XI. Ueber Webster's Verfahren Sauerstoffgas mittelst eines Gemenges von Natronsalpeter und Zinkoxyd zu bereiten; von J. H. Pepper, Professor der Chemie und Ehrendirector der Polytechnic Institution in London. Aus der Chemical News, 1862, Nr. 152. Pepper, über Webster's Verfahren Sauerstoffgas im Großem zu bereiten. Die Behauptung, daß sich große Quantitäten von Sauerstoffgas schnell und leicht mittelst eines Gemenges von 1 Gewichtstheil Natronsalpeter und 2 Gewichtstheilen rohem Zinkoxyd (welches man beim Verzinken des Eisenblechs in Birmingham und an anderen Orten als Nebenproduct erhält) darstellen lassen, erschien so unwahrscheinlich, daß ich mich veranlaßt sah, vor der Einführung des neuen Verfahrens in der Polytechn. Institution die Fabrik des Hrn. Webster und seines Patenttheilhabers I. Porter zu besuchen,Sie befindet sich in London am Bent's Wharf, Cannon Row, Westminster. um der Ausführung des Verfahrens beizuwohnen. Der Apparat der Genannten besteht aus einem kreisrunden, tragbaren, mit feuerfesten Ziegeln gefütterten Ofen von Eisenblech, worin sich ein starkes gußeisernes Gefäß von 10 Zoll Durchmesser befindet, welches mit einem Deckel und einem schmiedeeisernen Rohr versehen ist; in dieses Gefäß wird ein eiserner Cylinder von 7 Zoll Durchmesser gestellt, welcher oben offen bleibt, während seine Oeffnung am Boden zeitweise mit einem Schieber von Eisenblech verschlossen werden kann; wenn die angewandten Materialien erschöpft sind, hebt man nämlich den Cylinder aus dem Gefäße und stößt seinen Inhalt mittelst einer eisernen Stange heraus, was leicht zu bewerkstelligen ist, weil das nach der Gasentbindung zurückbleibende Product nur schwach zusammenhängend oder teigig wird. Offenbar ist die Anwendung einer oben und unten offenen verticalen cylindrischen Retorte, welche in ein gußeisernes Gefäß gestellt wird, das sich mittelst eines lutirten Deckels gehörig verschließen läßt, eine sehr praktische. Mit dem die Retorte umgebenden Gefäß ist ein eisernes Rohr von 1 1/2 Zoll im Lichten verbunden und in ein Steinzeugrohr gekittet, welches bis auf den Boden eines Steinzeugkastens von 30 Gallons Inhalt hinabreicht; letzterer enthält einen halben Gallon (5 Pfund) Wasser und darüber acht bewegliche Röste von Steinzeug, auf welche 48 Pfund des bei einer früheren Operation in der Retorte gebliebenen Rückstandes gebracht werden. Dieser Rückstand, welcher aus Zinkoxyd, Aetznatron, salpetrigsaurem und salpetersaurem Natron etc. besteht, wird mit einem halben Gallon Wasser befeuchtet und dann auf die Röste gebracht, welche man über dem Wasser, am Boden des Kastens beginnend, nach einander einpaßt. Der so angeordnete Reinigungs-Apparat wird mit einem Deckel mit hydraulischem Verschluß versehen und das Ganze mit einem Gasometer von Eisenblech verbunden, welcher innen und außen angestrichen ist und einen Querdurchschnitt von 28,2744 Fuß hat, daher der Kubikinhalt per Verticalzoll 2,3562 Kubikfuß beträgt. Da die höchste Ausbeute an Sauerstoffgas bei diesem Verfahren hauptsächlich von der vollständigen Trockenheit der benutzten Materialien abhängt, so wurden 12 Pfd. Natronsalpeter auf der die Decke des kreisrunden Ofens bildenden Eisenplatte getrocknet, und 24 Pfund Zinkoxyd in der Retorte rothglühend gemacht; der Gewichtsverlust bei diesem Trockenverfahren war sehr gering, denn er betrug für jedes der Materialien nicht über eine Unze. 10 Pfd. von dem trockenen und warmen Natronsalpeter und 20 Pfd. von dem trockenen und warmen Zinkoxyd wurden dann in einem eisernen Troge vermengt, und durch einen eisernen Trichter in die rothglühende Retorte geschüttet, welche aus dem sie umgebenden Gefäße mittelst einer Kette und eines an dem Ofen angebrachten kleinen Krahns leicht herausgehoben und wieder in dasselbe eingesetzt werden konnte. Der oben mit einem Loch versehene Deckel wurde dann mit einem Gemenge von Stourbridge-Thon und Sand auflutirt und nach beiläufig einer Minute entwickelte der Natronsalpeter Sauerstoffgas, welches durch die orangerothen Dämpfe von salpetriger Säure gefärbt war; die Oeffnung des Deckels wurde nun geschlossen, und die Verbindung mit dem Reinigungs-Apparat und Gasometer um 1 Uhr 30 Minuten Nachmittags hergestellt. Aus folgender Tabelle ersieht man, wie schnell das Gas übergieng: Zeit. Verticalzolle,gleich 2,3562 Kubikfuß 1 Uhr 30 Minuten 1   „   35      „   1,50 1   „   40      „   1,90 1   „   50      „   2,30 2   „   00      „   3,00 2   „   10      „   4,30 2   „   30      „   6,75 2   „   40      „   8,50 2   „   50      „   9,75 3   „   00      „ 11,00 3   „   10      „ 12,00 3   „   20      „ 13,00 3   „   30      „ 13,30 3   „   45      „ 14,00 4   „   00      „ 14,30 ––––––––––––––––––––––––– 2,3562 × 14 Verticalzoll = 32,968 Kubikfuß. Als die Gasentbindung aufhörte, wurde sofort der Hahn am Gasometer geschlossen, und die Retorte mit ihrem Inhalt aus dem Ofen gehoben und gewogen; sie hatte 5,5 Pfund verloren. Nachdem sie ihres Inhalts entleert war, wurde sie um 4 Uhr 5 Minuten Nachmittags schnell wieder mit einem frischen Gemenge von 10 Pfd. Natronsalpeter und 20 Pfd. Zinkoxyd beschickt, welches um 6 Uhr 30 Minuten sämmtliches Gas abgegeben hatte. Das Gas betrug 14,3 Verticalzoll = 33,69 Kubikfuß und der Gewichtsverlust der angewandten Materialien ergab sich wieder zu 5,5 Pfd. Der in den Reinigungsapparat gebrachte Retortenrückstand wurde nun, nachdem er für diese zwei Beschickungen benutzt worden war, herausgenommen und wog 2 Pfd. mehr als vorher, weil er Salpetersäure absorbirt hatte. Er wurde dann mit der sämmtlichen schwachen Salpetersäure (beiläufig 11 Pfd.) digerirt, in welche sich der auf den Boden des Reinigungs-Apparates gebrachte halbe Gallon Wasser verwandelt hatte. Vollkommen getrocknet, wog die Masse warm 48 Pfd.; sie wurde hernach in die Retorte gebracht und verlor 4 Pfd., indem sie (nach Hrn. Webster, welcher die Operation bis zum Ende überwachte) 28 Kubikf. Gas erzeugte. Wenn man also 50 Pfd. Retortenrückstand zum Reinigen des Gases von 20 Pfd. Natronsalpeter benutzt, so wird die während des Processes erhaltene Salpetersäure theils von der festen Substanz und theils vom Wasser im Reinigungs-Apparat zurückgehalten, und wenn man die beiden letzteren vermischt, digerirt, trocknet und hernach in der Retorte erhitzt, so wird diese Masse fast ebensoviel Gas (28 Kubikfuß) ausgeben wie 10 Pfund frischer Natronsalpeter (33 Kubikfuß). Die 50 Pfd. Retortenrückstand hatte man nach dem Erhitzen eines Gemenges von 20 Pfd. Natronsalpeter und 40 Pfund rohem Zinkoxyd erhalten; die Gasmenge welche man nach diesem Verfahren von 20 Pfd. Natronsalpeter erhält, indem man die während des Processes erzeugte Salpetersäure benutzt, beträgt also: Kubikfuß. Erste Beschickung von 10 Pfd. Natronsalpeter und 20 Pfd.  rohem Zinkoxyd   32,986 Zweite deßgleichen, deßgleichen   33,69 Material aus dem Reinigungs-Apparat, nachdem es zum  Absorbiren der von Nr. 1 und 2 erzeugten Salpetersäure  benutzt worden ist   28,00 –––––––– Im Ganzen Kubikfuß   94,676 Unter der Voraussetzung, daß die 20 Pfund Natronsalpeter chemisch rein waren und sich in Sauerstoff und Stickstoff mit Hinterlassung von Aetznatron zersetzten, müßte der Verlust 12,82 Pfd. betragen; in Wirklichkeit betrug er jedoch 5,5 × 2 = 11 Pfund. Der angewandte Natronsalpeter war der gewöhnlich im Handel vorkommende und enthält 2 1/4 Proc. Chlornatrium. Das mit dem Natronsalpeter und Zinkoxyd erhaltene Gas wurde sowohl mittelst des Phosphor- als des Wasserstoffendiometers analysirt, und gab als Mittel mehrerer Versuche 59 Volumenprocente Sauerstoffgas und 41 Volumprocente Stickstoff. 94,676 Kubikfuß Gas enthalten daher: Pfd. Unz. 55,858 Kubikfuß SauerstoffGrains.Gewicht eines Kubikfußes Sauerstoff, bei der Temperatur von    15°,56 C. und 30 engl. Zoll Barometerstand590,8Gewicht eines Kubikfußes Stickstoff, bei derselben Temperatur    und demselben Druck517,7 = 4 11 38,818 Kubikfuß Stickstoff = 2 13 Salpetersäure und Verlust 3   8 –––––––––––––––  11   0 Die in dem Reinigungs-Apparat enthaltene Salpetersäure bildet sich offenbar während des ersten Stadiums des Processes, wo die in die rothglühende Retorte eingeführten Materialien verhältnißmäßig kalt sind und salpetrige Säure (NO³) nebst Sauerstoffgas entbinden; diese Gase bilden in Gegenwart der Feuchtigkeit des Reinigungs-Apparates Salpetersäure; sehr wahrscheinlich würde daher, wenn man mit der gußeisernen Retorte ein zweites und kleineres rothglühendes gußeisernes Gefäß verbände, welches Zinkoxyd oder noch besser Kupferoxyd enthält, die während des Processes erzeugte Säure in letzterem vollkommen zersetzt werden, und selbst wenn sich salpetersaures (Zink- oder) Kupferoxyd bilden sollte, müßte dieses Salz zuletzt in Stickstoff, Sauerstoff und Kupferoxyd zersetzt werden. Der oben beschriebene Versuch wurde noch zweimal wiederholt und lieferte dabei nahezu dieselben Resultate: Versuche. Natronsalpeter. Zinkoxyd. Verlust. Kubikfuß Gas. Nr. 1.   10 Pfd.   20 Pfd. 5,25 37 Nr. 2. 10    „ 20    „ 5,25 32 ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––   20 Pfd.     40 Pfd.  10,50 69 Um zu ermitteln, wie oft dieselben 20 Pfd. Zinkoxyd mit neuen Zusätzen von je 10 Pfd. Natronsalpeter gebraucht werden können, wurden die in der folgenden Tabelle aufgeführten drei Versuche angestellt, wobei selbstverständlich die zweiten 10 Pfund erst zugesetzt wurden, nachdem die ersten ihr Gas entbunden hatten, und ebenso die dritten 10 Pfd.: Natronsalpeter. Zinkoxyd. Rückstand. Verlust. Gas.Kubikfuß. Salpetersäureim festen Inhalt(56 Pfund) desReinigungs-Apparates. Salpetersäure,absorbirt vonWasser, (5 Pfund)im Reinigungs-Apparat. 101010 20–– 25,530,0  36,25 4,55,5  3,75 49,4747,1247,12 2 PfundGewichtszunahme. 3 Pfd. + 5 Wasserim Ganzen 8 Pfd.Spec. Gew. 1,136. 30 20 36,25 13,75 143,71 2 Pfund. 8 Pfd. Spec. Gew.1,136. Diese Versuche wurden von 1 Uhr Nachmittags bis 10 Uhr Abends ausgeführt, und wie man sieht, war bei denselben die Gasausbeute eine beträchtlich größere und das Verhältniß der Salpetersäure ein geringeres. Als Beweis der Schnelligkeit, womit das Sauerstoffgas nach diesem Verfahren bereitet wird, führe ich an, daß ein kleiner Apparat, welcher nur die drei oben erwähnten Beschickungen aufnehmen konnte, 143,71 Kubikfuß Gas (welches 59 Volumproc. Sauerstoff enthielt) in neun Stunden, also nahezu 16 Kubikfuß per Stunde lieferte. Wäre der Apparat groß genug gewesen, um mehr Materialien zu fassen, so hätten ohne Zweifel dieselben 20 Pfund Zinkoxyd mit noch einer oder zwei Beschickungen von 10 Pfd. Natronsalpeter benutzt werden können. Das Zinkoxyd wirkt wahrscheinlich mechanisch (wie der dem chlorsauren Kali beigemengte Braunstein) und auch chemisch, als Träger der Salpetersäure. Wenn der Natronsalpeter erhitzt wird, entbindet er Salpetersäure, welche wahrscheinlich vom Zinkoxyd aufgenommen und dann bei steigender Temperatur in Sauerstoff und Stickstoff zersetzt wird; würde man, wie ich oben bemerkte, ein kleines rothglühendes Gefäß, welches Kupferoxyd oder Zinkoxyd enthält, mit der Retorte verbinden, so würde wahrscheinlich sämmtliche Salpetersäure zersetzt und folglich mehr Sauerstoff erhalten werden. Ich habe auch die Zusammensetzung des 36 Pfd. 4 Unzen betragenden Rückstandes ermittelt, welcher in der Retorte nach den drei Versuchen blieb, bei welchen dasselbe Zinkoxyd dreimal benutzt wurde. Hierzu wurde derselbe mit viel Wasser digerirt und das unauflösliche Zinkoxyd durch ein Kattunfilter abgesondert, gewaschen und getrocknet, wornach es 23 Pfund 12 Unzen wog. Das Filtrat und die Waschwasser, in einem eisernen Kessel zur Trockne abgedampft, wogen 15 Pfd. 4 Unzen, und eine Quantität davon gab bei der Analyse folgende Resultate: unauflösliche Substanz, fast bloß aus Zinkoxyd bestehend 4,20 Zinkoxyd, im Aetznatron auflöslich 4,40 Wasser 15,00 Aetznatron 37,00 Chlornatrium 5,54 salpetrigsaures Natron 5,15 salpetersaures Natron 28,31 Verlust 0,40 ––––– 100,00 Die 36 Pfd. 4 Unzen Rückstand in der Retorte würden daher nach dieser Analyse in runden Zahlen enthalten: Pfd. Unz. a) 23 Pfd. 12 Unzen Zinkoxyd und Alkali, wovon10 Unzen Wasser abzuziehen sind 23 2 Pfd. Unz. Uebertrag 23 2 b) 15 Pfd. 4 Unzen eines Gemenges bestehend aus: Pfd. Unz. Zinkoxyd 1   5 Natron 5 10 1/2 Wasser 2   4 Chlornatrium 0 13 salpetrigsaurem Natron 0 12 1/2 salpetersaurem Natron 4   5 Verlust 0   2 –––––––––––– 15     4 abzuziehendes Wasser 2   4 –––––––––––– 13     0 = 13 0 c) Verlust   2 0 ––––––––––– 36 4    13 Pfd. 12 Unzen gasförmiger Substanzen,welche die 30 Pfd. Natronsalpeter abgaben, bestanden aus: a) 143,71 Kubikfuß Gas, welches enthielt: Pfd. Unz.       83,36 Kubikfuß Sauerstoffgas 7   0 1/2       60,36       „       Stickstoffgas 4   7 b) 10 Pfd. Salpetersäure von 1,136 spec. Gew., welche19,128 Proc. wasserfreie Säure enthält 1 14 1/2 c) VerlustDieser Verlust besteht in Wirklichkeit wahrscheinlich nicht, sondern wird durch die 2 Pfd. Salpetersäure repräsentirt, welche von der festen Substanz im Reinigungs-Apparat absorbirt wurden und (wegen ihrer größeren Stärke als die von den 5 Pfd. Wasser in diesem Apparat absorbirte) ohne Zweifel 8 Pfd. Säure von 1,136 spec. Gewicht entsprechen würden. 0   6 ––––––––––––  50   0 Hinsichtlich der Kosten des nach Webster's Verfahren bereiteten Sauerstoffgases bemerke ich, daß wenn man den Preis des Natronsalpeters zu 14 Pfd. Sterl. 10 Shill. per Tonne annimmt, und denjenigen des rohen Zinkoxyds zu 2 Pfd. Sterl. per Tonne, der Werth der 30 Pfd. Natronsalpeter beiläufig 3 Shill. 10 Pence, und derjenige der 20 Pfd. Zinkoxyd 4 Pence seyn würde, was zusammen 4 Shill. 2 Pence macht. Aus folgender Tabelle ist der wahrscheinliche Werth der Producte ersichtlich: Materialien. Producte. Kosten der Materialien. Gas. Aetznatron. SalpetersauresNatron. Salpetersäure. Zinkoxyd.                                Sh. Pce.30 Pfd. Natronsalpeter  3   1020 Pfund Zinkoxyd       0     4 143,71 Kubikf.,welche83,36 Sauerst.enthalten. 5 Pfd.zu2 Penceper Pfd.Ein Fabrikant chemischer Producte würde den größeren Theil des salpetrigsauren und salpetersauren Natrons, sowie des Chlornatriums, durch Krystallisation vom Aetznatron trennen. 4 Pfd.zu1 1/2 Pennyper Pfd. 10 Pfd., welche2 Pfd. stärkereenthalten, zu 6Pence per Pfd. 20 Pfd.zu4 Pence. 50 Pfund                     4     2 1 Sh. 6 Pence. 10 Pence. 6 Pence. 1 Sh. 0 P. 4 Pence. Vergleicht man die Kosten des Webster'schen Verfahrens der Sauerstoffgas-Bereitung mit denjenigen der anderen Methoden, so findet man, daß es das wohlfeilste ist, wenn dabei alle Producte verwerthet werden können. Deville berechnet die Kosten des aus verschiedenen Substanzen dargestellten Sauerstoffgases folgendermaßen: Ein Kubikmeter (gleich 35,317 Kubikfuß): Frc. Sh. Pence. „ aus chlorsaurem Kali 10,00 = 8    4 „ Braunstein   4,87 = 4 0 3/4 „ Schwefelsäure   1,00 = 0  10 „ Natronsalpeter und Zinkoxyd 0   7 6/10 deßgleichen ohne eine Verwerthung    der Nebenproducte 1   9 7/10 Nachschrift zu vorstehendem Bericht, von William Crookes. Durch die Güte der Patentinhaber erhielt ich Gelegenheit, das oben beschriebene Verfahren in jedem Stadium genau zu prüfen und bin daher im Stande, durch eigene Beobachtungen und Versuche alle von Hrn. J. Pepper in seinem Bericht angegebenen Thatsachen zu bestätigen. Das Gas wird aus Materialien von geringem Werth in großer Menge durch eine Operation gewonnen, welche keine geschickte Ueberwachung erheischt. Auf den ersten Blick könnte es scheinen, daß das nach dem neuen Verfahren bereitete Sauerstoffgas wegen des ihm beigemischten Verhältnisses von Stickstoff nur einen geringen Werth für die Industrie habe. Bei einigem Nachdenken wird man jedoch finden, daß dieß nicht nothwendig der Fall ist. Für die Zwecke der chemischen Laboratorien ist allerdings reines Sauerstoffgas unentbehrlich, aber in unverdünntem Zustande wäre dasselbe im Großen für die gewöhnlichen metallurgischen Operationen gar nicht anwendbar, weil es durch seine intensive Wirkung das Flußmittel, Brennmaterial, Metall und den Ofen zu einer chaotischen Masse zusammenschmelzen würde. Höchst wahrscheinlich enthält das Gemisch von Sauerstoffgas und Stickstoffgas, welches das Verfahren von Webster liefert, noch ein zu großes Verhältniß von Sauerstoff, als daß es sich zu den meisten technischen Operationen ohne ernstliche Gefahr für die gebräuchlichen Oefen und Tiegel anwenden ließe. Der einzige Fall, in welchem ein reineres Gas erforderlich seyn dürfte, ist die Metallurgie der Metalle des Platinerzes. – Das Drummond'sche Kalklicht, welches mit dem Webster'schen Gase erzeugt wird, muß nothwendig eine geringere Intensität haben als bei Anwendung reinen Sauerstoffgases, aber dieselbe ist doch für alle gewöhnlichen Beleuchtungszwecke mehr als hinreichend und bei weitem größer, als man nach der Zusammensetzung des Gases erwarten sollte; denn nur wenn man die zwei Lichter, eines neben dem andern, gleichzeitig vergleicht, wird der Unterschied in der Intensität bemerklich.