XXXVIII. Ueber eine neue Art eines krystallisirten boraxsauren Natrons und seine Anwendung in den Kuͤnsten. Analyse der krystallisirten Boraxsaͤure, der beiden verschieden krystallisirten und des wasserfreien Borax; von Hrn. Payen. (Der koͤnigl. Academie der Wissenschaften mitgetheilt den 3. December 1827.) Aus dem Bulletin de la Société d'Encouragement. Maͤrz 1828. S. 82.Man vergleiche auch uͤber diesen Borax polytechn. Journal Bd. XXVII. S. 455 und Bd. XXIX. S. 59. A. d. R. Payen, uͤber eine neue Art eines krystallisirten boraxsauren Natrons. Als ich mich mit Untersuchungen uͤber die oͤkonomische Anwendung des Borax beschaͤftigte, veranlaßten mich mehrere von mir erhaltene anomale Resultate, verschiedene Muster, die ich zu diesen Versuchen bereitet hatte, zu analysiren: keines derselben schien mir fremde Salze zu enthalten. Bald darauf bemerkte ich bei der Untersuchung der rohen Producte meiner Boraxfabrik einige Krystalldrusen, welche nicht die gewoͤhnliche Krystallform des Borax hatten. Ich sammelte davon nahe 100 Grammen, welche groͤßtentheils mit Stuͤken von wie gewoͤhnlich krystallisirtem Borax zusammenhingen. Mehrere ihrer physischen Eigenschaften kamen keinem derjenigen Salze zu, welche ich bisher in diesen rohen Producten gefunden hatte. Ich loͤste einen Theil dieser Krystalle in reinem Wasser auf, filtrirte die Aufloͤsung u.s.w., erhielt aber nur gewoͤhnliche Boraxkrystalle nebst geringen Quantitaͤten aufloͤslicher Salze und unaufgeloͤster Substanzen, denen ich die beobachteten eigenthuͤmlichen Eigenschaften nicht zuschreiben konnte. Endlich zeigte mir die Analyse dieser Krystalle, daß sie mehr boraxsaures Natron enthielten, als der reine krystallisirte Borax; uͤbrigens war der Unterschied zu betraͤchtlich, als daß er von der duͤnnen undurchsichtigen Schichte, womit sie bedekt waren, haͤtte herruͤhren koͤnnen. Nach einigen Versuchen konnte ich nach Belieben, nicht nur in meinem Laboratorium, sondern sogar auch im Verlauf der Fabrikation im Großen, eine neue Art von krystallisirtem Borax darstellen, durch dessen Gegenwart die abweichenden Beobachtungen erklaͤrbar werden, weiche alle diejenigen Chemiker machten, die sich mit der Fabrikation des Borax vermittelst Boraxsaͤure, seiner Raffinirung und den darauf bezuͤglichen Versuchen beschaͤftigt haben. Der neue Borax wird vortheilhaft den in unfoͤrmlichen Platten vorkommenden (sogenannten calcinirten) Borax ersezen, der sowie er in den Handel gebracht wird, nie von gleicher Zusammensezung ist und uͤberhaupt mehr Wasser als jener enthaͤlt. Physische Eigenschaften des neuen Borax in Vergleich mit dem bekannten und Zusammensezung desselben. Form: Dieser Borax ist in regelmaͤßigen Octaëdern krystallisirt, waͤhrend die gewoͤhnlichen Boraxkrystalle vier- oder sechsseitige dreiflaͤchig zugespizte Prismen darstellen. Specifisches Gewicht. Das Wasser zu 1000 angenommen, wiegen die gewoͤhnlichen Krystalle 1740. Das Gewicht der erst neuerdings beobachteten Krystalle ist bei demselben Volumen, 1815. Haͤrte. Sie ist groͤßer als die der gewoͤhnlichen Boraxkrystalle, weil die Seiten dieser lezteren durch die Kanten der anderen gerizt werden, das Umgekehrte aber nicht Statt hat. Bruch. Er ist starkglaͤnzend und walzenfoͤrmig, wie der von Krystallglas. Der prismatische Borax blaͤttert sich von selbst bei Temperaturveraͤnderungen von 15 Graden ab und zerfaͤllt, waͤhrend der octaëdrische Borax unter denselben Umstaͤnden fest bleibt. Wirkung der Luft und des Wassers. Die feuchte Luft und auch das Wasser erhalten den gewoͤhnlichen Krystallen ihre Durchsichtigkeit; die trokene Luft macht ihre Oberflaͤche undurchsichtig. Das Umgekehrte findet bei den neuen Krystallen Statt; wenn man sie in das Wasser oder an die feuchte Luft bringt, werden sie undurchsichtig, indem sie diese Fluͤssigkeit absorbiren, welche ohne Zweifel an ihrer Oberflaͤche eine Schichte prismatischen Borax erzeugt, und bleiben nur an trokener Luft durchscheinend. Zusammensezung. Die Analyse und die Umaͤnderung der einen Krystallisation in die andere ergeben, daß das Verhaͤltniß der Boraxsaͤure zum Natron in beiden genau dasselbe ist, daß aber der Wassergehalt in dem octaëdrischen Borax 30 Procent, hingegen in dem gewoͤhnlichen Borax 47 Procent betraͤgt. Die Zusammensezung und die Eigenschaften des in Octaëdern krystallisirten Borax gaben Veranlassung zu einigen wichtigen Bemerkungen fuͤr seine Anwendung in den Kuͤnsten und im Handel. Es ist nicht nur jeder isolirte Krystall dieses Borax sehr hart, sondern die einzelnen Krystalle haͤngen auch so innig zusammen, daß er oft beinahe so angenehm und hellklingend wie Kanonenmetall ist. Wegen dieser Eigenschaft kann man die Drusen dieser Krystalle in Stuͤke von jeder Groͤße fuͤr solche Zweke schneiden, wo sie der Reibung hinreichende Festigkeit und Widerstand darbieten muͤssen. Da die Drusen des gewoͤhnlichen Borax keine Consistenz haben, so war man genoͤthigt, alle Krystalle desselben zu isoliren und die kleinen einer neuen Krystallisation zu unterwerfen. Die abgesonderten Krystalle brachen oft zwischen den Fingern durch eine leichte Temperaturveraͤnderung. Der octaëdrische Borax ist noch passender als der andere zum Loͤthen des Kupfers, weil er sich weniger aufblaͤht und schneller fließt. Fuͤr jede Anwendung aber, wobei der Borax unumgaͤnglich in Wasser aufgeloͤst werden muß, ist der gewoͤhnliche vorzuziehen, weil er sich in viel kuͤrzerer Zeit aufloͤst. Der Transport, das Einraͤumen in die Schiffsladungen und Magazine, sowie das Emballiren waͤren fuͤr den in Octaëdern krystallisirten Borax weniger kostspielig: der erstere in dem Verhaͤltniß von 70 zu 53, wegen dem Unterschiede im Gewichte des Krystallwassers; die anderen in dem von 70 zu 60, nach der Menge von Kilogrammen, welche dieselbe Kiste von einem jeden derselben fassen kann. Die sehr deutliche krystallinische Form und die leicht erkennbaren physischen Eigenschaften des octaëdrischen Borax bieten dem Handel und der Industrie alle wuͤnschenswerthen Garantien gegen den Betrug dar, welcher im Handel mit sogenanntem calcinirtem Borax Statt fand. Die Kenntniß des neuen Salzes muß nothwendig in den Zollgesezen eine Abaͤnderung zur Folge haben, indem diese dadurch illusorisch wuͤrden, weil sie sich auf den gewoͤhnlichen Borax beziehen und nichts leichter ist, als den octaëdrischen Borax nach seiner Einfuhr in diese Krystallform zu bringen, wobei man durch das Krystallwasser den Vortheil einer Gewichtsvermehrung von 30 bis 47 Procent hat. Mehrere geschikte practische Chemiker haben sehr große Unterschiede in den Resultaten der Versuche mit dem rohen Borax und der Boraxsaͤure von Toskana erhalten, welche zum Raffiniren oder zur Fabrikation des rohen Borax bestimmt waren. Man hatte auch immer gefunden, daß der rohe Borax mehr als sein gleiches Gewicht gereinigten Borax geben kann, ungeachtet der fremdartigen Substanzen, welche er enthielt und des bei einer Operation im Großen unvermeidlichen Verlustes. Diese anscheinenden Widerspruͤche werden leicht dadurch erklaͤrt, daß sich unter zufaͤlligerweise herbeigefuͤhrten guͤnstigen Umstaͤnden octaëdrischer Borax bildete, oder daß er sich, ohne daß man es bis jezt wußte, unter den uͤbrigen Boraxkrystallen befand. Ich habe auf dem Bureau der Akademie der Wissenschaften hinterlegt: 1) Stuͤke von gewoͤhnlichem Borax in vierseitigen, dreiflaͤchig zugespizten Prismen. 2) Eine Krystalldruse, worin octaëdrischer Borax zwischen gewoͤhnlichem prismatischem Borax vorkommt. 3) Kleine sehr regelmaͤßige Octaëder von Borax, die aus einer einige Grammen wiegenden Aufloͤsung erhalten wurden. 4) Stuͤke von reinen octaëdrischen Krystallen, aus einer Masse von 2000 Kilogrammen Fluͤssigkeit erhalten. 5) Eine Druse von octaëdrischen klingenden Krystallen, wie sie zu der oben angefuͤhrten technischen Benuzung zubereitet werden soll. Zusammensezung der beiden Boraxarten in der krystallisirten Boraxsaͤure. Wenn man boraxsaures Natron in Wasser bei der Temperatur von 100° (Centsk.) aufloͤst, und zwar in solcher Menge, daß die Aufloͤsung bei derselben Temperatur eine Dichtigkeit von 1,246 (30 Grade nach Beaumé) hat; wenn man sie dann langsam und regelmaͤßig erkalten laͤßt, so wird man sehen, daß sich kleine Krystalle bilden, sobald die Temperatur auf 79 Grade (63° R.) herabgekommen seyn wird. Diese Krystalle werden die octaëdrische Form und die von uns oben angegebenen Eigenschaften haben; sie werden an Groͤße und Zahl zunehmen aber ohne ihre Form, Eigenschaften und Zusammensezung zu veraͤndern, bis die Temperatur der Fluͤssigkeit auf 56 Grade (44,8° R.) herabgekommen ist. Die Mutterlauge wird, wenn man sie in diesem Augenblike abgießt, eine rein octaëdrische Druse hinterlassen. Gießt man aber die Fluͤssigkeit nicht ab, und laͤßt die Erkaltung fortfahren, so wird man, wenn man die Krystalle untersucht, welche sich um die ersteren herum und an die Seitenwaͤnde des Gefaͤßes anzulegen anfangen werden, finden, daß die Form nicht mehr dieselbe ist; es sind vierseitige Prismen, und die mehr oder weniger unvollstaͤndigen Enden sind dreiflaͤchig zugespizt. Laͤßt man die Krystallisation zu Ende gehen, so werden die Producte weder in der Form noch in ihrer Zusammensezung mehr verschieden ausfallen, man mag sie, wenn immer, untersuchen. Aber die von anderen umgebenen und an ihren Enden vermengten Krystalle werden bald nur mehr die Zuspizungen und Pyramiden-Kanten der prismatischen Krystallisation darbieten. Dieses Gemenge der beiden Borax, welches in abweichenden Verhaͤltnissen entsteht, je nach der Dichtigkeit und Temperatur am Anfange und am Ende der Krystallisation, hat die meisten Unterschiede in den bei der Fabrikation im Großen und bei Versuchen im Kleinen erhaltenen gegenseitigen Verhaͤltnissen und auch einige Verschiedenheiten in den Eigenschaften des Products verursacht. Auf solche Art enthalten unfoͤrmliche Platten, die seit einiger Zeit unter der Benennung geschmolzener Borax verkauft worden sind, im Allgemeinen außer einem Gemenge der beiden unter einander krystallisirten Borax, eine groͤßere Menge octaëdrischen Borax, waͤhrend der gemeine Borax gewoͤhnlich nur kleine Mengen octaëdrischen Borax enthielt, der in harten Stuͤken an der Basis seiner Krystalle hing. Bringt man die Dichtigkeit der kochenden Borax-Aufloͤsung nur auf 1,170 (22 Grade nach Beaumé) oder darunter, und laͤßt sie langsam erkalten, so wird die erhaltene Krystallisation nur boraxsaures Natron in Prismen enthalten, bei welchem Temperaturgrade man diese Krystalle beobachten und analysiren mag. Nach den hier angegebenen Thatsachen kann man nun sehr leicht im Kleinen oder im Großen eine jede der beiden Krystallisationen vollkommen frei von der anderen erhalten. Bestimmung des Atomengewichtes der wasserfreien und krystallisirten Boraxsaͤure, des geschmolzenen und in den beiden Formen krystallisirten boraxsauren Natrons. Nachdem ich die leichte Umaͤnderung einer Krystallisation des Borax in die andere, angewandt hatte, um zu beweisen, daß das Verhaͤltniß der Saͤure zur Basis in den beiden Krystallen dasselbe ist, wollte ich sie auch noch benuͤzen, um auszumitteln, ob das von mehreren Gelehrten fuͤr die Boraxsaͤure angenommene Atomengewicht auch diesen beiden Krystallisationen nach Verhaͤltniß ihres Wassergehaltes zukommt. Ich hatte zuvor durch die Calcination den Wassergehalt des octaëdrischen Borax bestimmt, und den in den chemischen Lehrbuͤchern bei dem prismatischen Borax angegebenen, als richtig angenommen; um sie aber beide zu berichtigen, loͤste ich vollkommen reines und wasserfreies boraxsaures Natron in Wasser auf, ließ es regelmaͤßig krystallisiren, und bestimmte so die Quantitaͤt der in beiden Formen erhaltenen Krystalle. Bei diesem Verfahren werden, wie ich glaube, alle Irrthuͤmer vermieden, besonders in Beziehung auf den prismatischen Borax, welcher vollkommen in einem einzigen Gefaͤße auskrystallisirt werden kann, und welcher, indem er schnell das seinen Krystallen anhaͤngende Wasser verliert, in trokener Luft mehrere Tage auf einer niedrigen Temperatur bleibt, ohne von seinem Gewichte etwas zu verlieren oder merklich zu verwittern. Das Gewicht des Krystallwassers fand ich auf diese Art in dem prismatischen Borax zu 0,4695 und in dem octaëdrischen Borax zu 0,3064. Da diese Quantitaͤten mit einer ganzen Anzahl von Atomen nach dem Gewichte, welches nach einander fuͤr das Atom der Boraxsaͤure von den Herren Berzelius, Davy, Thomson und Soubeiran angenommen wurde, nicht uͤbereinstimmen, so suchte ich das Gewicht dieses Atoms nach folgendem Verfahren zu bestimmen, wobei, wie ich glaube, kein merklicher Irrthum Statt finden kann. Ich bereitete reine Boraxsaͤure, indem ich die schoͤnsten Krystalle der natuͤrlichen Saͤure auswaͤhlte, sie sehr oft mit kleinen Mengen destillirten Wassers auswusch, aufloͤste, krystallisiren und abtropfen ließ, die Krystalle nochmahls aussuͤßte und alle diese Manipulationen dreimahl wiederholte, worauf ich alles zwischen den Krystallen enthaltene Wasser durch ungeleimtes Papier absorbiren ließ, und endlich alles Krystallwasser durch anhaltendes Schmelzen bei der Rothgluͤhhize versagte. Andererseits reinigte ich schon sorgfaͤltig bereitetes kohlensaures Natron, indem ich es in doppeltkohlensaures umaͤnderte, oͤfters aussuͤßte und bis zum ruhigen Fluß calcinirte. Nachdem ich ein bestimmtes Gewicht des so erhaltenen trokenen halbkohlensauren Salzes in Wasser aufgeloͤst hatte, suchte ich die zur vollstaͤndigen Saͤttigung noͤthige Menge Boraxsaͤure auszumitteln, indem ich von dieser lezteren nach und nach so lange kleine Mengen zusezte, bis in der Waͤrme kein Aufbrausen mehr erfolgte. Das Aufbrausen allein haͤtte hingereicht, um sehr annaͤhernd die dem halbkohlensauren Salze entsprechende Saͤuremenge anzuzeigen. Um aber zu einer genauen Bestimmung zu gelangen, war es unumgaͤnglich noͤthig alles so gebildete boraxsaure Salz krystallisiren zu lassen, die Krystalle auszuwaschen, die Mutterlauge abzudampfen und krystallisiren zu lassen und zu sehen, ob in der Mutterlauge noch kohlensaures Salz oder Saͤure uͤberschuͤssig vorhanden ist und endlich von dem einen oder der anderen so lange zuzusezen, bis sich vollkommen krystallisirbares boraxsaures Salz gebildet hatte. Es ist sehr leicht mit einem sehr kleinen Tropfen Mutterlauge auszumitteln, ob das eine oder andere dieser Agentien uͤberschuͤssig ist, denn man braucht nur einen Tropfen verduͤnnte Schwefelsaͤure zuzusezen, welche ein lebhaftes Aufbrausen hervorbringen wird, wenn zu viel kohlensaures Salz da ist, oder eben so viel Natronaufloͤsung, welche augenbliklich kleine Boraxkrystalle ausfaͤllen wird, wenn man zu viel Boraxsaͤure angewandt hat. Nach verschiedenen vergeblichen Versuchen gelang es mir, die vollstaͤndige Saͤttigung zu erhalten, und ich versicherte mich davon, indem ich den Versuch oͤfters mit der beobachteten Menge wiederholte, das boraxsaure Salz bis zur Verjagung des Krystallwassers schmolz und ganz krystallisiren ließ. Ich fand so, daß 2,002 Gr.Ich hatte diese Zahl gewaͤhlt, weil sie dreimahl das Atom des kohlensauren Natrons darstellt, wenn man den Sauerstoff = 10 annimmt, um die Berechnung abzukuͤrzen. A. d. O. reines halbkohlensaures Natron 2,64 Gr. reine wasserfreie Boraxsaͤure zur vollstaͤndigen Saͤttigung erfordern. Ich ließ sorgfaͤltig alles so erhaltene boraxsaure Salz in einem einzigen Gefaͤße krystallisiren, und erhielt 7,185 Gr. prismatische Krystalle, welche nach dem oben ausgemittelten Wassergehalt 3,8116 trokenes boraxsaures Salz vorstellen. Zieht man dieses Gewicht von der Summe des Gewichtes der Saͤure und des kohlensauren Salzes, welche angewandt wurden, ab, so erhaͤlt man (4,642 – 3,8116 Gr.) = 0,8304 fuͤr das Gewicht der Kohlensaͤure. Ich glaubte, daß dasselbe Verfahren eben so gut angewandt werden koͤnnte, um den Wassergehalt der krystallisirten Boraxsaͤure zu bestimmen, woruͤber man sehr in Ungewißheit ist, weil sich diese Saͤure mit dem Wasserdampf verfluͤchtigt. Diese Quelle des Irrthums, welcher man die Abweichungen in den von den HHrn. Davy, Berzelius und Thomson erhaltenen Resultaten zuschreiben muß, hat auf das angegebene Verfahren gar keinen Einfluß. Nachdem ich mir mittelst des weiter oben beschriebenen Verfahrens sehr reine Boraxsaͤure dargestellt, und diesen Krystallen alles uͤberschuͤssige Wasser durch starkes Pressen zwischen ungeleimten Papier entzogen hatte, suchte ich auszumitteln, wie viel von dieser Saͤure noͤthig ist, um 0,002 Grammen reines und wasserfreies halbkohlensaures Natron zu saͤttigen; ich fand eben so wie oben diese Menge gleich 4,660 Gr. Dieses Verhaͤltnis stimmt uͤbrigens fast genau mit dem der bei der Fabrikation des Borax im Großen angewandten Substanzen uͤberein; welche nach meiner Berichtigung 432 Kilog. reines und wasserfreies halbkohlensaures Natron auf 1000 Kil. krystallisirte Boraxsaͤure, diese auf ihren reinen Gehalt reducirt, enthielten. Die Resultate der Saͤttigung des halbkohlensauren Natrons durch krystallisirte Boraxsaͤure waren denjenigen der Saͤttigung durch trokene Saͤure ziemlich gleich; in der That erhielt man: Prismatisches boraxsaures Natron 7,1855 Diesem entsprechen an trokenem boraxsauren Salze 3,8119 Abgezogene Kohlensaͤure 0,8301 Daraus konnte man außerdem leicht folgern, daß, da 4,66 Gr. krystallisirte Boraxsaͤure 2,64 Gr. trokene Saͤure ersezt haben, die Differenz 202 nothwendigerweise von dem Krystallwasser herruͤhrt; es ist aber 465 : 202 = 100 : 43,34. Wenn wir alle diese Zahlen mit dem fuͤr das Natron, die Kohlensaͤure und das Wasser angenommenen Atomgewichte vergleichen und den Sauerstoff durch 10 ausdruͤken, haben wir: Producte der ersten Saͤttigung: Reine Boraxsaͤure   88 Halbkohlensaures Natron   66,7 Kohlensaͤure   27,68 Krystallisirtes boraxsaures Natron 239,5 Trokenes boraxsaures Natron 127,05 Zweite Operation: Krystallisirte Boraxsaͤure 155,38 Trokenes halbkohlensaures Natron   66,7 Entbundene Kohlensaͤure   27,67 In Prismen krystallisirtes boraxsaures Natron 239,52 Krystallwasser der Boraxsaͤure   67,33 Nach diesen Thatsachen und den anfangs gefundenen Quantitaͤten von Krystallwasser wuͤrde das in Prismen krystallisirte boraxsaure Natron enthalten: Trokenes Salz 127,05 Wasser 112,45 –––––– 239,50 Der oktaëdrische Borax: Trokenes Salz 127,05 Wasser   56,12 –––––– 183,17 Substituirt man die nach diesen Daten berechneten Atomgewichte, so findet man sehr geringe Unterschiede zwischen ihnen und den oben durch den Versuch erhaltenen Verhaͤltnissen. Folgende Zusammensezungen bestaͤtigen sich also, wie ich glaube, gegenseitig. Krystallisirte Boraxsaͤure: Reine Saͤure 1 Atom 44 Krystallwasser 3 Atome 33,73 ––––– 77,73 Diese Quantitaͤten verdoppelt (um 2 Atome Boraxsaͤure vorzustellen), geben: 2 Atome trokene Saͤure   88 6    – Wasser   67,46 –––––– 155,46 und naͤhern sich sehr den direct erhaltenen. Wasserfreies boraxsaures Natron: Saͤure, 2 Atome 88 Natron, 1 Atom 39,09 In Prismen krystallisirter Borax:   2 Atome reine Saͤure   88   1 Atom Natron   39,09 10 Atome Wasser 112,43 –––––– 239,52 Oktaëdrischer Borax: Saͤure, 2 Atome   88 Natron, 1 Atom   39,09 Wasser, 5 Atome   56,217 ––––––– 183,307 Um die fast vollkommene Uebereinstimmung dieser Zahlen mit denjenigen des oben angefuͤhrten Versuchs einzusehen, braucht man nur zu wissen, daß die 39,09 Natron 66,74 wasserfreiem halbkohlensaurem Natron entsprechen, welche 27,65 Kohlensaͤure enthalten.