Zum Verhalten und zur Anwendung des Aluminiums. Von Ed. Donath. Zum Verhalten und zur Anwendung des Aluminiums. Anlässlich der bevorstehenden Veröffentlichung eines die Technologie des Aluminiums behandelnden Buches war es mir darum zu thun, über einige diesbezügliche Punkte vollständige Aufklärung zu erhalten. Zunächst handelte es sich darum, das Verhalten des Aluminiums gegen destillirtes und gegen gewöhnliches Gebrauchswasser genauer kennen zu lernen, da ja dasselbe mit Hinsicht auf seine Anwendung zu Koch- und Gebrauchsgeschirren von besonderer Wichtigkeit ist und in dieser Hinsicht eine ganz befriedigende Uebereinstimmung der verschiedenen vielfachen Urtheile kaum besteht. Die Litteratur hierüber ist bereits eine sehr reichhaltige. A. Lübbert und Röscher (Pharm. Centralbl., 1892, 545) verwerfen die Verwendung des Aluminiums zu Kochgeräthen schon wegen seiner beträchtlichen Angreifbarkeit durch Wasser bei Kochhitze allein. G. Lunge und E. Schmid (Zeitschrift f. ang. Chemie, 1892, 8) dagegen treten auf Grund umfassender Versuche gegen diese Behauptungen auf, indem sie die Angaben der vorher Genannten unter Anderem auf die Resultate einer mangelhaften Versuchsanordnung zurückführen, bei welcher Blattaluminium angewendet wurde, welches bedeutend weniger widerstandsfähig, als das compakte Aluminiumblech, wie es thatsächlich verwendet wird. Lunge und Schmid haben indessen ihre Versuche mit verschiedenen Genussmitteln und Lösungen chemischer Präparate durchgeführt und nicht mit destillirtem oder Gebrauchswasser in Kochhitze. W. Ohlmüller und R. Heyse (Arbeiten aus dem Kaiserl. Gesundheitsamt, 8, S. 377, sowie Wagner-Fischer Jahresb., 1892, 214) haben, obzwar sie das Angegriffen werden des Aluminiums durch Salzlösungen u.s.w. in verschieden hohem Grade constatirten, doch schliesslich die Folgerung aufgestellt, dass eine Schädigung der Gesundheit durch den Genuss von Speisen oder Getränken, welche in Aluminiumgeschirren gekocht oder aufbewahrt worden sind, bei den hierbei gewöhnlich in Betracht kommenden Verhältnissen nicht zu erwarten ist. Auch G. Rupp (D. p. J. 1892 283 19) hält die Verwendung des Aluminiums zur Herstellung von Gebrauchsgegenständen für Nahrungs- und Genussmittel für ganz unbedenklich. In demselben Sinne spricht sich Ballaud (Compt. rend., 114, S. 1536, sowie Wagner-Fischer Jahresb. 1892, 214) aus, ebenso Cl. Winkler (Zeitschr. f. ang. Chem., 1892, 69) auf Grund schon 1876 begonnener praktischer Versuche. Stabsarzt Dr. Plagge (Deutsche militärärztliche Zeitschr., 1892, sowie Chem. Ztg., 1892, 1198), der Versuche mit destillirtem, Trink- und Gebrauchswasser und den verschiedensten Nahrungs- und Genussmitteln anstellte, spricht sich ebenfalls, obzwar in den meisten Fällen verschiedenartige Veränderungen des Aluminiums wahrnehmbar waren, doch dahin aus, dass gegen die Verwendung desselben weder vom praktischen und ökonomischen, noch vom sanitären Standpunkte Bedenken erhoben werden könnenAusser den angeführten ist noch eine Reihe von Publikationen über das Verhalten und die Verwendung des Aluminiums anderweitig veröffentlicht worden.. In besonders exakter Weise hat Göpel in der Physikalisch-technischen Reichsanstalt in Berlin (Zeitschrift für Instrumentenk., 1892, 419) die Widerstandsfähigkeit des Aluminiums gegen Wasser geprüft und kam zu dem Schlusse, dass Aluminium von Wasser verschiedenster Zusammensetzung, insbesondere von warmem Gebrauchswasser, nicht unbeträchtlich angegriffen werde, wobei zumeist eine Gewichtszunahme der betreffenden Objecte stattfinde. Im Laboratorium der Physikalisch-technischen Reichsanstalt wurde schliesslich die Einwirkung des lufthaltigen Wassers auf Aluminium noch von F. Mylius und F. Rose (Zeitschr. f. Instrumentenk., 1893, 77) untersucht. Lufthaltiges Wasser greift das Aluminium stets viel stärker an, als reines Wasser; hiebei treten stets gewisse Mengen leicht nachweisbaren Wasserstoffsuperoxydes auf, dessen Bildung bei der Oxydation verschiedener anderer Metalle bei Gegenwart von Wasser bekanntlich schon von Schönbein, sowie von M. Traube studirt wurde. Das im technischen Aluminium stets enthaltene Eisen reducirt das entstehende Wasserstoffsuperoxyd besonders rasch unter Bildung von braunem Eisenrost, wodurch braune und überhaupt dunkle Flecke auf den betreffenden Objekten entstehen. Obzwar fast alle der angeführten Untersuchungen allerdings zu Gunsten der Anwendung des Aluminiums in besagter Richtung sprechen und dieselben auch bereits die Einführung und Verwendung desselben thatsächlich entschieden haben, hielt ich mit Rücksicht auf einige der angeführten Resultate, bevor ich in dem Eingangs angekündigten Buche ein definitives Urtheil abgab, doch noch eine weitere Prüfung des Aluminiums in dieser Richtung nicht für überflüssig, und es wurden deshalb in meinem Laboratorium noch folgende Versuche zu diesem Zwecke ausgeführt: Durch Waschen mit Aether-Weingeist entfettete, getrocknete und gewogene Streifen von AluminiumhartblechDasselbe wurde von der Fabrik von Neuhausen bezogen, und sind Analysen desselben schon mehrerseits angeführt worden. wurden in Bechergläsern einerseits mit destillirtem Wasser, andererseits mit den hier vorzugsweise verwendeten Gebrauchswassern, wovon eines ein filtrirtes Flusswasser, das andere ein Quellenleitungswasser ist, durch dieselbe Zeit (48 Stunden) gekocht, unter stetem Zusatz des Verdampften. Hierbei zeigte das mit destillirtem Wasser behandelte Blech äusserlich fast gar keine wahrnehmbare Veränderung, obzwar ein Streifen von 8,3832 g um 0,006 g zugenommen hatte. Der immer in Wasser eingetaucht gewesene Theil hatte seine blanke Oberfläche beibehalten und nur der mehr oder minder mit der Luft in Berührung gekommene, während der Behandlung herausragende Theil war etwas matter, mit einem schwachen Hauch eines weissen Ueberzuges versehen. Im destillirten Wasser selbst war keine Spur einer Ausscheidung wahrzunehmen und auch die entsprechende Prüfung desselben auf Thonerde nach dem Eindampfen ergab ein negatives Resultat. Wurden dem destillirten Wasser nur einige Cubikcentimeter einer verdünnten wässerigen (chemisch reinen) Wasserstoffsuperoxydlösung zugefügt, so zeigte sich bald eine bedeutend energischere Einwirkung, die ganze eingetauchte Oberfläche der Blechstreifen wurde sofort matt und dunkler. Das destillirte Wasser trübte sich zusehends durch Abscheidung eines feinen, sich sehr schwer absetzenden Niederschlages, welcher als Thonerde erkannt wurde. Wenn nun bei der Berührung von Aluminium mit lufthaltigem destillirtem Wasser, wie F. Mylius und F. Rose speciell berichten, und wie dies von M. Traube auch für andere elektropositivere Metalle nachgewiesen ist, sich gewisse Mengen von Wasserstoffsuperoxyd bilden, so ist der Angriff des Aluminiums zweifellos auf die Einwirkung dieses Körpers zurückzuführen, der aber nur bei gleichzeitigem Luftzutritt entstehen kann, während die Einwirkung des destillirten Wassers für sich selbst auf compactes Blech, wie es thatsächlich in der Praxis zur Verwendung gelangt, wohl nicht in Betracht gezogen werden kann. Bei den in derselben Weise vorgenommenen Versuchen mit filtrirtem Flusswasser erfolgte bald eine sichtbare Corrosion, die Entstehung grosser, dunkler, schwarzgrauer und brauner Flecken von rauher Beschaffenheit, stellenweise Bildung eines weissen Ueberzuges, sowie die Ausscheidung weisslicher Flocken im Wasser. Der mit destillirtem Wasser abgespülte und getrocknete Blechstreifen zeigte bei einem Gewicht von 7,2531 g hierbei eine Gewichtszunahme von 0,0667 g. Im Quellenleitungswasser waren die Erscheinungen zwar ähnliche, aber bedeutend schwächer; ein Streifen von 7,5415 g zeigte eine Gewichtszunahme von 0,0361 g. Die Versuche mit dem filtrirten Flusswasser wurden dann nach längerem Zeitraume wiederholt, da ein solches insbesonders wenn es, wie im vorliegenden Falle, auch Industrieabwasser aufnimmt, bekanntlich beträchtlichere Schwankungen hinsichtlich bestimmter Bestandtheile seiner Zusammensetzung zeigt. In allen Fällen war die Veränderung der Aluminiumblechstreifen eine auch äusserlich wahrnehmbare, nur war mitunter die Bildung brauner und grauer Flecken vorwiegend, anderemale aber war wieder die Ausscheidung weisslicher Flocken reichlicher. Bei einem im Frühjahre zu einer Zeit vorgenommenen Versuche, wo über die Qualität dieses hier auch als Trinkwasser verwendeten filtrirten Flusswassers vielfache Klagen geführt wurden und die Reactionen auf Nitrate auch grössere Spuren derselben erkennen liessen, traten vorzugsweise erstere Erscheinungen in stärkerem Grade auf, während bei späteren, im Sommer angestellten Versuchen die letzteren wahrzunehmen waren; dabei zeigte das verwendete Flusswasser kaum wahrnehmbar mehr die Reaction auf Nitrate und Nitrite. Nach dem Gesagten erscheint es mir als zweifellos, dass Aluminium von der Beschaffenheit und dem Grade der Reinheit, wie er dem Aluminiumhartblech entspricht in der Form, in der es thatsächlich zur Verwendung gelangt, durch luftfreies, kochendes, destillirtes Wasser keine Veränderung erfährt, während es von kochendem natürlichem Wasser mehr oder minder verändert und angegriffen wird. Es erschien mir nun wünschenswerth, zu ermitteln, welche von den Bestandtheilen der natürlichen Wasser vorzugsweise diese Veränderung bewirken. In mehreren selbst neueren litterarischen Quellen ist angegeben, dass Chloride und Sulfate der Alkalien in ihren entsprechend verdünnten Lösungen auf Aluminium nur unbeträchtlich lösend oder verändernd einwirken. Die Kohlensäure der natürlichen Wasser, sei es nun im freien oder halbgebundenen Zustande, wirkt, wie neueste Versuche von Dr. Neumann-Wenden in Czernowitz dargethan haben, nicht auf Aluminium ein. Es wären demnach also noch die Sulfate und Chloride der alkalischen Erden, die salpetrigsauren und salpetersauren Salze, sowie die organischen Substanzen der natürlichen Wasser hier in Betracht zu ziehen. Es wurden nun in ähnlicher Weise Versuche angestellt mit nahezu gesättigter Gypslösung, mit einer Lösung von je 0,3 g Bittersalz und 0,26 g kryst. Magnesiumchlorid im Liter, sowie mit Lösungen von je 0,01 g Kaliumnitrat, Nitrit und Ammoniumnitrat im Liter. Das mit Gypslösung gekochte Aluminiumblech zeigte äusserlich gar keine Veränderung, die Oberfläche war vollständig blank und unverändert geblieben (der Blechstreifen von 9,030 g hatte bloss um 0,0016 zugenommen). Mit Bittersalzlösung war ebenfalls nur eine äusserst schwache, kaum wahrnehmbare Veränderung erfolgt, mit Chlormagnesiumlösung aber zeigte sich eine deutliche und gleichmässige Corrosion der Oberfläche des Bleches, jedoch ohne Bildung brauner oder dunkelgrauer Flecke und Abscheidung eines Niederschlages. Die stärksten Veränderungen zeigten die mit Kaliumnitrat-, Nitrit- und Ammoniumnitratlösung gekochten Bleche, obzwar diese Lösungen, wie angegeben, bedeutend verdünnter waren. Die dabei beobachteten Veränderungen und Corrosionserscheinungen an den Blechen waren ziemlich ähnliche wie sie bei den Versuchen mit den früher genannten Gebrauchswassern beobachtet wurden, der in der Flüssigkeit entstandene weisse, dichtflockige Niederschlag bestand aus reinem Thonerdehydrat. Zweifellos ist die Corrosion und Veränderung, welche Aluminium durch Nitrate und Nitrite erfährt, die bei weitem stärkste, welche die verschiedenen Bestandtheile, die in einem Gebrauchswasser vorkommen können, ausüben. Es sei hiebei daran erinnert, dass, nach Stutzer, Aluminium, sowie insbesondere nach A. Devarda (Chem. Ztg., 1892, 1952) Legirungen desselben mit Zink und Kupfer, welche wegen ihrer grossen Sprödigkeit sich wie Glas fein pulvern lassen, zur quantitativen Ueberführung von Nitraten in Ammoniak verwenden lassen. Der Einfluss, den die organischen Substanzen der Gebrauchswasser auf Aluminiumblech ausüben, lässt sich sehr schwer feststellen, da reine Lösungen derselben, welche nicht gleichzeitig die anderen corrosiven Bestandtheile der Gebrauchswasser enthalten, gar nicht, Lösungen anderer, nur halbwegs ähnlich wirkender, künstlich dargestellter Substanzen kaum herstellbar sind, indem die Natur dieser organischen Bestandtheile der Gebrauchswasser überhaupt noch nicht aufgehellt und dieselben zudem auch verschiedenartig beschaffen sind. Selbst wenn man die organischen Bestandtheile der Gebrauchswasser als indifferent gegen Aluminium betrachtet, was, nebenbei gesagt, nicht vorauszusetzen ist, so lässt sich doch mit einiger Bestimmtheit sagen, dass diejenigen Bestandtheile der Gebrauchswasser, die in hygienischer Beziehung am bedenklichsten angesehen werden müssen, auf Aluminiumblech die stärkste Wirkung ausüben, und es ist, wie ich glaube, nicht gewagt, zu behaupten, dass wenn man Aluminiumblechstreifen der gleichen Zusammensetzung mit denselben Mengen verschiedener Gebrauchswasser durch dieselbe Zeit kocht, aus der Art und dem Grad der Veränderung der Bleche ein gewisser vergleichender Schluss auf die Beschaffenheit dieser Wasser gezogen werden kann. Bei dieser Corrosion des Aluminiumbleches, selbst wenn sie dem äusserlichen Aussehen nach eine beträchtlichere zu sein scheint, gehen jedoch in die Wasser nur verhältnissmässig geringe Mengen von Thonerde eventuell von Eisenoxyd über; die dunklere Färbung, Entstehung brauner und dunkelgrauer Flecken rührt zweifellos davon her, dass, nachdem alles technisch verwendete Aluminiumblech stets gewisse Mengen von Eisen, Kohlenstoff und Silicium enthält, durch die oberflächliche Wegätzung des Aluminiums eine Verbindung dieser genannten Körper, welche durch die Wasser nicht angegriffen werden, zurückbleibt. Bei Berücksichtigung der angeführten Resultate und der vielen anderen in dieser Richtung schon gemachten Beobachtungen und Erfahrungen lässt sich demnach gegen die Verwendung des Aluminiums zu Kochgeschirren vom hygienischen Standpunkte allein kein gewichtigerer Einwurf erheben, zum Mindesten keiner, der schwerwiegender wäre, wie der, der gegen die Verwendung unzweckmässig emaillirter Gefässe geltend gemacht werden kann. Von weiterer Wichtigkeit für die Verwendung des Aluminiums zu häuslichen und technischen Zwecken erschien mir sein Verhalten gegen Fette und Fettsäuren. Obzwar bisher schon mehrfach angegeben war, dass sich Aluminium gegen Fette und Fettsäuren als sehr widerstandsfähig erweist, wurden ebenfalls diesbezüglich noch einige Versuche angestellt. Aluminiumblechstreifen wurden in Bechergläsern in ranzige Butter, Palmöl, rohe Oelsäure (Eläin) und in (technische) Stearinsäure so eingetaucht, dass ein Theil derselben herausragte und dieselben nun unter zeitweiligem Herausziehen und Wiedereintauchen bei 60° durch drei Tage erhitzt. Letzteres war nach meinen anderweitigen Erfahrungen wegen des gleichzeitigen besseren Luftzutrittes nothwendig. Die Blechstreifen wurden dann mit Aether-Weingeist gewaschen, getrocknet und gewogen. Bei ranziger Butter wurde bei einem Gewichte von 9,2690 g eine Gewichtsabnahme von 0,0003 g, bei Palmöl bei 8,7298 g eine Gewichtszunahme von 0,0029 g und bei Oelsäure und Stearinsäure gar keine Gewichtsveränderung constatirt; dabei war die Oberfläche der Streifen in allen Fällen unverändert und fast genau so blank wie vorher gefunden. Es ist deshalb zweifellos, dass Fette und Fettsäuren selbst bei Zutritt von Luft nahezu ohne jede Einwirkung auf Aluminium sind; das Aluminium kann in dieser Richtung als das widerstandsfähigste aller unserer technisch verwendeten Metalle angesehen werden. Bei dem stark elektropositiven Charakter dieses Metalles ist dieses Verhalten von vornherein nicht gleich erklärlich; man muss jedoch in Betracht ziehen, dass das Aluminium ungleich schwieriger als diese Metalle selbst bei massig hoher Temperatur sich oxydirt (allerdings dann später in viel energischerer Weise); dass das gebildete Oxyd einen schwächer basischen Charakter als z.B. Eisenoxydul, Zinkoxyd, Kupferoxydul besitzt und deshalb die Neigung zur Bildung von fettsauren Thonerdeseifen eine viel geringere ist. Das Aluminium eignet sich daher zweifellos besonders zur Erzeugung von Versandtgefässen für Fette und fettreiche Produkte, sodann in Form von Aluminiumfolie als zweckmässigstes Emballagirungsmittel für fetthaltige Nahrungsmittel und Conserven; es wird ferner ausser den bereits bekannten noch weitere Verwendungen als zweckmässiges Constructionsmaterial für manche Zwecke der Fettindustrie finden, zum Umschmelzen von Fetten und Fettsäuren, zu Leitungsröhren für solche, zu Krystallisirtassen für Fettsäuren statt der bisherigen verzinnten oder emaillirten Gefässe, welche, abgesehen von ihrer Schwere, noch den Nachtheil haben, dass bei der geringsten Verletzung des Ueberzuges sofort ein energischer Angriff des Eisens und deshalb Missfärbung der Fettsäuren erfolgt. Bei dem Umstände, dass schon geringe Mengen gewisser färbender Metalloxyde auf die Eigenschaften der Carbolsäure einen Einfluss besitzen, wurde schliesslich noch das Verhalten geschmolzenen reinen wasserfreien Phenols, sowie einer 10procentigen kochenden Phenollösung in beiden Fällen bei 60stündiger Einwirkung und häufigerem Lüften untersucht. Geschmolzenes wasserfreies Phenol zeigte nicht die geringste Einwirkung, weder Gewichtszunahme noch Abnahme oder äussere Veränderung der Oberfläche; dagegen war bei den kochenden 10procentigen Phenollösungen die Bildung mehrerer kleiner, gelblich gefärbter Fleckchen wahrzunehmen, wobei der Probeblechstreifen von 7,9501 g eine Gewichtsabnahme von 0,0051 g zeigte. Zweifellos war hier die Veränderung vorzugsweise durch die Wirkung des lufthaltigen Wassers eingeleitet und durch die Säurewirkung des Phenols dann unterstützt. Es dürfte sich immerhin empfehlen, die Verwendung des Aluminums bei der technischen Darstellung der reinen Carbolsäure, z.B. zur Erzeugung von Kühlschlangen, statt der bisherigen silbernen, zur Erzeugung von Versandtgefässen und zu anderen Zwecken zu versuchen, wenn dies nicht vielleicht schon geschehen sein dürfte. Brunn, im Juli 1894.