarinblau auf nassem Wege geschah, sind die beiden Stadien des
Vorganges natürlich nicht mit der sichtenden Sorgfalt aus einander zu halten, wie
bei den quantitativen Bestimmungen. Das im Tiegel geschmolzene Product wird
vielmehr, je nach dem Verlaufe des Schmelzprozesses und der dabei herrschenden, sehr
ungleichen Temperatur, mehr oder weniger die Verbindungen beider Stadien neben
einander enthalten.
Für die vorliegende Frage von der Entstehung des Blau auf nassem Wege ist weiterhin
das Verhalten der Natriumschwefelleber, wie sie zu den betreffenden früher
mitgetheilten Versuchen gedient, bei Auflösung im Wasser von Interesse. Die
concentrirte, gesättigte oder der Sättigung nahe Lösung erscheint frisch
aufgeschüttelt allezeit im auffallenden Lichte dunkelgrün, etwas ins Braune gehend}
die grüne Färbung rührt von einem in der Lösung schwebenden fein zertheilten Körper
her, welcher im durchfallenden Lichte tiefschwarz, in der rothen oder rothgelben
Flüssigkeit grün erscheint. Er setzt sich in der concentrirten Lösung sehr schwer
und unvollkommen, in verdünnterer Lösung dagegen vollständig als ein flockiger,
wenig ins Gewicht fallender Niederschlag, von geringem Volumen kaum mehr als
hinreichend, den Gefäſsboden zu bedecken, von ebenfalls tiefschwarzer Farbe ab. In
concentrirter Lösung hält sich der Niederschlag lange unverändert; nur bei
mangelhaftem Verschlusse und unvollständiger Füllung des Gefäſses mischt sich ihm
allenfalls etwas sich abscheidender Schwefel bei. Sucht man den schwarzen
Niederschlag durch Decantiren unter wiederholtem Aufgieſsen von Wasser von dem
löslichen Theile der Schwefelleber zu trennen, so kommt man mit steigender
Verdünnung, wenn die Waschwasser nur noch lichtgelb erscheinen, auf einen Punkt, wo
sich der schwarze Niederschlag ziemlich rasch in einen graulichgelben umsetzt; dieser ist im
Wesentlichen gewöhnlicher gelber Schwefel. Er hält sich also in verdünnten Lösungen
nicht und ist durch bloſse Decantation nicht in seinem ursprünglichen Zustande zu
gewinnen. Bricht man dagegen mit der Decantation vor dem kritischen Grade der
Verdünnung ab, läſst absitzen, gieſst die letzte Lauge soweit thunlich ab und kocht
den Rest mit dem Niederschlage mit Cyankalium, welches Schwefeleisen aufnimmt, so
läſst sich der schwarze Niederschlag dann linzersetzt, sei es durch weiteres
Decantiren oder Filtriren, abscheiden.
Der schwarze Niederschlag aus Schwefelleber.
Aller Schwefel, namentlich aber die Schwefelblumen, enthalten nachweisbare Mengen von
Eisen; Chlorwasserstoffsäure entzieht ihm dasselbe, jedoch nur theilweise, nur so
weit nämlich, als dasselbe zugänglich und nicht von den Schwefelpartikeln
eingeschlossen ist. Je nachdem man nun vorher mit Chlorwasserstoffsäure behandelt
hat oder nicht, geht das Eisen ganz oder theil weise mit in die Schwefelleber. Die
Abscheidung eines schwarzen Niederschlages beim Auflösen derselben im Wasser hat
insofern nichts Auffallendes. Ein erheblicher Antheil jenes Niederschlages
widersteht aber selbst der wiederholten Behandlung mit Cyankalium. Dieser vom
Schwefeleisen befreite Antheil, vorher so unbeständig und wandelbar, ist nun ein
äuſserst beständiger, in verdünnten Lösungen von Schwefelleber, in bloſsem Wasser,
bei Abschluſs oder Zutritt der Luft unwandelbarer Körper, der selbst starken
zersetzenden Agentien widersteht. Er erscheint nach wie vor der Behandlung mit
Cyankalium in der Flüssigkeit als schwarzer Schlamm; gewaschen und getrocknet als
zartes schwarzes Pulver.Das Vorhandensein dieses schwarzen Körpers in der Schwefelleber aus (der
immer Natron haltigen) Potasche ist offenbar der Schlüssel zu der von den
Apothekern vielbeklagten, einigermaſsen räthselhaften Erscheinung des
grauen, durch Säure nicht entfernbaren Stiches, den die sogen.
Schwefelmilch, aus jener bereitet, so hartnäckig annimmt. Vgl. F. J. Otto, Lehrbuch der anorganischen Chemie,
2, 1, S. 628. In diesem Zustande unter dem Mikroskope betrachtet,
zeigen die für den Reflex des Lichtes passend gelagerten Theilchen einen lebhaften
metallischen Glanz in einer hellen, dem Antimon ähnlichen Farbe. Nach langem Stehen
unter Wasser nimmt der Körper eine etwas mehr körnige Beschaffenheit an; aber auch
dann ist nichts von krystallinischer Textur wahrnehmbar.
Der schwarze Körper ist, abgesehen vom Wasser, weder in Alkohol, noch in Aether, noch
in Schwefelkohlenstoff löslich; auch nicht in fetten Oelen, selbst bei 200°. – In
einer flachen Schale erhitzt, wird er bei einer Temperatur noch unter der sichtbaren
Glühhitze mit einem Male schwebend und beweglich wie eine Flüssigkeit, so etwa wie
man dies beim Brennen des Gypses beobachtet, nur ohne aufzuwallen; das schwarze
Pulver erhebt sich etwas über den Boden des Gefäſses unter sehr bemerklicher Entwickelung
von schwefliger Säure. Beim Eintritte der sichtbaren Glühhitze fangt der Körper
Feuer und verbrennt mit Lichterscheinung, wie schon oben bei der Darstellung
erwähnt. In einem engen, unten zugeschmolzenen Glasrohre stundenlang der höchsten
Temperatur auf dem Bunsen-Brenner ausgesetzt, zeigt der
schwarze Körper keinerlei Veränderung; höchstens sieht man oberhalb am
kaltgebliebenen Theile des Glasrohres einen schwachen Hauch von Schwefel (vom
Schwefelnatrium der Lösung her) sich anlegen, als subtilen Fleck von der Grenze der
Wägbarkeit. Auf dem Gebläse bis zum Zusammenlaufen des Glases in strenger Gelbglut
ist das Ergebniſs in nichts verschieden; der schwarze Körper ist – gehemmten
Luftzutritt vorausgesetzt – bei allen Temperaturen bis zur vollsten Glühhitze
beständig und nicht zu verflüchtigen. Er kommt dabei, selbst vor dem Gebläse, nicht
einmal zum Erweichen, noch viel weniger zum Schmelzen, er behält vielmehr seine lose
Beschaffenheit vollkommen bei.
Aber nicht blofs physikalischen, sondern auch chemisch wirkenden Kräften gegenüber
bietet er einen bemerkenswerthen Widerstand. In kochender Lauge von ätzenden
Alkalien (Kali, Natron) wird er in keiner Weise angegriffen. Er löst sich weder in
Schwefelsäure, noch in Chlorwasserstoff-, noch in Salpetersäure (in letzterer auch
nicht durch Zusatz von Kaliumchlorat), noch in Königswasser. Hingegen schlieſst er
sich beim Schmelzen mit Kali, leicht und vollkommen beim Schmelzen mit Aetznatron
und Salpeter auf; das Aufschlieſsungsproduct, mit Wasser aufgenommen, wird von
Chlorbarium reichlich gefällt.
Der schwarze Schwefel.
Der schwarze Niederschlag ist das färbende Prinzip der Schwefelleber. Aus der
Umwandelung desselben bei Gegenwart von Schwefeleisen in gelben Schwefel, aus der
Thatsache, daſs er beim Aufschlieſsen mit Salpeter und Aetzkali sich in
Schwefelsäure umwandelt, sowie aus dem Umstände, daſs er beim Erhitzen ohne
Rückstand verbrennt, geht hervor, daſs er Schwefel ist, und zwar eine schwarze
Modification des Schwefels. Sie ist dieselbe, die zuerst Magnus 1854 beobachtet hat.
Der schwarze Schwefel macht sich überhaupt jederzeit bemerklich, wenn gelber Schwefel
eine Zeitlang gebrannt hat, er zeigt dann nach dem Erlöschen und Erkalten fast
regelmäſsig einige wenige schwarze, anklebende Flocken, sparsamst vereinzelt.
Natürlich, denn die Grundbedingung des Werdens, der Bildung des schwarzen Schwefels,
kann in diesen Fällen nur ganz vorübergehend, ganz untergeordnet und nur
gelegentlich obwalten. Diese Grundbedingung ist: plötzliche Einwirkung eines höheren
Hitzgradns auf den gelben Schwefel, weit über seinen Siedepunkt. Läſst man auf einen
vorher über der Lampe erhitzten Porzellandeckel ein Körnchen Schwefel fallen, so
bleibt nach Verflüchtigung des Ueberschusses regelmäſsig ein schwarzer Fleck, meist
ringförmig. Die Bildung
des schwarzen Schwefels wird sehr erheblich gefördert durch die Gegenwart von
Körpern, an denen er durch Adhäsion, durch Flächenanziehung haften kann. So genügt
schon – wie Mitscherlich seiner Zeit nachgewiesen –
Zusatz von 1 bis 2 Hunderttausendstel Oel, in Aether gelöst, zum Schwefel, um die
Ausbeute merklich, von 5 Tausendstel, um sie sehr erheblich zu vergröſsern;
lediglich durch die kaum wägbare Menge Kohle, die es hinterläſst. Das plötzliche
Zusammentreffen mit heiſsen Flächen bleibt jedoch dabei immer noch das zumeist
entscheidende Moment. Als man so geölten Schwefel bei einem vergleichenden Versuche
auf einmal in den Tiegel eintrug, das andere Mal in kleinen Antheilen nach einander
und in Pausen zur Vermeidung störender Abkühlung des geeigneten Hitzgrades, war die
Ausbeute im zweiten Falle 2½ mal, selbst über 3mal gröſser als im ersten; denn der
Schwefel kam dann viel ausgiebiger mit den heiſsen Tiegelwänden in Berührung.
Neben Kohle sind ganz besonders noch Platin und Schwefelmetalle solche durch
Flächenanziehung den schwarzen Schwefel festhaltende Körper. In erster Linie das
Schwefeleisen, welches ihn, man möchte fast sagen, förmlich gefangen nimmt. Das
sogen. Spencemetall, durch Zusammenschmelzen von
Schwefel mit Schwefeleisen gewonnen, ist nichts weiter, als das Ergebniſs einer
solchen Gefangennahme, ein Gemisch von letzterem mit schwarzem, auch wohl noch
unverflüchtigtem gelben Schwefel, ein Gemisch, dessen Schmelzpunkt unter 200° liegt.
Entzieht man dem fein geriebenen Spencemetalle das Schwefeleisen auf passende Weise
(durch Behandeln mit Säure, Cyankalium), so bleibt ein schwarzer pulverförmiger
Rückstand, welcher im Ansehen und Verhalten ganz mit dem schwarzen Schwefel
zusammenfällt.
Bei der Bildung des schwarzen Schwefels nach den verschiedenen besprochenen Arten –
aus Natriumschwefelleber, nach Magnus, im Spencemetalle
– tritt er jederzeit, im Gegensatze von flockigen, vielmehr in feinkörnig compakten
Theilchen oder in Blättchen auf, völlig opak, daher die tiefschwarze Farbe im
durchfallenden Lichte. Nur in unmeſsbaren dünnen Schichten erscheint er transparent
mit reicher blauer Farbe. Dieselbe reiche Farbe zeigt der schwarze Schwefel, wenn er
Gelegenheit findet, sich in farblosen Mitteln zu lösen. Dieses optische Verhalten
bekundet sich namentlich in folgenden Erscheinungen in einleuchtender Weise.
In überhitztem Rhodankalium wird Schwefel durch Dissociation frei, und zwar bei der
hohen Temperatur in der schwarzen Modifikation. Dieser geht sofort mit dem
feurig-flüssigen Cyankalium in blaue Lösung.
Hierher gehört namentlich auch jene glänzende, bereits früher erwähnte, frappante
Erscheinung mit der reichen blauen Färbung des Borax mit Schwefelnatrium: im Flusse
des Borax, also in hoher Temperatur, wird durch die zugesetzte Borsäure Schwefel
frei als schwarzer Schwefel, der dann in dem Borat ein höchst günstiges Menstruum findet, das ihn in
voller Farbenentwickelung blau färbt.
Ein weiterer., sehr belehrender Fall, der einfachste einer ganz direkten Blaufärbung
mit gewöhnlichem Schwefel, ist der folgende; Man schmilzt in einem Tiegel
verknistertes Chlornatrium zu klarem Flusse und setzt dann kleine Brocken Schwefel
hinzu (so viel, daſs das flieſsende Salz nicht erstarrt); der einfallende Schwefel
bildet sofort einen tiefschwarzen Tropfen, der sich unter lebhafter Bewegung bald in
dem flüssigen Salze als schwarze Trübung vertheilt und darin bei fortgesetzter
Erhitzung nach einiger Zeit verschwindet. Gieſst man vor diesem Zeitpunkte aus, so
erstarrt das Salz zu einem grauschwarzen Flusse; wartet man mit Ausgieſsen, bis die
vom vertheilten schwarzen Schwefel getrübte Schmelze sich eben geklärt hat, so
erstarrt das Kochsalz zu einem schön hellblau gefärbten, durchsichtigen Kuchen.
Hellblau, weil das schmelzende Salz den schwarzen Schwefel nicht in dem Maſse zu
lösen vermag, wie dies geschmolzener Borax und geschmolzenes Cyankalium vermag. –
Chlorkalium verhält sich ebenso wie Chlornatrium; Natriumsulfat färbt sich auf dem
gleichen Wege eher besser, aber es bildet sich dabei viel Schwefelnatrium.
Läſst man Stückchen gelben Schwefels in einen mäſsig glühenden Platintiegel fallen,
so hat man im Augenblicke alle Phasen der Umwandelung des Schwefels vor sich: wo das
Stückchen auffällt, bildet es einen rasch schwindenden schwarzen Tropfen, der dort
eine schwarze Kruste hinterläſst, während der aufsteigende braune Dampf des
Schwefels sich an der heiſsen Tiegelwand als lebhaft blauer Fleck niederschlägt. Auf
dem erhitzten Porzellandeckel entstehen nur schwarze, nie blaue Flecken, weil die
Flächenanziehung des Porzellanes eben zu gering ist, um, wie die viel mächtigere des
Platins, schon den Schwefeldampf blau auf sich niederzuschlagen. In ähnlicher Weise
färbt sich gefälltes Schwefelblei oder natürlicher Bleiglanz blau, meist sehr schön
und lebhaft blau, wenn man diese (in einer Atmosphäre von Wasserstoff, um alle
Oxydation auszuschlieſsen) erhitzt und Schwefelstückchen darauf fallen läſst. Auch
beim Durchleiten von schwefliger Säure, von Schwefelsäureanhydrid oder
Chlorwasserstoff' durch ein Rohr mit erhitztem Bleiglanze erscheint die blaue Farbe
doch weniger lebhaft. Es genügt dazu, namentlich mit Chlorwasserstoff, ein sehr
mäſsiger Hitzgrad, nicht sehr weit über dem Siedepunkte des Wassers.In der Silberscheideanstalt zu Lautenthal im Harze fällt schon beim Eintritte
in die Werkstätte das überall verbreitete, alle umherliegenden
Hüttenproducte, alle Gezähe und einige Kessel bedeckende volle
Ultramarinblau auf. Die Farbe sitzt auf bleiischer Unterlage aber nur auf
der äuſsersten Oberfläche als unmeſsbar dünne Schicht. Die Entstehung dieses
Blau gehört einer bestimmten Periode der Silberscheidung an, der Periode
nämlich, wo das (bereits vom Abstrich gereinigte) Werkblei bei einer weit
über den Schmelzpunkt gehenden Temperatur mit dem erforderlichen Zusätze von
Zink unter Umrühren versetzt wird. Nach eingetretener Ruhe
entwickelt sich auf dem Metallspiegel ein Farbenspiel, welches (wie beim
Anlassen des Stahles) durch Roth und Violett ins volle Blau geht. Die blaue
Schicht hält sich dann dauernd. Es lassen sich dann von der Oberfläche des
Bleibades leicht dünne Bleibleche abziehen, auf deren Oberfläche die Farbe
sitzt. Sofort mit dem Abziehen entwickelt sich das Farbenspiel und das Blau
auf dem entblöſsten Metallspiegel aufs Neue, was sich beliebig oft
wiederholen läſst. In anderen gleichnamigen Silberscheidungen ist dieses so
zu sagen zudringliche Blau der Werkbleie nicht oder kaum bekannt, so z.B. in
den Emser Bleiwerken. Jene blauen Bleiblätter, zusammengeballt und mit Borax
geschmolzen, färbten diesen schwarzgrau, an einigen Stellen lichtblau. In
einem mit Wasserstoff erfüllten Rohre erhitzt, entwickelte sich nachweisbar
Schwefelwasserstoff, während das Blei blank wurde. Der blaue Ueberzug,
metallurgisch bisher nicht erklärt, könnte demnach möglicherweise ebenfalls
schwarzer Schwefel als dünner, transparenter Anlauf sein.
Der schwarze Niederschlag, wie er beim Auflösen der Schwefelleber fällt, ist in
Wirklichkeit nicht so vollständig schwarz, als er sich ausnimmt. Die feinsten
Partikeln sind schon, wenn auch in sehr geringem Grade, an den Kanten z.B.
durchscheinend, und zwar mit blauer Farbe. In der Masse gelangt dieses nicht zur
Geltung, weil jene Partikeln zwischen und auf den übrigen ruhen, welche bereits zu
viel Körper haben und darum schwarz sind. Von diesen schwarzen Partikeln geht aber
natürlich kein Licht aus, welches, durch die feinsten transparenten hindurchgehend,
als Blau wahrgenommen werden könnte. Diese Lage der Dinge ändert sich aber sofort,
sobald durch Einmischung von farblosen Stoffen Licht zurückwerfende Zwischenlagen
geschaffen werden. In der That erhält man – als weiteren Beleg, daſs der schwarze
Niederschlag das färbende Prinzip der Natronschwefelleber ist – mehr oder weniger
deutlich blaue, mehr oder weniger ins Grau gehende Massen beim Zusammenreiben mit
Kiesel- oder Thonerdegallerte. Nimmt man den schwarzen Niederschlag, wie er aus der
Lösung von Schwefelleber eben fällt, so erhält man mit der Gallerte ein Product in
Grau, mit eben deutlich wahrnehmbarem blauem Stiche: entfernt man zuvor das
beigemengte Schwefeleisen mit Cyankalium, so gibt der Rest – also der schwarze
Schwefel – nunmehr ein blaues Product mit grauem Stiche. Das Grau ist die Wirkung
der derberen und opaken, das Blau die Wirkung der feinen, transparenten Partikeln.
Letztere sind unglücklicher Weise nur viel zu spärlich vorhanden. Unterstützt man
das Auge durch Unterlegen eines gelben Papieres, Brettes o. dgl., so tritt das Blau
sehr stark hervor und wird selbst bei Proben bemerklich, die sonst kaum mehr als
grau erscheinen. Wäre es möglich, den schwarzen Schwefel bis zu dem sehr weit
gehenden Grade der für die Transparenz erforderlichen Feinheit aller Theilchen zu
zerreiben – wozu er indessen keineswegs günstig geartet ist – dann wären die grau
färbenden Theile ganz und gar in feinste transparente verwandelt; man wäre im Stande
einen Ultramarin per Synthesin im handgreiflichsten
Sinne des Wortes herzustellen. Die durch Zusammenreiben des schwarzen Schwefels mit
Gallerten, als welche sich auch das Product der Fällung von Wasserglas mit Alaun
sehr eignet, erhalten sich, natürlich in hellerem Tone, nach dem Trocknen auf
unbestimmte Zeit. Gemische der Gallerten mit Schwefeleisen sehen, besonders bei
einem gewissen Mischungsverhältnisse, ebenfalls blauschwarz aus, aber die Farbe
verschwindet, zum Unterschiede von der mit dem schwarzen Schwefel hergestellten,
rasch im Trocknen.
Erklärung des Ultramarinblau auf nassem Wege.
Die Vorgänge der Entstehung des Blau nach Art des Ultramarines auf nassem Wege sind
nach Obigem unschwer in ihrem Zusammenhange zu übersehen.
Was zunächst das Auftreten des schwarzen Schwefels in der Schwefelleber anlangt, so
bildet sich derselbe dadurch, daſs beim Schmelzen der letzteren gewöhnlicher
Schwefel beim Weggehen rasch mit sehr heiſsen Theilen des Tiegels, namentlich den
Wänden, oder mit sehr heiſsen schon geschmolzenen Theilen des Inhaltes in Berührung
kommt. Der weggehende gewöhnliche Schwefel kann zum Theile der als Ueberschuſs
vorhandene sein, ist aber ganz vorzugsweise jener aus dem Schwefelnatrium mit
steigender Hitze frei werdende, weil dieser bei seinem Austritte eine der Bildung
von schwarzem Schwefel schon naheliegende Temperatur bei seinem Austritte mitbringt.
Bei den Bestimmungen der quantitativen Ausbeute an Schwefelleber, wie sie oben
beschrieben worden, ist die Bildung von schwarzem Schwefel schon schwer und nur
durch Arbeiten mit sehr kleinen Mengen und vorsichtigstem Erhitzen zu vermeiden. Das
Gegentheil findet statt beim gewöhnlichen Schmelzen von Leber im Tiegel. Hier ist
die Wand und die mittelbar daran liegende Masse unausbleiblich viel heiſser, als das
Innere; Theile der Schmelze werden bereits fertig und hoch erhitzt sein, während
andere erst zum Flusse kommen. Beim Umrühren kommen dann beide rasch mit einander in
Berührung, und der entweichende Schwefel findet an vielen Stellen Gelegenheit, in
schwarzen überzugehen. Seine Menge kann natürlich nur gering sein, wie es ja in der
That der Fall, zunächst schon wegen der lediglich gelegentlichen Bildung, aber auch
weil stets ein Theil an der Oberfläche der schmelzenden Leber immer wieder
verbrennt. Der schwarze Schwefel findet andererseits in dem feurigflüssigen
Schwefelnatrium ein gutes Lösungsmittel, welches ihn sofort aufnimmt. In der
erstarrten Leber gibt der grüne Stich deutliche Kunde seines Daseins. Beim Lösen der
Leber im Wasser fällt ein Theil heraus – bei zwei Versuchen nur 0,6 bezieh. 2,2 pro
mille – während ein anderer, wohl nicht viel gröſserer, gelöst bleibt, auch in der
Kälte. Kommt diese Lösung, die eine schwache Färbeflotte vorstellt, mit Substraten
in Berührung, so setzt sie schwarzen Schwefel, unter Entwicklung blauer Farbe, als
dünnen Anflug auf die
Oberflächen derselben ab; beim Calciumphosphate ohne Weiteres, bei den übrigen
Kiesel- und Thonerdegallerten und aufgeschlossenem Kaolin erst nachdem sie vorher
mit Schwefelnatrium erhitzt worden. Diese letzten Körper üben an sich nämlich keine
hinreichende Flächenanziehung aus, und gewinnen eine solche erst durch das
aufgenommene Schwefelmetall; denn Schwefelmetalle zeichnen sich ganz besonders aus
durch physikalische Affinität zum schwarzen Schwefel. Diese Wirkung des Schwefel
metalles zeigt auch folgende Erscheinung recht deutlich: Erhitzt man in einem Rohre
getrocknete Kieselgallerte u. dgl. zur Rothglut und läſst kleine Stückchen Schwefel
darauf fallen, so bleibt dieselbe ungefärbt, es fehlt die hinreichende
Flächenanziehung, ihn festzuhalten. Hat man dagegen die Probe vorher mit etwas
Schwefelnatrium befeuchtet und getrocknet, so erhält man ebenso entschieden Blau,
wenn auch nur sehr hellblau.
Schwarzer Schwefel von Magnus.
Es folgen hier noch zum Schlusse die speciellen Nachweise der Uebereinstimmung im
Verhalten des schwarzen Körpers aus der Natriumschwefelleber mit dem schwarzen
Schwefel von Magnus.
Derselbe erhielt ihn durch wiederholtes Erhitzen des gelben Schwefels auf 300° und
jedesmaliges rasches Abkühlen, ein Verfahren für die Darstellung so unvortheilhaft
als irgend möglich. Es bildet sich dabei nur ebenso viel als nöthig, um sein
Vorhandensein zu erkennen und dieses derart mit anderen Schwefelmodificationen und
mit diesen so innig vermengt, daſs eine Reinscheidung kaum oder nicht mehr gelingt.
Viel ergiebiger schon ist der Weg, den vorher mit etwas Oel (etwa 1,5 pro mille)
abgeriebenen Schwefel in einen erhitzten Tiegel portionenweise einzutragen.Bekanntlich verdankt man diese Anwendung des Oeles einer Beobachtung von Mitscherlich. Aber auch dieser Weg
liefert nicht mehr als etwa 1 Proc. Ausbeute, noch dazu vielleicht mit der vom Oele
hinterbliebenen Kohle behaftet.
Auf diese Art dargestellter schwarzer Schwefel zeigt in seinem Verhalten keinen
Unterschied, ob mit oder ohne Oel präparirt; ein etwaiger Gehalt an beigemengter
Kohle aus dem Oele, der nur sehr gering sein kann, macht sich nicht besonders
bemerklich. Sein Verhalten stimmt ganz in allen Stücken mit dem Verhalten des aus
Schwefelleber gewonnenen schwarzen Körpers überein:
Beim Erhitzen des Schwefels nach Magnus geht gewöhnlich
anfangs noch etwas von der Präparation anhängender gelber Schwefel unter Erweichen
des Ganzen und Aufblähen fort. Mit steigender Temperatur gibt er schweflige Säure ab
und wird – wenn vorher gepulvert – schwebend im Gefäſse, wie Gyps beim Brennen. In
der Glühhitze verglimmt
er bei freiem Zutritte der Luft, ist aber im engen, unten geschlossenen Rohre
beständig.
Er wird nicht angegriffen noch gelöst von Chlorwasserstoffsäure, Salpetersäure oder
Salpetersäure unter Eintragen von Kaliumchlorat; er widersteht dem Königswasser. In
kochender Aetznatron- und Kalilauge, selbst concentrirter, wird er nicht verändert,
aber von schmelzendem Aetznatron (Kali) aufgeschlossen.
Er ist unlöslich in Wasser, Weingeist, Aether, Schwefelkohlenstoff; ebenso in fettem
erhitztem Oele.
Zusammengerieben mit Gallerte von Kieselerde oder Thonerde, namentlich von etwas
steifer Consistenz, gibt er dieselben graublau gefärbten Gemenge, wie der schwarze
Körper aus Schwefelleber; ja sie fallen noch kräftiger im blauen Tone aus, insofern
der Magnus'sche schwarze Schwefel immer freier ist von
Schwefeleisen, als der aus Schwefelleber.
Die Ungunst des Zufalles wollte, daſs man dem schwarzen Schwefel zuerst auf den
allerschlechtesten Wegen der Darstellung nahe kam; aber bessere sind zur Zeit nicht
gegeben. Eingehende Kenntniſs der Natur, der weiteren unterscheidenden und
bestimmenden chemischen und physikalischen Eigenschaften, ist erst von der
Auffindung einer für Menge und Reinheit des Präparates einigermaſsen befriedigender
Methode zu erwarten.
Kalischwefelleber und deren Verhalten in Bezug auf
Ultramarinblau.
Die Fabrikation von Ultramarin auf feurigem Wege im Fabrikbetriebe bedient sich
bekanntermaſsen des kohlensauren Natriums als alkalischen Zusatzes zum Thone und
Schwefel. Die Erfahrung hat gelehrt, daſs das Kalisalz kein Ultramarinblau gibt und
das Natriumcarbonat keineswegs zu ersetzen vermag. Ganz das Gleiche gilt für das
Blau auf nassem Wege. In der That besteht keine Analogie zwischen beiden Alkalien im
Punkte der hier in Betracht kommenden Schwefelalkalimetalle.
Der Schwefelleber, aus kohlensaurem Kalium mit Ueberschuſs von Schwefel geschmolzen,
fehlt der grüne Stich der Natriumschwefelleber; sie ist im Gegentheile rein
rothbraun. Beim Auflösen im Wasser setzt sie keinen schwarzen Bodensatz ab, und
erscheint wegen Fehlen desselben niemals grün, sondern einfach rothbraun. Beim
Zusammenschmelzen von Kaliumcarbonat mit gleichen Theilen Schwefel unter denselben
Vorsichtsmaſsregeln, wie bei der Natriumleber beschrieben, blieb nach Weggang des
überschüssigen Schwefels in mehreren Versuchen, auf 100 Th. Carbonat berechnet:
1
2
3
159,2
160,1
159,8
G.-Th. Leber.Nach der gewöhnlichen Annahme bildet sich bei dieser Kaliumsulfat (1 At.) und
Fünffach-Sehwefelnatrium (3 At.); danach müſsten 100 Th. Carbonat liefern
160,9 G.-Th. Schmelze, was mit obigen Werthen nahe übereinstimmt.
Dieses Gewicht bleibt bei weiterer Steigerung der Temperatur bis über die Rothglut
stabil; eine nachträgliche Zersetzung und Abgabe von Schwefel, wie bei der
Natriumschwefelleber, findet nicht statt. Beim Schmelzen der Leber aus
Kaliumcarbonat sieht man die Oberfläche sich alsbald mit einer dünnen, matten,
krustenartigen Schichte bedecken, die beim Umrühren zerreiſst und den darunter
befindlichen glänzend schwarzen Fluſs durchblicken läſst. Der mattschwarze Ueberzug
verschwindet nach Kurzem. Wie man sieht, sind diese Erscheinungen lediglich die
Symptome ein und desselben zu Grunde liegenden Verhaltens: nämlich von der
Unlöslichkeit des schwarzen Schwefels in schmelzender Kalischwefelleber. In Folge
dieser Unlöslichkeit wird dieser in der Schmelze an die Oberfläche getrieben,
verliert im Austritte aus der Masse seinen Schutz gegen die berührende Luft, der ihm
durch Auflösung im Inneren der Schmelze zu Theil würde, und verbrennt. Beim Lösen im
Wasser findet sich kein schwarzer Schwefel mehr vor. Das färbende Prinzip ist bei
Kaliumschwefelleber a limine ausgeschlossen.