LXXXVI. Ueber einen Apparat zur raschen und genauen quantitativ-volumetrischen Bestimmung der in den Saturationsgasen für die geschiedenen Rübensäfte enthaltenen Kohlensäure; von Dr. C. Scheibler. Aus der Zeitschrift des Vereines für die Rübenzucker-Industrie im Zollverein, 1866, Bd. XVI S. 644. Mit Abbildungen. Scheibler's Apparat zur volumetrischen Bestimmung der Kohlensäure in den Saturationsgasen für dem geschiedenen Rübensaft. Die Entfernung des Kalkes aus dem geschiedenen Rübensafte wird gegenwärtig allgemein durch Kohlensäure-Gas bewirkt, welches durch die kalkhaltige Flüssigkeit geleitet wird, um den aufgelösten Aetzkalk in unlöslichen kohlensauren Kalk umzuwandeln. So einfach und zweckmäßig dieses Verfahren, welches so leicht nicht durch andere Methoden verdrängt werden dürfte, auch an sich ist, so sollte demselben doch Seitens der Fabrikanten mehr Aufmerksamkeit geschenkt werden, als in der Regel geschieht; denn es kommt nicht selten vor, daß durch irgend welche Veranlassungen die sogenannte Saturation mit einem Gase vorgenommen wird, welches seiner Zusammensetzung nach kaum von gewöhnlicher atmosphärischer Luft zu unterscheiden ist oder einen nur sehr geringen procentischen Kohlensäure-Gehalt besitzt, in Folge dessen die Saturations-Zeitdauer unnöthig und gewiß nur zum Nachtheile der Beschaffenheit des betreffenden Zuckersaftes vergrößert wird. Die Fabrikanten oder die die Inspection der Fabrik führenden Beamten sollten daher, wo möglich täglich und zu verschiedenen Zeiten, sich von der Beschaffenheit der in Anwendung kommenden Kohlensäure durch Prüfung derselben überzeugen, was schon an sich wegen der damit verbundenen Controle der Arbeit überhaupt rathsam wäre und welches die zahlreichen Mängel und mißliebigen Erscheinungen, die heute noch beim Saturationsgeschäfte vorkommen und meist falsch interpretirt werden, richtig erkennen und beseitigen lassen würde. Nichts in der Technik ist gefahrbringender und von empfindlicheren Verlusten begleitet, als die unrichtige Erklärung einer in derselben auftauchenden ungewöhnlichen Erscheinung, während andererseits nichts leichter als deren Beseitigung ist, sobald man ihre Entstehungsursache richtig erkannt hat. Die Thatsache nun, daß bei einer an sich so einfachen Operation, wie die Saturation kalkhaltiger Zuckersäfte mit Kohlensäure, die Mehrzahl der auftauchenden Uebel lediglich in einer mangelhaften Beschaffenheit der zur Verwendung kommenden Kohlensäure wurzelt, läßt es wünschenswerth erscheinen, dem Praktiker einfache Mittel an die Hand zu geben, sich zu jeder Zeit rasch von dem Werthe oder Unwerthe des Saturationsgases überzeugen zu können. Dem entsprechend bin ich nun in den letzten Jahren dauernd bemüht gewesen, die vorhandenen Hülfsmittel, welche seitens der analytischen Chemie, insbesondere der Gasometrie, für den vorliegenden Fall geboten werden, in eine so einfache Form zu bringen, daß sie mit Leichtigkeit von Jedem, auch dem in chemischen Manipulationen völlig Ungeübten, in Benutzung gezogen werden können und glaube ich, daß es mir gelungen, für den Zweck der Bestimmung der Kohlensäure-Mengen in den Saturationsgasen ein Instrument zu construiren, welches zwar auf einer längst bekannten, dem Chemiker geläufigen Methode basirt, in der hier zu beschreibenden Form jedoch neu und eigenthümlich ist. Apparate für technisch-chemische Zwecke müssen gleichzeitig sowohl den rein wissenschaftlichen Anforderungen, als auch den praktischen Bedürfnissen Genüge leisten, d.h. zugleich möglichst große Genauigkeit mit leichter und rascher Ausführbarkeit verbinden. Besitzt ein Instrument diese Eigenheiten – und ich hoffe dieselben für das hier in Rede stehende nachzuweisen – so darf es wohl dem Praktiker mit Recht empfohlen werden. Dem nachstehend beschriebenen Instrumente liegt die Thatsache zu Grunde, daß einem Gasgemische, welches Kohlensäure enthält, diese letztere durch Kalilauge entzogen werden kann, so daß man durch Messung der Gasvolumina, vor und nach der Absorption der Kohlensäure, die Menge der letzteren als Differenz erfährt. Das Instrument zeichnet sich vor anderen auf demselben Principe beruhenden Apparaten jedoch dadurch aus, daß die Messung des anfänglichen Volumens und die Absorption der Kohlensäure nicht in einer und derselben Meßröhre, sondern in zwei verschiedenen getrennten Röhren vorgenommen wird, was zwar einen scheinbar complicirteren Apparat bedingt, jedoch ganz wesentliche Vorzüge und Vereinfachungen beim Gebrauche mit sich führt, welche ich am Schlusse dieser Mittheilung näher hervorheben werde. Fig. 1., Bd. 183, S. 308 Der in Fig. 1 abgebildete Apparat besteht aus zwei calibrirten Glasröhren m, n und r, o, u, welche beide von dem viereckigen Glasgehäuse A, welches als Wanne dient, umgeben sind. Diese Glaswanne A ist auf einem Messingboden dicht eingekittet und oben und unten mittelst Messingfassungen an einem Holzstative befestigt, welches einen der Glaswanne entsprechenden Ausschnitt so besitzt, daß man durch das Gefäß A frei hindurchsehen kann. Die Röhre m, n (Meßröhre) stellt eine Vollpipette dar, welche zwischen ihren dem Glase aufgeätzten Marken m und n genau 100 Kubikcentimeter Inhalt besitzt; sie dient zum Abmessen des zu prüfenden Saturationsgases. Die andere zweischenkelige Röhre r, o, u (Absorptionsröhre) faßt in dem Schenkel linker Hand, zwischen den eingeätzten Punkten r und o, ebenfalls genau 100 Kub. Cent. und ist von o an nach aufwärts, bis zu dem angesetzten erweiterten Cylinder, in 40 K. C. (mit Unterabtheilungen von je 1/5 K. C.) getheilt, was genügt, da erfahrungsmäßig der Kohlensäure-Gehalt der gewöhnlichen Saturationsgase 40 Volumprocente nie übersteigt. Der Schenkel u rechter Hand ist ein gerades, ungetheiltes, oben offenes Glasrohr; es dient als Druckregulator, um ein in dem Schenkel r, o eingeschlossenes Gas unter dem Drucke des herrschenden Barometerstandes abmessen zu können. Beide Röhren m, n und r, o, u sind an ihren unteren Enden mit Metallröhren dicht verbunden, die in dem Messingboden des Gefäßes A befestigt sind und unterhalb desselben Fortsätze haben, an welchen sich die Hähne c und d befinden. Jede dieser Metallröhren führt dann weiter unterhalb des Hahnes in eine Kautschuk-Kugel B und C von dickwandigem Kautschuk und zwar bis auf den Boden derselben. Diese Kautschuk-Beutel bilden verschlossene Flüssigkeitsbehälter, und zwar ist der mit der Vollpipette m, n in Verbindung stehende Kautschuk-Behälter B mit Wasser, welches vorher ein für alle Mal mit Kohlensäure gesättigt ist, gefüllt, während der mit der U förmigen Röhre r, o, u verbundene Behälter C eine starke Kalilauge von etwa 1,25 bis 1,30 spec. Gewicht enthält. Um genannte Flüssigkeiten in die Kautschuk-Behälter einfüllen, resp. dieselben, wenn nöthig, durch frische ersetzen zu können, besitzen die Behälter noch je eine besondere, mittelst eines Stöpsels dicht verschließbare Einfüllöffnung, welche sich an der Rückseite der Kautschuk-Behälter befindet und daher aus der Figur nicht zu ersehen ist. Die oberen Enden m und r der beiden calibrirten Meßröhren sind mit zwei Ausgängen eines am oberen Theile des Holzstativs befestigten dreischenkeligen Metallrohres dicht verbunden, welches die Hähne a und b besitzt. Der letztgenannte Hahn b ist ein sogen. Dreiweg-Hahn, dessen verschiedene Stellungen (welche an der Stellung des Hahnwirbels erkennbar sind) in Fig. 2 durch I, II und III sich besonders abgebildet finden. Fig. 2., Bd. 183, S. 309 Bei der Hahnstellung I steht die Vollpipette m, n mit der äußeren Luft (durch eine obere freie Ausgangsöffnung im Hahn) in Verbindung; bei der Stellung II communiciren die Röhren m, n und r, o, u miteinander, während die obere Ausgangsöffnung verschlossen ist, und bei der Stellung III steht der Schenkel r, o der U förmigen Röhre r, o, u mit der äußeren Atmosphäre in Verbindung. Gibt man endlich dem Hahnwirbel eine in der Fig. 2 nicht angegebene Drehung von 45 Grad Neigung, so sind alle Verbindungen gegen einander abgeschlossen. Der dritte Ausgang des oben befestigten Metallrohres, der den Hahn a trägt, ist mit einem Gummischlauch s verbunden, welcher die Bestimmung hat, das zu untersuchende Kohlensäure haltende Gas in die Vollpipette m, n zu führen. Das freie Ende dieses Schlauches s wird mit einem Gas-Auslaßhahn verbunden, der am zweckmäßigsten hinter der Kohlensäure-Pumpe an der Leitung nach den sog. Saturateurs angebracht ist, woselbst dann auch der ganze Apparat seinen dauernden Stand bekommt. Vor seinem Gebrauche füllt man dann noch die die Röhren m, n und r, o, u umhüllende Glaswanne A mit Wasser bis oberhalb der Marken m und r an, was durchaus nöthig ist, damit beide Röhren sowohl, als das in dieselben einzuführende Gas stets die gleiche Temperatur besitzen. Die volumetrische Bestimmung der Kohlensäure-Menge in einem Saturationsgase geschieht nun mittelst dieses Apparates folgenderweise: Man füllt zunächst die beiden Röhren m, n und r, o, u mit den betreffenden in den Kautschuk-Behältern B und C befindlichen Flüssigkeiten genau bis zu den resp. Marken m und r nacheinander an. Zu dem Ende (beispielsweise um die Vollpipette m, n zu füllen) schließt man den Hahn a, gibt dem Dreiweg-Hahn die Stellung I, öffnet den unteren Hahn c und drückt mit der linken Hand (wie die Fig. 1 veranschaulicht) den Kautschuk-Behälter zusammen, wodurch dessen Inhalt in die Röhre n, m tritt, diese von unten nach oben allmählich anfüllend; sobald dann der Flüssigkeitsstand in der Röhre genau die Marke m erreicht hat, schließt man den Hahn c (oder man kann auch die Flüssigkeit etwas über die Marke m hinaus drücken, bevor man den Hahn c schließt, um dann durch leises Lüften desselben die Flüssigkeit bis zur Marke wieder abfließen zu lassen). In gleicher Weise füllt man die zweischenkelige Röhre r, o, u bis zur Marke r genau mit Kalilauge an, indem man dem Dreiweg-Hahn die Stellung III ertheilt, den Hahn d öffnet und die Kugel C zusammenpreßt. Demnächst geht man an die Einfüllung des zu prüfenden Gases in die Vollpipette m, n. Zu dem Ende öffnet man den an der Leitung angebrachten Haupthahn, sowie den Hahn a, gibt dem Dreiweg-Hahn b die Stellung I und läßt so lange Gas durch den Kautschukschlauch s hindurch bei b in die Atmosphäre austreten, bis man sicher seyn kann, daß der Schlauch s sowohl, wie die obere Metallröhre bei a und b mit dem Gase erfüllt sind. Um jedoch sicher zu seyn, daß auch in der Glasröhre m, n oberhalb der Marke m alle Luft ausgetrieben ist, füllt man diese Röhre ein oder zwei Mal mit dem Saturationsgase an, um dasselbe durch die obere Auslaßöffnung am Dreiweg-Hahn wieder auszublasen, was wie folgt geschieht: Man schließt nämlich den Dreiweg-Hahn (durch Schrägstellung) und öffnet bei offen stehendem Hahn a den unteren Hahn c, worauf sich die Röhre m, n von selbst mit Gas anfüllt; alsdann schließt man a, preßt die Kugel B zusammen und öffnet währenddem den Dreiweg-Hahn b (Stellung I), damit das Gas in die Luft entweichen kann. Ist dieß, wie bemerkt, etwa zwei Mal geschehen, so kann der eigentliche Versuch beginnen: Man schließt zu dem Ende den Dreiweg-Hahn (durch Schrägstellung), öffnet a und c und läßt so viel des zu prüfenden Gases in die Röhre m, n einströmen, daß nicht allein diese selbst, sondern auch noch die unterhalb n angeblasene kleine Glaskugel damit angefüllt ist, die Sperrflüssigkeit mithin unterhalb dieser Glaskugel steht. Alsdann schließt man den Hahn a völlig ab und drückt durch Zusammenpressung der Kautschuk-Kugel B, bei offenem Hahn c, die Sperrflüssigkeit genau bis zur Marke n (oder etwas darüber hinaus, um den Ueberschuß später ablaufen zu lassen) in die Höhe und schließt alsdann auch den Hahn c. In Folge dieser letzteren Operation ist das in der Röhre m, n eingeschlossene Gas um das Volumen der Glaskugel verdichtet und es genügt alsdann, den Dreiweg-Hahn b nur auf die Dauer von l bis 2 Secunden zu öffnen, um den Gasüberschuß aus der Röhre m, n in die Atmosphäre austreten zu lassen, d.h. das in der Röhre m, n befindliche Gas mit dem gerade herrschenden Barometerstande in Uebereinstimmung zu setzen.Dieß ist für die Genauigkeit der Messung durchaus erforderlich, zu welchem Endzwecke denn auch die, eine Verdichtung des Gases ermöglichende kleine Glaskugel unterhalb n angeblasen ist. Ist dieß geschehen, so gibt man dem Dreiweg-Hahn die Stellung II, wodurch die Röhre m, n in Communication tritt mit der vorher bis genau zur Marke r mit Kalilauge angefüllten Röhre r, o, u. Man preßt nun mit der linken Hand die Kugel B langsam zusammen, öffnet den Hahn c und drückt das Gas aus der Röhre m, n allmählich in die Röhre r, o, u hinüber, indem man gleichzeitig durch vorsichtiges Oeffnen des Hahnes d mit der rechten Hand so viel Kalilauge in die Kautschuk-Kugel C zurückfließen läßt, daß dieselbe vor dem eintretenden Oase zurückweichend in beiden Schenkeln r, o und u immer nahezu gleiche Höhe hält. Hat man in dieser Weise die Sperrflüssigkeit der Kugel B genau bis zur Marke m in die Höhe getrieben, so schließt man den Hahn c, stellt die Kalilauge in beiden Schenkeln der Röhre r, o, u nunmehr völlig auf gleiche Höhe ein (durch Abfließenlassen oder Einpressen von Kalilauge durch den Hahn d), schließt demnächst auch den Dreiweg-Hahn b (durch Schrägstellung) und liest schließlich den Stand der Kalilauge an der Scala der getheilten Röhre nach einigem Abwarten ab, nachdem man vorher, wenn nöthig nochmals, das Niveau der Kalilauge in beiden Schenkeln genau gleichgestellt hat. Die an der Scala abgelesene Zahl drückt dann sofort, ohne jedwede weitere Correction, den Kohlensäure-Gehalt des untersuchten Gases in Volumprocenten aus.Daß eine Correction hierbei auf irgend eine Temperatur, Normal-Barometerstand oder mit Berücksichtigung der Tension des Wasserdampfes keinen Sinn hat, ergibt sich leicht, wenn man erwägt, daß die Anfangs- und Endmessung des Gases bei derselben Temperatur und demselben Barometerstande, somit also auch bei sich gleichbleibender Tension des Wasserdampfes, erfolgt, insofern die Zeitdauer des Versuches zu klein ist, als daß eine Aenderung des Barometerstandes vor sich gehen könnte, und die die Meßröhren umgebende Wassermenge in der Wanne A eine Temperaturänderung vermeidet. Wollte man z.B. das Anfangs- und Endvolum der abgemessenen Gase jedesmal auf etwa 0 Grad Temperatur und auf den Normal-Barometerstand von 760 Millim. reduciren, so würde man, wenn s die Tension des Wasserdampfes, C und c die abgelesenen Anfangs- und Endvolume, V und v die entsprechenden reducirten Volume bezeichnen, haben:für V den Werth:C(750 – s)/760und  „  v   „       „c(760 – s)/760d.h. die reducirten Werthe V und v würden doch nur in demselben Verhältnisse zu einander stehen, wie die direct gefundenen Werthe C und c. Die Vorzüge, die dieser Apparat beim Gebrauche allen anderen Methoden der Gas-Untersuchung gegenüber hat, bestehen nun in Folgendem: 1) Er zeigt den Kohlensäure-Gehalt des untersuchten Gases in Volumprocenten sofort und bei einiger Aufmerksamkeit bis auf 1/4 bis 1/2 Proc. genau an, ohne daß eine weitere Correction erforderlich wäre. 2) Dadurch, daß die Messungen stets in von Wasser umgebenen Röhren, die nie mit den Händen berührt werden, vor sich gehen, ist man vor jeder, auch der geringsten Temperaturänderung, bei den Versuchen geschützt, während dieser Umstand bei anderen Methoden meist eine Quelle der gröbsten Täuschungen ist. Die Messungen und Ablesungen der Gase geschehen stets genau unter dem Drucke des herrschenden Barometerstandes. 3) Jede einzelne Untersuchung beansprucht höchstens 5 Minuten Zeit, erfordert nur eine geringe Uebung und kann von jedem sonst zuverlässigen Arbeiter ausgeführt werden. 4) Die einzelnen Theile des Apparates (zumal die Absorptionröhre) brauchen nicht gereinigt zu werden, wie dieß sonst jedesmal auf's Sorgfältigste bei der gewöhnlichen gasometrischen Methode geschehen muß; die Hände des Versuchsanstellers kommen nicht mit der ätzenden Kalilauge in Berührung. Bei Beendigung eines Versuches ist der Apparat gerade wieder für den nächsten vorbereitet. 5) Die Absorption der Kohlensäure ist eine vollständige, da die ganze Innenfläche der Absorptionsröhre r, o mit Kalilauge befeuchtet ist und mit dem Gase in Berührung kommt; zu jedem neuen Versuche muß die Kalilauge in den Behälter C zurück, um sich dort mit der übrigen gleichartig zu mischen, so daß dieselbe wirksam bleibt, so lange überhaupt noch ätzendes Kali vorhanden ist. Die Menge der in dem Kautschuk-Behälter befindlichen Kalilauge ist für gegen 1000 Versuche ausreichendDamit die Kalilauge möglichst wenig Gelegenheit hat, Kohlensäure aus der Luft anzuziehen, verschließt man das obere über der Wanne hinausragende offene Ende der Röhre u lose mit einem Baumwollpfropfen, der dann gleichzeitig auch den Zutritt von Staub hindert., während selbige bei der gewöhnlichen Methode jedesmal verloren geht. 6) Der Apparat ist, in Folge seiner soliden Construction, wenn auch theurer als die bisherigen Instrumente zu gleichen Zwecken, so doch weniger zerbrechlich. Eine übrigens sehr geringe Fehlerquelle, die der Apparat besitzt, ist die Folge des über der Marke r befindlichen freien Raumes (eines gleichsam schädlichen Raumes) in der Absorptionsröhre r, o, u, aus welchem die Kohlensäure des aus m, n hinübergedrückten Gases ebenfalls verschwindet. Da dieser Fehler constant bei jedem Versuche auftritt, und zwar das Resultat um ein Geringes vergrößernd, so ist er für praktische Anforderungen ohne jede Bedeutung. Eine weitere Fehlerquelle des Apparates würde man darin erblicken können, daß schon die Sperrflüssigkeit in der Vollpipette m, n eine geringe Menge Kohlensäure absorbiren könnte; dieselbe ist jedoch verschwindend klein, sobald man als Sperrflüssigkeit für die Blase B ein mit Kohlensäure gesättigtes Wasser anwendet.Dasselbe wird leicht dargestellt in der Weise, daß man durch das anzuwendende gewöhnliche Wasser einige Zeit hindurch Saturations-Kohlensäure leitet. Zudem wirkt dieser Fehler auf das Endresultat verkleinernd, d.h. er hebt den erstgedachten Fehler zum Theil auf. Ich brauche schließlich wohl kaum hervorzuheben, daß ich mich durch eine große Anzahl geeigneter Versuche von der Genauigkeit des hier beschriebenen Apparates überzeugt habe. Ich werde die hier beschriebenen Apparate unter meiner speciellen Aufsicht (in Stettin) anfertigen lassen, prüfen und mit genauer ausführlicher Gebrauchsanweisung und allen sonstigen Hülfs-Utensilien versehen, um denjenigen Fabrikanten, die einen solchen zu besitzen wünschen, die Anschaffung desselben zu erleichtern.