XXIX. Bemerkungen uͤber die Veraͤnderungen, welche die Metalle in ihren physischen Eigenschaften erleiden, wenn sie der vereinigten Einwirkung des Ammoniumgases und der Hize ausgesezt werden. Von Hrn. C. Despretz. Aus den Annales de Chimie et de Physique T. XLII. S. 122. Despretz, Bemerkungen uͤber Metalle. Die Veraͤnderungen, welche die Metalle durch das Ammoniumgas erleiden, wenn sie sich im Zustande der Rothgluͤhhize befinden, waren bereits der Gegenstand der Untersuchungen der Chemiker und Physiker. Hr. Berthollet, der Sohn, ließ, um eine Meinung des Sir Humphry Davy, nach welcher diese beruͤhmte Chemiker dem Ammonium eine aͤhnliche Zusammensezung, wie den alkalischen Oxyden, zuschrieb, durch Versuche zu pruͤfen, einen Strom Ammoniumgas uͤber sehr stark erhiztes Eisen ziehen. Er sah, daß das Metall bruͤchig wurde, ohne daß es an Schwere zugenommen haͤtte. Hr. Thenard fand, daß die Metalle (das Eisen, Kupfer, Silber, Gold, die Platinna) die Eigenschaft besizen, das Ammoniumgas in verschiedenen Graden zu zersezen; daß das Eisen diese Eigenschaft in einem hoͤheren Grade besizt, als das Kupfer; daß dieses Metall dieselbe Eigenschaft noch in einem hoͤheren Grade besizt, als die drei uͤbrigen Metalle. Hr. Thenard fand ferner, daß das Stikstoffgas und das Wasserstoffgas, welches sich durch Zersezung des Ammoniums entwikelte, dem Volumen nach immer im Verhaͤltnisse wie 1 zu 3 standen; ein Verhaͤltniß, welches in dem Alkali Statt hat; und da er keinen merklichen Unterschied zwischen dem Gewichte des Eisens und jenem dieses Metalles nach seiner Veraͤnderung durch das Ammoniumgas fand, so schloß er, daß die neuen physischen Eigenschaften, welche die Metalle in diesen Versuchen erhielten, das Resultat einer neuen Anordnung der Lage ihrer Theilchen waren. Hr. Ampère glaubte (zu einer Zeit, wo man noch keine Vermehrung des Gewichtes gefunden hatte), daß sich zuerst eine Stikstoffverbindung, Azotuͤr (Azoture) bildete, und daß diese Verbindung sich zersezte, wenn ihre Elemente dieselbe Temperatur angenommen haben, d.h., unmittelbar nach ihrer Bildung. Um nun zu sehen, ob sich wirklich eine besondere Zusammensezung (un composé) bildete, habe ich die Dichtigkeit des Eisens und des Kupfers vor und nach dem Versuche genommen und gefunden, daß diese Metalle bedeutend an Dichtigkeit verloren haben, ohne daß sie auf eine bedeutende Weise am Gewichte zugenommen haͤtten. So verminderte sich z.B. die Dichtigkeit des Kupfers von 8,9 aus 5,5. Hr. Savart legte der Akademie an dem Tage, an welchem ich ihr das Resultat meiner ersten Untersuchungen mittheilte, einige Versuche vor, die er bisher noch nicht bekannt gemacht hatte, von welchen aber mehrere, bei der Sizung gegenwaͤrtige, Mitglieder Kenntniß hatten. In einer Notiz, welche Hr. Savart bisher uͤber diesen Gegenstand bekannt machte, erzaͤhlt er, daß das Kupfer eine Gewichtszunahme von 1/300, das Eisen aber nur von 1/650 erleidet, und schreibt dieselbe einer Verbindung des Ammoniums oder eines der Bestandtheile desselben mit dem Metalle zu. Die Verminderung der Dichtigkeit des Kupfers ist, nach diesem Gelehrten, in dem Verhaͤltnisse von 8,86 auf 7,79, und die des Eisens in dem Verhaͤltnisse von 7,78 zu 7,66. In meinen ersten Versuchen nahm ich an, daß man die Zunahme des Gewichtes von 1/500, die Hr. Thenard fand, vernachlaͤssigen koͤnne, und ich meine, daß selbst die Zahl 1/300, die Hr. Savart gefunden hat, nicht hinreicht, um die Chemiker und Physiker zu uͤberzeugen, daß die Luft, oder das kohlensaure Ammonium, oder der oͤhlichte Stoff, welchen dieses Alkali oͤfters mit sich fuͤhrt, nicht die beobachtete Wirkung hervorgebracht hat. Um neue Thatsachen zu erhalten, nahm ich meine alten Versuche wieder vor, und erhielt immer eine bedeutende Verminderung in der Dichtigkeit, obschon ich oͤfters eine Zunahme an Gewicht unter 1/300 fand; woraus hervorgeht, daß immer Verbindung zwischen dem Metalle und dem Ammonium oder seinen Elementen Statt hat. Nachdem ich dasselbe Metall der wiederholten Einwirkung des Ammoniumgases aussezte, fand ich, daß das Eisen bis an 11,5 p. C. an Gewichtszunahme erhalten kann. Folgendes ist das Resultat mehrerer. Versuche:   5,928 Gramm Eisen werden   6,612, oder 100 werden 111,538.   9,427 10,102 107,162   6,587   7,095 107,728 29,960 51,472 105,046   7,955   8,553 107,517. Wenn man also das Atom Eisen = 33,92, und das Atom Azot = 8,74 sezt, und ferner annimmt, daß es Azot war, was bei diesen Versuchen verschlungen wurde, so ist das am meisten stikstoffhaltige Product (produit le plus azoté) eine basische Stikstoffverbindung (un sous-azoture). Die in meinen Versuchen zum Vorscheine kommende Gewichtsvermehrung ist, im Vergleiche mit derjenigen, welche andere Gelehrte gefunden haben, die sich mit demselben Gegenstande beschaͤftigten, so bedeutend, daß man in Versuchung gerathen koͤnnte, einen Theil derselben der Oxydation zuzuschreiben, welche theils durch die Luft, theils durch das Wasser, theils durch die Kohlensaͤure entstanden ist. Es wird also nicht uͤberfluͤssig seyn, einige Notizen uͤber das Verfahren mitzutheilen, welches ich bei meinen Versuchen befolgte. Ich vermied alle Einwirkung der Luft, indem ich das Ammoniumgas durch die Porzellanroͤhre ziehen ließ, welche das Eisen enthielt, sowohl lang vorher, ehe ich lezteres erhizte, als auch bis zur vollkommenen Erkaltung; ich vermied alle Einwirkung des Wassers, indem ich das Gas dadurch abtroknete, daß ich es durch eine zollweite glaͤserne Roͤhre von Einem Meter in der Laͤnge, die mit Kalkchloruͤr gefuͤllt war, durchziehen ließ; ich vermied alle Einwirkung der Kohlensaͤure, indem ich das Ammoniumgas in einer Aufloͤsung von aͤzender Potasche wusch. Das Kalkchloruͤr uͤberlaͤßt zwar in der That, nach Hm. Gay-Lussac, dem Gas eine geringe Menge Dampf; diese Menge Dampf ist aber so unbedeutend, daß sie nicht den mindesten Einfluß haben kann, weil eine große Menge Wasserstoffgas vorhanden ist, die durch Zersezung des Ammoniumgases waͤhrend der ganzen Dauer des Versuches entsteht; diese Dauer des Versuches waͤhrt gewoͤhnlich 6, 7, und selbst 8 Stunden. Es ist uͤbrigens sehr leicht zu erkennen, ob das Eisen eine leichte Oxydation erhalten hat; denn es ist in diesem Falle an seiner Oberflaͤche blaͤulich. So oft die Oberflaͤche des Metalles auch nur die mindeste Faͤrbung hatte, wurde das Stuͤk wieder in die Porzellanroͤhre gestekt, und neuerdings der Einwirkung des Ammoniumgases ausgesezt. Ich habe den Versuch nie fuͤr gut erklaͤrt, außer wenn das Eisen so weiß war, wie nicht polirte Platinna. Das auf diese Weise mit Ammoniumgas behandelte Eisen wird weiß, bruͤchig und selbst zerreiblich, leichter, an der Luft und im Wasser weniger veraͤnderlich, als gemeines Eisen. Es hat seine leichte Aufloͤsbarkeit in Saͤuren und seine magnetische Kraft behalten. Die Dichtigkeit wird oͤfters bis auf 5 vermindert. Was ist nun die Ursache der Veraͤnderungen in den physischen Eigenschaften der Metalle, die der Einwirkung des Ammoniumgases in der Rothgluͤhhize ausgesezt sind? Nothwendig ist es die bleibende oder augenblikliche Verbindung des Metalles mit einem der Bestandtheile des Ammoniums. Ich sage augenblikliche (momentanée), weil bei der Vereinigung eines Metalles mit irgend einem Koͤrper die Theile des ersteren aus ihrer Stelle verdraͤngt werden, die Vereinigung mag uͤbrigens auch noch so kurz seyn, und folglich die Constitution desselben veraͤndert wird. Auf diese Weise habe ich oft gezeigt, daß Eisen und Kupfer ihrem Umfange nach sehr genau zunehmen, ohne daß das Gewicht desselben sich um mehr als 1/1000 vermehrt. Nun sollte aber, nach aller Analogie, ein Zusaz von einer so aͤußerst geringen Menge Masse nicht im Stande seyn Veraͤnderungen, wie diejenigen zu erzeugen, die man bei den hier aufgefuͤhrten Versuchen findet. So ist z.B. der Stahl, der ungefaͤhr 1/100 Kohlenstoff enthaͤlt, in Bezug auf sein aͤußeres Ansehen sowohl als auf den groͤßten Theil seiner physischen Eigenschaften wenig von dem Eisen verschieden. Um zu sehen, bis auf welchen Grad die Dichtigkeit und Cohaͤsion eines reinen Metalles durch seine augenblikliche Vereinigung mit einem Gase veraͤndert werden koͤnnen, oxydirte ich Eisen, bis zur Rothgluͤhhize erhizt, in Wasserdaͤmpfen, und fuͤhrte dasselbe mittelst reinen Wasserstoffgases in einer Temperatur, die nicht hoch genug stand, um es zu schmelzen, vollkommen in metallischen Zustand zuruͤk. Die Cohaͤsionskraft war außerordentlich geschwaͤcht und seine Dichtigkeit auf 6,18 reducirt, waͤhrend jene des reinen Eisens 7,79 ist. Der Verlust an Dichtigkeit ist 1/3, obschon das Eisen nicht mehr die mindeste Spur von Sauerstoff enthaͤlt. Hieraus folgt, daß, im Falle daß man keine Zunahme am Gewichte fand, man daraus nicht schließen muß, daß keine Verbindung Statt hat; man muß vielmehr hieraus folgern, daß die Verbindung bei einer Temperatur zerstoͤrt wurde, bei welcher das Metall nicht so sehr erhizt ist, daß es schmilzt. Was ist nun das fuͤr ein Stoff, dessen das Metall sich in diesen Versuchen bemaͤchtigt? Ist es der Sauerstoff? Ist es der Kohlenstoff? Ist es Ammonium oder ein Bestandtheil desselben? Um zu sehen, ob es Sauerstoff waͤre, behandelte ich ein Stuͤk mit Ammonium verbundenes Eisen von bekanntem Gewichte mit Wasserstoffgas. Dieses Gas wurde getroknet, ehe es auf das Metall gelangte, und lief durch eine mit Kalkchloruͤr (chlorure de calcium) gefuͤllte Roͤhre, die sorgfaͤltig abgewogen wurde. 7,094 Gramm Ammoniumeisen wurden auf 6,585 reines Eisen reducirt; d.h., es hatte ein Verlust von 0,509 Statt, und das Kalkchloruͤr hat an Gewicht nur um 0,05 Gramm zugenommen. Der Sauerstoff macht also nicht den zehnten Theil des Stoffes aus, der sich an dem Eisen befestigte. Nach anderen Versuchen war die Menge Wassers noch viel geringer. Wir muͤssen hier bemerken, daß das reine Wasser, durch welches das Wasserstoffgas entwich, welches zur Reducirung des Eisens verwendet wurde, die Eigenschaft erhielt, den Veilchensaft gruͤn zu faͤrben, zum deutlichen Beweise, daß Ammonium sich bildete. Es ist hiernach wahrscheinlich, daß der verschlungene Stoff Stikstoff ist. Folgende Versuche erheben diese Wahrscheinlichkeit zur Gewißheit. Ammoniumeisen, das mit Schwefelsaͤure behandelt wurde, gab Wasserstoffgas mit Stikstoff gemengt. Das Metall wurde in einen Becher gebracht, der vollkommen mit gesaͤuertem Wasser (eau acidulée) gefuͤllt war, um die Correction zu vermeiden, welche die Gegenwart der Luft gefordert haben wuͤrde, und wodurch Fehler haͤtten entstehen koͤnnen. Ich fand auf diese Weise auf 100 Theile entwikeltes Gas bis zu 6 Theilen Stikstoff. Alle Stuͤke Eisen, die durch Einwirkung des Ammoniumgases Zunahme an Gewicht erhielten, gaben waͤhrend ihrer Aufloͤsung in Saͤuren Stikstoff. Ich muß hier bemerken, daß das Volumen des entwikelten Gases (Wasserstoff- und Stikstoff-Gas) kleiner ist als das Volumen, welches man aus reinem Eisen von gleicher Schwere erhielt; was davon abhaͤngt, daß Ammonium sich bildet, dessen Erzeugung durch die Gegenwart des Eisens erleichtert wird. Bei Abdampfung der Fluͤssigkeit, die den Ueberschuß an Saͤure und das Eisenchloruͤr enthielt, entwikelt sich, wenn man den Ruͤkstand mit Aezkalk mengte, Ammonium in großem Uebermaße. Das verschlungene Gas kann weder Wasserstoff- noch Ammonium-Gas seyn; denn in dem ersten Falle wuͤrde das Volumen des entwikelten Wasserstoffgases viel groͤßer seyn, als dasjenige, das man aus reinem Eisen erhaͤlt. Im zweiten Falle wuͤrde es demselben gleich seyn. Hier war es aber weniger. Es ist nicht erlaubt, dem Kohlenstoffe einen bedeutenden Theil der Zunahme des Gewichtes zuzuschreiben, indem der Ruͤkstand des gekohlstofften Eisens, den das reine Eisen zuruͤklaͤßt, deutlich derselbe ist. Indessen will ich diese Ruͤkstaͤnde noch untersuchen, da sie dem Aussehen nach verschieden sind. Alles Vorausgegangene bezieht sich auf Eisen. Kupfer wird in seinen physischen Eigenschaften weit mehr veraͤndert. Die Verminderung seiner Dichtigkeit kann mehr als 1/3 betragen, indem ich die Dichtigkeit zu 5,5 fand; es wird mehr schuppig, mehr poroͤs, und nimmt mehr verschiedene Farben an; es wird, nach Umstaͤnden, grau, gelb, gruͤnlich, orange, rosenfarben und purpurfarben; es gewinnt immer ein perlenmutterartiges, krystallinisches Ansehen. Ungeachtet einer so großen Veraͤnderung seiner physischen Eigenschaften haͤlt das Kupfer doch wenig fremde Stoffe zuruͤk. Indessen kann man aus dem Vorausgegangenen mit Recht schließen, daß das Kupfer sich mit einer bedeutenden Menge Stikstoff verbindet; daß es aber dieses Gas bald wieder verlaͤßt, und daß seine Theilchen in einer hinlaͤnglich weiten Entfernung von einander bleiben, um dadurch die Dichtigkeit, die Cohaͤsion, die Einwirkung auf das Licht zu veraͤndern. Was die Platinna und das Gold betrifft, so leiden diese keine Veraͤnderung. Aus obigen Versuchen ist, wie ich glaube, hinlaͤnglich erwiesen, daß die Veraͤnderung, welche durch das Ammoniumgas in den Eigenschaften der Metalle erzeugt wird, von der bleibenden oder augenbliklichen Verbindung zwischen dem Stikstoffe und diesen Metallen abhaͤngt. Zur Zeit, wo Hr. Thenard seine Versuche anstellte, suchte man die Erscheinungen, mit welchen wir uns hier beschaͤftigten, durch die Unterschiede der Metalle in Hinsicht auf ihre Leitungskraft zu erklaͤren. Man erstaunte daruͤber, daß das Eisen, als weniger guter Leiter als das Kupfer, das Silber, das Gold und die Platinna, weit kraͤftiger als diese vier Metalle zur Zersezung des Ammoniumgases mittelst Beihuͤlfe der Waͤrme beitrug. Man hatte damals keine andere Stufenfolge der Leitungskraft, als jene Ingenhousz's. Man sieht aber aus der Tabelle der Verhaͤltnisse der Leitungskraͤfte, die ich vor einigen Jahren der Akademie zu uͤberreichen die Ehre hatte, daß die Leitungskraft hier nur eine ganz untergeordnete Rolle spielt, und daß die Affinitaͤt des Metalles fuͤr den Stikstoff den groͤßten Antheil an dieser Erscheinung hat. Wenn man diese Versuche mit jenen vergleicht, welche die HHrn. Gay-Lussac und Thenard uͤber das Potassium und Sodium angestellt haben, so ist man gewisser Maßen berechtigt die Art vorauszusagen, nach welcher sich alle gut charakterisirten Metalle benehmen muͤssen. Ich wollte mich erst mit der physischen Frage beschaͤftigen, die die wichtigste ist; die andere betrifft nur Detail. Ich habe mir indessen vorgenommen alle Metalle denselben Versuchen zu unterziehen, die ich mit dem Eisen, Kupfer, Golde und mit der Platinna anstellte. Die Versuche, die ich so eben die Ehre hatte der Akademie zu unterlegen, veranlassen eine Frage, die bereits eroͤrtert, aber noch nicht entschieden wurde: ich meine die Grundbildung des Ammoniums. Ist diese Basis den oxydirten Basen aͤhnlich, d.h., besteht sie aus einem Metalle und aus Sauerstoffe, oder, mit anderen Worten, ist der Stikstoff ein oxydirter Koͤrper? Sir H. Davy hat zuerst diese Meinung geaͤußert, auf welche er natuͤrlich durch Analogie geleitet wurde. Hr. Berzelius hat diese Meinung angenommen, und selbst die Menge Sauerstoffes berechnet, welche Stikstoff und Wasserstoff enthalten muͤssen. Chemiker, deren Meinung allerdings von großem Gewichte in der Wissenschaft ist, haben diese Meinung verworfen, und den Stikstoff und Wasserstoff als einfache Koͤrper betrachtet. Chemiker und Physiker von ausgezeichnetem Verdienste haben es indessen nicht gewagt, sich uͤber diese Ansichten auf eine entscheidende Weise auszusprechen. Andere vertheidigen indessen die Hypothese, nach welcher das Ammonium in Hinsicht auf seine Zusammensezung den Alkalien, der Potasche, der Soda etc. aͤhnlich seyn soll. Sobald ich entscheidende Versuche hieruͤber haben werde, werde ich die Ehre haben der Akademie die Resultate derselben vorzulegen.Hat man Versuche mit Metallen in der Gluͤhhize im luftleeren Raume angestellt, und weiß man genau, wie Waͤrmestoff fuͤr sich allein auf Metalle wirkt?A. d. Ue.