XXX. Einige Beobachtungen über das Absetzen aufgeschlämmter pulverförmiger Körper in Flüssigkeiten; von Th. Scheerer. Aus Poggendorff's Annalen der Physik und Chemie, 1851, Nr. 3. Scheerer, einige Beobachtungen über das Absetzen aufgeschlämmter pulverförmiger Körper in Flüssigkeiten. Als ich vergangenen Herbst mit Hrn. Schleiden, Bergwerksbeamten aus Mexico, eine Reihe von Versuchen über die amerikanische Amalgamation anstellte, fand sich hierbei eine Veranlassung, die Ursachen des schnelleren oder langsameren Absetzens aufgeschwemmter pulverförmiger Körper in nähere Betrachtung zu ziehen. Bei mehreren technischen Processen würde es nämlich keinen unerheblichen Vortheil gewähren, wenn man Mittel kennte, dieses Absetzen zu beschleunigen. Bereits während meines Aufenthaltes in Norwegen habe ich Versuche angestellt, welche die beschleunigte und vollkommene Klärung der (bei der Blaufarben-Fabrication) in den Mühlensümpfen befindlichen Eschel-Trübe zum Zweck hatten. Ich gelangte damals zu dem Resultate — auf dessen technische Brauchbarkeit ich hier nicht weiter eingehe — daß sich eine solche Klärung am schnellsten durch Hervorbringung eines chemischen Niederschlages in der zu klärenden Flüssigkeit bewirken lasse. Setzt man zu letzterer z. B. eine Quantität Alaunsolution, welche verhältnißmäßig nur sehr gering zu seyn braucht, und fügt dann eine entsprechende Menge Ammoniak oder kohlensaures Ammoniak hinzu, so reicht die ausgefällte kleine Quantität von Thonerde hin, das Aufgeschwemmte innerhalb weniger Stunden zum Absetzen zu bringen, während außerdem viele Tage, ja selbst Wochen und Monate dazu erforderlich gewesen wären. Hr. Schleiden theilte mir nun mit, daß er in Mexico zufällig einmal beobachtet habe, wie eine Vitriol-Solution (ob Kupfer- oder Eisen-Vitriol, erinnere ich mich nicht mehr genau), welche in eine von der Amalgamation herrührende trübe Flüssigkeit gegossen worden sey, binnen kurzer Zeit die Klärung der letzteren bewirkte. Anfangs glaubte ich, daß der Grund hievon ebenfalls in der Bildung eines chemischen Niederschlages läge, fand aber später rathsam, genauere Untersuchungen hierüber anzustellen. Dieselben haben das Resultat gegeben: daß gewisse Solutionen, ohne Erzeugung eines chemischen Niederschlages, allerdings einen sehr entschiedenen Einfluß auf das Absetzen suspendirter Pulver ausüben. Folgendes ist das Nähere hierüber. 1. Versuche mit Pochtrübe von der Grube Himmelfahrt bei Freiberg. Das aus dem Aufbereitungs-Gebäude (dem Pochwerke und der Erzwäsche) dieser Grube kommende trübe Wasser geht in einen, im Freien befindlichen großen Sumpf, aus welchem es durch einen Abfluß in die Mulde geleitet wird. In diesem Sumpfe setzen sich, durch das längere Verweilen des Wassers darin, sehr silberarme Schlämme ab, während die aus dem Sumpfe fließende Trübe noch silberärmere Partikel (besonders Gang- und Gebirgsarten) aufgeschwemmt enthält. Einige Flaschen, welche mit der unmittelbar von der Aufbereitung kommenden Trübe angefüllt waren, wurden gegen vier Tage hingestellt, nach welcher Zeit die über dem Absatze befindliche, immer noch trübe Flüssigkeit abgegossen und zu Versuchen angewendet wurde. Zwölf Bechergläser von gleicher Form und Größe wurden mit gleichen Mengen der Flüssigkeit gefüllt, und jedes Becherglas, mit Ausnahme eines derselben, erhielt einen Zusatz von einer der unten benannten concentrirten Salzlösungen oder Säuren. Von den concentrirten Salzlösungen betrug der Zusatz etwa 1 Volum-Procent, von den Säuren die Hälfte. In das Becherglas, welches keinen solchen Zusatz erhielt, wurde dafür 1 Volum-Procent reines Wasser nachgegossen. Hierauf wurden alle Flüssigkeiten gleichzeitig umgerührt und alsdann in Ruhe gelassen. Hinsichtlich einer früher oder später eingetretenen Klärung ergab die Beobachtung folgende Resultate. Erster Versuch. (Anfang des Versuchs: den 14. October 8½ Uhr Morgens.) Art der Flüssigkeit Beobachtungs-Zeiten. Pochtrübe mit Zusatz von: 14. October1 Uhr Nachmittags. 15. October8 Uhr Morgens. 15. October4 Uhr Nachmittags. 16. October8 Uhr Morgens. 17. October8 Uhr Morgens. 25. October8 Uhr Morgens. 1. Wasser. Unverändert. Spur von Absatz. Sehr wenig Absatz. Sehr wenig Absatz. Sehr wenig Absatz. Immer noch trübe. 2. Kohlensaurem Natron. Unverändert. Spur von Absatz. Sehr wenig Absatz. do. do. Noch trube. 3. Phosphorsaur. Natron. Viel Absatz Fast ganz klar. —Die Striche deuten die eingetretene vollkommene Klärung der Flüssigkeit an. — — — 4. Kochsalz. Unverändert. Spur von Absatz. Sehr wenig Absatz. do. do. Noch trube. 5. Salmiak. Unverändert. Spur von Absatz. Sehr wenig Absatz. do. do. Noch trube. 6. Schwefelsaurem Natron. Unverändert. Spur von Absatz. Sehr wenig Absatz. do. do. Noch trübe. 7. Alaun. Viel Absatz. Fast klar. Fast klar. Fast ganz klar. — — 8. Kupfervitriol. Viel Absatz. Fast klar. do. Fast ganz klar. — — 9. Eisenvitriol. Viel Absatz. Fast klar. do. Fast ganz klar. — — 10. Salpetersäure. Viel Absatz. Fast klar. do. Fast ganz klar. — — 11. Salzsäure. Viel Absatz. Fast klar. do. Fast ganz klar. — — 12. Schwefelsäure. Viel Absatz. Fast klar. Fast ganz klar. — — — Obgleich sich auf diese Weise die eigenthümliche Einwirkung verschiedener Solutionen auf die Pochtrübe in ganz unerwartetem Grade zu erkennen gab, hielt ich es doch für nothwendig, eine Wiederholung des Versuches anzustellen. Dießmal bediente ich mich der aus dem gedachten Sumpfe abfließenden, also bereits geklärteren Trübe. Eine Quantität derselben, in Flaschen geschöpft, wurde 14 Tage aufbewahrt, und darauf vorsichtig von dem entstandenen Bodensatze abgegossen. Sie bildete eine stark durchscheinende, emulsionartige Flüssigkeit, von solcher Feinheit der darin suspendirten Partikel, daß dieselben durch ein Filtrum von schwedischem Filtrirpapier gingen. Neunzehn Bechergläser wurden mit dieser Trübe wie beim vorigen Versuch gefüllt, und erhielten Zusätze verschiedener Solutionen. Von den concentrirten Salzlösungen wendete ich dießmal aber 4 Volum-Procente, und von den Säuren 2 Volum-Procente an. Ein Becherglas erhielt, wie das vorigemal, einen entsprechenden Zusatz von reinem Wasser. Zweiter Veer Versuch. (Anfang des Versuchs: den 28. October 28. October 9½ Uhr Morgens.) Art der Flüssigkeit. Beobacht Beobachtungs-Zeiten. Pochtrübe mit Zusatz von: 28. October1 Uhr Nachmittags. 29. October8 Uhr Morgens. 30. Octob 30. October8 Uhr Mor8 Uhr Morgens. 31. October9 Uhr Morgens. 1. November9 Uhr Morgens. 20. November9 Uhr Morgens. 1. Wasser. Unverändert. Kaum verändert. do. do. do. do. Noch nicht klar. 2. Kohlensaurem Natron. Geringer Absatz. Etwas klarer. do. do. do. do. Noch nicht klar. 3. Doppelt-kohlens Natron. Geringer Absatz. Etwas klarer. do. do. do. do. Noch nicht klar. 4. Oxalsaurem Ammoniak. Geringer Absatz. Etwas klarer. do. do. do. do. Noch nicht klar. 5. Doppelt-chroms. Kali. Kaum merkl verändert. do. do. do. Wenig verändert. do. Noch nicht klar. 6. Phosphors. Natron. Starker Absatz. — — — — — — 7. Kochsalz. Unverändert. do. do. do. do. do. Noch nicht klar. 8. Salmiak. Unverändert. do. do. do. do. do. Noch nicht klar. 9. Schwefels. Natron. Kaum merkl. verändert. do. do. do. do. do. Noch nicht klar. 10. Salpeter. Kaum merkl. verändert. do. do. do. do. do. Roch nicht klar. 11. Alaun. Etwas klarer. Ziemlich klar. — — — — — 12. Kupfervitriol. Etwas klarer. Ziemlich klar. — — — — — 13. Eisenvitriol. Etwas klarer. Ziemlich klar. — — — — — 14. Doppelt-schwefels. Kali Etwas klarer. Ziemlich klar. — — — — — 15. Phosphorsäure. Etwas klarer. Ziemlich klar. — — — — — 16. Weinsteinsäure. Etwas klarer. Ziemlich klar. — — — — — 17. Salzsäure. Etwas klarer. Ziemlich klar. — — — — — 18. Salpetersäure. Etwas klarer. Ziemlich klar. — — — — — 19. Schwefelsäure. Etwas klarer. Fast klar. — — — — — Die flockige Beschaffenheit des Absatzes in den beiden Flüssigkeiten, welche phosphorsaures Natron und Phosphorsäure enthielten, ließ mich vermuthen, daß das Wasser der Pochtrübe eine geringe Menge eines aufgelösten Kalksalzes enthalte, wodurch alsdann die schnelle Klärung dieser beiden Flüssigkeiten leicht erklärlich war. Mittelst wiederholten Filtrirens der Pochtrübe durch ein doppeltes Filtrum gelang es, die suspendirten Partikel der Pochtrübe abzuscheiden. Das erhaltene klare Wasser ward eingedampft und in der That kalkhaltig befunden. Mithin müssen nicht allein die Versuche mit phosphorsaurem Natron und Phosphorsäure, sondern auch die mit kohlensaurem Natron, doppelt-kohlensaurem Natron und oxalsaurem Ammoniak für unseren Zweck außer Betracht gesetzt werden. Daß der sich bildende kohlensaure und oxalsaure Kalk keine so schnelle Klärung zur Folge hatte wie der phosphorsaure Kalk, liegt ohne Zweifel darin, daß die ersten beiden Niederschläge pulverförmig sind, während sich der phosphorsaure Kalk als eine schleimig-voluminöse Masse abscheidet. Bei den übrigen Salzen und Säuren können wohl schwerlich derartige chemische Einflüsse auf das Absetzen der suspendirten Partikel ausgeübt worden seyn. Die schnellere oder langsamere Klärung ist hier offenbar die Folge eines eigenthümlichen Processes. Um jeden möglichen Zweifel hierüber zu heben, der in der chemischen Einwirkung der Salze und Säuren auf die feinen Partikel begründet werden könnte, stellte ich noch folgenden Versuch an. 2. Versuch mit aufgeschwemmtem Quarzpulver. Sehr fein gepulverter Quarz wurde mit concentrirter kochender Salzsäure behandelt, gut ausgesüßt und dann geglüht. Das so erhaltene Pulver wurde mit destillirtem Wasser angerührt. Nach Verlauf von zwei Tagen hatte sich eine durchscheinende Trübe gebildet, welche vom Bodensatze abgegossen, umgeschüttelt und zum Versuche verwendet wurde. Der Zusatz von den Salzlösungen betrug dießmal 8 Volum-Procente, und der von den Säuren 4 Volum-Procente. Dritter Versuch. (Anfang des Versuchs: den 22. Novbr. 9½ Uhr Morgens.) Art der Flüssigkeit. Beobachtungs-Zeiten. Quarztrübemit Zusatz von: 23. November8 Uhr Morgens. 4. December8 Uhr Morgens. 15. December.8 Uhr Morgens. 1. Wasser. Unverändert. Fast unverändert. Noch nicht klar. 2. Kohlensaurem Natron Unverändert. Fast unverändert. Noch nicht klar. 3. Phosphors. Natron Unverändert. Fast unverändert. Noch nicht klar. 4. Kochsalz. Klarer geworden, do. Noch nicht ganz klar. 5. Alaun. — — — 6. Kupfervitriol. — — — 7. Eisenvitriol. — — — 8. Salzsäure. — — — 9. Schwefelsäure. — — — Hiernach hat es den Anschein, daß vorzugsweise die sauer reagirenden Lösungen den Absatz von aufgeschwemmten Pulvern beschleunigen. Es entsteht nun die Frage: auf welche Weise diese Wirkung von ihnen ausgeübt werde? Unter den mancherlei Umständen, welche bei einer solchen Präcipitation von Einfluß sind, spielen besonders das specifische Gewicht und die Synaphie (Cohäsion) der Flüssigkeit wesentliche Rollen. Da das specifische Gewicht des reinen Wassers geringer ist als des mit Salzen oder Säuren gemischten, so muß — wenn wir uns diesen Umstand allein wirkend denken — ein und dasselbe Pulver sich im reinen Wasser eher zu Boden setzen, als in dem salz- oder säurehaltigen. Die obigen Versuche stimmen hiermit durchaus nicht überein: folglich muß es einen anderen Umstand geben, welcher dem Einfluß des specifischen Gewichtes mehr oder weniger entgegenwirkt. Ist dieß vielleicht die verschieden starke Synaphie der verschiedenen Flüssigkeiten ? Es ist bereits bekannt, daß alles mit Salzen oder Säuren versetzte Wasser eine geringere Synaphie besitzt, als das chemisch reine. Obwohl ich den hierüber vorhandenen Versuchen keineswegs mißtraute, wünschte ich doch mich hiervon durch eigene Erfahrung zu überzeugen. Zuerst bediente ich mich zu diesem Zweck einer an einem Waagebalken aufgehängten horizontalen Glasplatte, welche mit ihrer unteren Fläche in die betreffende Flüssigkeit eingetaucht, und deren Abreißungs-Widerstand durch Gewichte auf der freien Waageschale gemessen wurde. Ich machte aber bald hierbei die Erfahrungen früherer Experimentatoren, daß nämlich diese anscheinend so einfache Methode mit vielen Schwierigkeiten verknüpft ist, welche die Resultate oft in hohem Grade schwankend machen.Unter Anderem fand ich auch die paradoxe Erscheinung, auf welche zuerst Frankenheim aufmerksam gemacht hat, vollkommen bestätigt, daß der Abreißungs-Widerstand durch Luftblasen, welche sich unten an die Glasplatte legen, nicht etwa abnimmt, sondern wächst Nach manchen vergeblichen Versuchen gelang es endlich, folgendes Resultat zu ermitteln. Wasser, in verschiedenem Grade mit Schwefelsäure versetzt, zeigte folgende Synaphie-Verhältnisse: Abreißungs-Widerstand in Grammen. 1 Volumtheil Schwefelsäure und 96 Volumtheile Wasser 13,746 1 Volumtheil Schwefelsäure und 48 Volumtheile Wasser 13,554 1 Volumtheil Schwefelsäure und 24 Volumtheile Wasser 12,831 1 Volumtheil Schwefelsäure und 12 Volumtheile Wasser 11,127. Bei mehreren auf gleiche Art angestellten Versuchen kamen Schwankungen bis zu 0,100 vor. Die Schwierigkeiten dieser Methode bestimmten mich, einen anderen Weg zur Ermittelung der relativen specifischen Kräfte einzuschlagen. Ich wählte dazu die Bestimmung der bei den verschiedenen Flüssigkeiten stattfindenden Größe ihrer Tropfen. Ein Tropf-Apparat wurde ganz einfach aus zwei gebogenen Glasröhren construirt, welche durch Kautschuk u-förmig verbunden, mit einer Stell-Vorrichtung so combinirt wurden, daß man die Schnelligkeit, mit welcher die Tropfen aus dem etwas zugespitzten Ende der freien Röhre hervordrangen, mittelst einer Schraube — welche dieses Röhrentheil hob oder senkte — willkürlich verändern konnte. Bei einem Tropfenfall, der den Pendel-Schwingungen einer Wanduhr entsprach, besaßen 100 Tropfen der folgenden Flüssigkeiten die angegebenen Gewichte. 100 Tropfen von: Wogen in Grammen: reinem Wasser 5,106 1 Volumtheil Soda-Solution und 12 Volumtheile Wasser 4,928 1 Volumtheil Schwefelsäure und 24 Volumtheile Wasser 4,915. Unter gleichen Umständen angestellte Versuche wichen kaum mehr als einige Milligramme von einander ab.Durch Beschleunigung des Tropfenfalles wurden die Tropfen nicht unbedeutend größer, wie sich aus dem Gewicht derselben ergab. So z. B. wogen 100 Tropfen der Sodasolution, welche so schnell gefallen waren, als ihre genaue Zählung zuließ, 4,984 Gram., und 100 Tropfen der verdünnten Schwefelsäure unter gleichen Umstanden 4,960 Gram. Bei verzögertem Tropfenfall (bedeutend langsamer als der Schlag der Wanduhr) betrug dagegen das entsprechende Gewicht bei der verdünnten Schwefelsäure nur 4,836 Gram. Um das relative Größen-Verhältniß der Tropfen zu erfahren, müssen die angeführten absoluten Gewichte durch die betreffenden specifischen dividirt werden. Das specifische Gewicht der Sodalösung war = 1,007, das der verdünnten Schwefelsäure = 1,051. Relatives Größen-Verhältniß der Tropfen. Reines Wasser 5,106 1 Volumtheil Soda-Solution und 12 Volumtheile Wasser 4,894 1 Volumtheil Schwefelsäure und 24 Volumtheile Wasser 4,677. Folglich hat von diesen drei Flüssigkeiten das Wasser die stärkste Synaphie, darauf folgt die Soda-Solution und dann die verdünnte Schwefelsäure. Man hat bekanntlich früher angenommen (Frankenheim's Lehre von der Cohäsion, S. 227), daß das Absetzen pulverförmiger Körper in einer Flüssigkeit von starker Synaphie schneller vor sich gehe, als in einer von schwächerer; im Wasser also schneller als in verdünnten Säuren oder Salzlösungen. Dieser Annahme wird durch die angeführten Versuche völlig widersprochen, während es sich zugleich herausstellt, daß das Absetzen aufgeschwemmter Pulver — außer von den bereits zuvor bekannten Verhältnissen — von einem Umstande abhängig seyn müsse, welcher mit der elektro-negativen (sauern) Reaction der Flüssigkeit im Zusammenhange zu stehen scheint. Weit davon entfernt zu glauben, eine gründliche Darlegung dieser Thatsache gegeben zu haben, ist es bloß meine Ansicht, die Physiker auf ein Phänomen aufmerksam zu machen, welches einer genaueren Untersuchung und weiteren Verfolgung nicht unwerth seyn dürfte. Freiberg, den 8. Januar 1851.