Ozon ist nicht salpetrichte Säure

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Annalen der Physik und Chemie
Band LXIII, Heft 12, Seite 520–530
Christian Friedrich Schönbein
Ozon ist nicht salpetrichte Säure
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[520]
III. Ozon ist nicht salpetrichte Säure; von C. F. Schoenbein.

Es ist in der chemischen Section des dießjährigen Congresses der italiänischen Naturforscher in Mailand die Vermuthung ausgesprochen worden, daß die chemischen und volta’schen Reactionen, welche ich einem eigenthümlichen Körper[1], meinem Ozon, beimesse, vielleicht der salpetrichten Säure zugeschrieben werden müssen. Ob ich nun gleich der Meinung bin, daß mehrere von mir in meiner letzten Schrift über das Ozon mitgetheilten Thatsachen mit der fraglichen Vermuthung durchaus unverträglich sind, und auch das Ergebniß eines von Hrn. von Kramer während des Congresses im Mailänder Laboratorium mit großer Sorgfalt angestellten Versuchen[2] außer allen Zweifel zu setzen schien, daß das Ozon wesentlich von der salpetrichten Säure verschieden sey, so habe ich es doch nicht für überflüssig erachtet die Zahl der thatsächlichen Beweise für die Eigenthümlichkeit des Ozons zu häufen, um auch jeden Schatten von Zweifel über diese Frage zu beseitigen.

Folgende Thatsachen werden, wie ich wenigstens dafür halte, eine solche Beweiskraft besitzen, und auf [521] das Ueberzeugendste darthun, daß die salpetrichte Säure mit meinem Ozon nichts zu thun hat, daß beide Substanzen sich wesentlich von einander unterscheiden.

Läßt man in eine Flasche so viel salpetrichte Säure treten, daß der Raum des Gefäßes stark rothbraun gefärbt erscheint, und hält man einen reinen Platinstreifen etwa zwanzig Secunden lang in eine so beschaffene Atmosphäre, so wird dieser Streifen allerdings negativ gegen einen gewöhnlichen Streifen sich verhalten; es wird aber ein Platinstreifen, den man in einer möglichst concentrirten Ozonatmosphäre ebenfalls zwanzig Secunden verweilen läßt, ungleich stärker negativ polarisirt seyn. Schon aus diesem Umstande erhellt, daß das Ozon eine Materie ist, elektronegativer, als der Dampf der salpetrichten Säure.

Hält man zwei gleiche und vollkommen reine Platinstreifen, den einen in eine Atmosphäre von salpetrichter Säure, den andern in ozonhaltige Luft, und läßt man diese beiden Streifen eine gleich lange Zeit in den erwähnten Atmosphären verweilen, so wird, wenn man die fraglichen Streifen unmittelbar nachher volta’sch combinirt und vermittelst gesäuerten Wassers mit einem empfindlichen Galvanometer verbindet, das mit Ozon behandelte Metall merklich stark negativ gegen den andern Streifen sich verhalten. Ich erhielt bei 20 Secunden langem Eintauchen mit einem allerdings sehr empfindlichen Galvanometer eine Abweichung von 70° bis 80°. Taucht der eine Streifen zwanzig Secunden in dampfförmige salpetrichte Säure, der andere nur zehn Secunden in eine Ozonatmosphäre, so lenkt der letztere Streifen die Nadel doch noch um 30° in negativem Sinne ab.

Wird ein reiner Platinstreifen etwa 20 Secunden lang in eine möglichst stark ozonisirte Luft gehalten, d. h. durch Ozon negativ polarisirt, und taucht man unmittelbar nachher den gleichen Streifen eben so lange in eine mit salpetrichtsaurem Dampf angefüllte Flasche, so wird [522] besagter Streifen wieder depolarisirt seyn, d. h. er wird, mit einem gewöhnlichen Platinstreifen volta’sch verbunden, keinen Strom mehr erzeugen.

Läßt man in eine Flasche, deren Luft so stark mit Ozon beladen ist, daß diese den in sie gehaltenen Jodkaliumkleister beinahe augenblicklich blauschwarz färbt, nach und nach salpetrichtsauren Dampf[3] treten, so gelangt man dahin, das negative Polarisationsvermögen der Ozonatmosphäre gänzlich zu zerstören, in der Weise, daß ein Platinstreifen, wie lange man denselben auch in ihr verweilen läßt, nicht im mindesten negativ polarisirt wird. Eine in der beschriebenen Art behandelte Ozonluft verliert auch vollkommen ihren so charakteristischen Geruch, wie ebenfalls der Geruch der eingeführten salpetrichten Säure verschwindet. Eben so ist die depolarisirte Ozonatmosphäre auch des Vermögens beraubt, Lackmuspapier zu bleichen, wie sie auch in viel schwächerem Grade den Jodkaliumkleister bläut.

Aus den angeführten Thatsachen erhellt, daß das Ozon hinsichtlich seiner volta’schen Eigenschaften wesentlich von der salpetrichten Säure sich unterscheidet; daß das Ozon negativ gegen diese Säure sich verhält, ja daß beide Materien zu einander in einem volta’schen Gegensatze stehen, in ähnlicher Weise wie Chlor und Wasserstoff. Es ergiebt sich ferner aus den erwähnten Thatsachen, daß auch gewisse chemische Eigenschaften des Ozons und der salpetrichten Säure, wie z. B. das Bleichvermögen, verloren gehen, wenn beide Materien in geeigneten Verhältnissen mit einander vermischt werden.

Steht nun aber das Ozon zu der salpetrichten Säure in den erwähnten volta’schen und chemischen Verhältnissen, so können diese Materien unmöglich ident und es muß das Ozon ein eigenthümlicher Körper seyn.

Wir kennen bereits eine Reihe von Eigenschaften, [523] welche das Ozon gemeinschaftlich mit dem Chlor und dem Brom besitzt; ich habe aber nun auch in der neuesten Zeit gefunden, daß das volta’sche Verhalten des Ozons zur salpetrichten Säure eine sehr große Uebereinstimmung zeigt mit demjenigen des Chlors und des Broms zur gleichen Säure.

Läßt man einen Platinstreifen sich stark negativ polarisiren in einer Chlor- oder Bromatmosphäre, und hält man denselben nachher geeignet lange in den Dampf der salpetrichten Säure, so verliert der besagte Streifen seine negative Polarität und wird volta’sch neutral.

Enthält eine Flasche so viel Chlor, daß man letzteres noch deutlich riecht, daß ein in sie gehaltenes Stück Lackmuspapier nach wenigen Augenblicken gebleicht erscheint, und daß darin ein Platinstreifen in wenigen Secunden so stark negativ sich polarisirt, um die Nadel eines etwas empfindlichen Galvanometers im Kreise herumzutreiben, und läßt man in eine solche Flasche nach und nach in kleinen Mengen den Dampf der salpetrichten Säure treten, so wird man auch dahin gelangen, die negative Polarität der Chloratmosphäre gänzlich aufzuheben, diese Luft in volta’scher Hinsicht vollkommen neutral zu machen. Ist dieser Zustand vollständiger Neutralität eingetreten, so wird ein in diese Atmosphäre gebrachter Streifen blauen Lackmuspapiers keineswegs mehr augenblicklich gebleicht werden; es röthet sich derselbe zunächst ziemlich stark, und muß längere Zeit in der fraglichen Luft verweilen, bevor er vollständig ausgebleicht ist.

Bemerkenswerth ist auch noch die Thatsache, daß die volta’sch neutrale Atmosphäre nicht mehr nach Chlor und salpetrichter Säure riecht, sondern einen eigenthümlich widrigen, durchdringend stechenden Geruch besitzt. Mir vorbehaltend bei einer anderen Gelegenheit auf diesen interessanten Gegenstand wieder zurückzukommen und meine darüber gemachten Erfahrungen umständlicher [524] mitzutheilen, will ich nur noch bemerken, daß das Brom gegen die salpetrichte Säure gerade so sich verhält wie das Chlor.

Läßt man in eine Flasche, mit atmosphärischer Luft gefüllt, so viel Dampf der salpetrichten Säure treten, daß die Luft deutlich nach dieser Säure riecht, und führt man in eine solche Atmosphäre ein Stück Phosphor ein, das in der Dunkelheit stark leuchtet, so wird dieser augenblicklich erlöschen und vollkommen dunkel werden, im Augenblick aber, wo er wieder in gewöhnliche Luft kommt, zu leuchten anfangen.

Wird im Dunkeln Phosphor in ein Gefäß gebracht, das eine starke Ozonatmosphäre einschließt, so leuchtet er darin noch heller, als er es in reiner atmosphärischer Luft thut. In meinem Werkchen über das Ozon habe ich gezeigt, daß das Leuchten des Phosphors in der atmosphärischen Luft auf das Innigste zusammenhängt mit der Erzeugung des Ozons, und daß das Auftreten dieses Körpers durch die gleiche Ursache verhindert wird, welche das Leuchten des Phosphors hemmt. Wenn nun die salpetrige Säure diese Erscheinung verhindert und die Erzeugung des Ozons unmöglich macht, während der letztere Körper das Leuchten begünstigt, so können Ozon und salpetrichte Säure unmöglich dieselbe Sache seyn, muß jener Körper von dieser Säure sich wesentlich unterscheiden. Aus dem vorhin erwähnten Verhalten beider letztgenannten Materien zu einander begreift sich jetzt auch leicht, warum in atmosphärischer Luft, der etwas salpetrichtsaurer Dampf beigemengt ist, kein freies Ozon auftreten kann und kein Leuchten des Phosphors stattfindet. Selbst in dem Fall, wo letzterer Körper auch bei Anwesenheit von salpetrichter Säure aus der atmosphärischen Luft Ozon zu entbinden vermöchte, müßte dieses im Augenblick seiner Entbindung wieder gebunden werden; und wenn das Leuchten des Phosphors in der Luft wesentlich durch dessen Ozonisation bedingt [525] würde, wie ich dieß anderwärts wahrscheinlich zu machen gesucht habe, so sieht man leicht ein, warum dieser Körper dunkel bleibt in einem Gemenge von Stickstoff und Sauerstoff, das mit dem Dampf der salpetrichten Säure versetzt ist.

Die salpetrichte Säure hat mit dem Ozon, Chlor und Brom die Eigenschaft gemein, die Pflanzenfarben zu zerstören; es unterscheidet sich jedoch jene Säure von den letztgenannten Körpern und namentlich auch vom Ozon dadurch, daß ihr Dampf eine vollständige Bleichung des blauen Lackmuspapiers nur langsam zu Stande bringt, und dieß niemals thut, ohne vorher den blauen Pflanzenstoff zu röthen, während das Ozon ungleich schneller bleicht und das Lackmuspapier nie röthet.

In eine Flasche ließ ich so lange Dampf von salpetrichter Säure treten, bis dieser den Raum des Gefäßes tief braunroth gefärbt hatte; in diese Atmosphäre brachte ich dann einige Streifen befeuchteten Lackmuspapiers und verschloß die Flasche luftdicht. Augenblicklich wurden natürlich diese Streifen roth gefärbt; es mußten aber dieselben Tage lang in dem Gefäße verweilen, ehe sie vollständig ausgebleicht erschienen. Daß diese Papierstreifen nach erfolgtem Bleichen stark sauer schmeckten und blaues Lackmuspapier rötheten, bedarf wohl kaum der ausdrücklichen Erwähnung.

In eine andere Flasche führte ich so viel dampfförmige salpetrichte Säure ein, als nöthig war, um deren Anwesenheit eben noch an der röthlichgelben Färbung erkennen zu können. Diese Atmosphäre röthete noch ziemlich stark und ebenfalls beinahe augenblicklich das in ihr befindliche Lackmuspapier, sie war aber nicht im Stande letzteres zu bleichen.

Enthielt eine Flasche so wenig des salpetrichtsauren Dampfes, daß dieser nicht mehr gesehen, wohl aber noch durch den Geruch erkannt werden konnte, so wurde ein in solche Luft gebrachter Streifen Lackmuspapiers immer [526] noch merklich geröthet, von Bleichung war aber keine Rede mehr, wie lange man ihn auch im verschlossenen Gefäße hängen lassen mochte.

Bringt man befeuchtetes blaues Lackmuspapier in eine Flasche, deren Luft möglichst stark mit Ozon beladen ist, und in welcher der Jodkaliumkleister beinahe augenblicklich schwarzblau gefärbt wird, so erscheint dasselbe schon nach einer Viertelstunde vollkommen weiß, ohne auch nur den leisesten Stich in’s Gelbliche zu haben, welchen, nach meinen Erfahrungen, das durch den Dampf der salpetrichten Säure gebleichte Papier immer besitzt. Während sich nun das blaue Lackmuspapier in einer Ozonatmosphäre bleicht, zeigt dasselbe nicht die geringste Röthung, sondern geht durch immer heller werdende Schattirungen von Blau in reines Weiß über. Auch ist das durch Ozon gebleichte Papier vollkommen frei von jeder Spur von Säure, ist ganz und gar süß.

Die verschiedene Art nun, in der das Ozon und die salpetrichte Säure das Lackmuspapier bleichen, liefert einen neuen Beweis für die Verschiedenheit beider Materien, und zeigt zur Genüge, daß das Ozon ein eigenthümlicher Körper ist.

Gießt man in eine Flasche, die eine so kräftige Ozonatmosphäre enthält, daß sie den Jodkaliumkleister augenblicklich schwarzblau färbt, eine kleine Menge schwefelsaurer Eisenoxydullösung, so wird diese beim Schütteln nicht im Mindesten gebräunt, und schlägt sich aus ihr ein weißer Körper nieder.

Bringt man die gleiche Eisensalzlösung in eine Flasche, die so viel salpetrichtsauren Dampf enthält, daß man denselben deutlich riecht, so nimmt die besagte Lösung eine schon merklich braune Färbung an, es bildet sich aber, wie wohl bekannt, kein Niederschlag. Auch dieser Unterschied, der zwischen dem Verhalten des Ozons und der salpetrichten Säure gegen die Lösung des schwefelsauren Eisenoxyduls stattfindet, spricht für die Eigenthümlichkeit meines Ozons.

[527] Voranstehende Angaben sollten nun nach meinem Dafürhalten hinreichen, um es außer Zweifel zu stellen, daß die Vermuthung: es möchten das Ozon und die salpetrichte Säure einerlei Materie seyn, ohne allen Grund ist. Es muß, meinen Versuchen zufolge, das Ozon als ein eigenthümlicher Körper betrachtet werden.

Bevor ich diese Arbeit schließe, sey es mir gestattet noch einige Bemerkungen über das Ozon zu machen, wie auch über die Hypothese, welche ich über die Natur dieses Körpers aufgestellt habe.

Da sich immer Stickstoff und Sauerstoff da vorfindet, wo Ozon zum Vorschein kommt, so muß die Vermuthung ganz nahe liegen: es könnte dieser Körper eine Verbindung der beiden erstgenannten Stoffe seyn. Indem es aber eine erwiesene Sache zu seyn scheint, daß das Ozon mit keiner der fünf bekannten Oxydationsstufen des Stickstoffs übereinstimmt, von jeder derselben auf das Bestimmteste sich unterscheidet, so muß man bei der Hypothese, daß das fragliche Ozon eine sauerstoffhaltige Stickstoffverbindung sey, annehmen: es enthalte diese letztere entweder mehr Sauerstoff als die Salpetersäure, oder weniger als das Stickstoffprotoxyd; oder es muß angenommen werden, daß das Ozon irgend eine Oxydationsstufe des Stickstoffs sey, zwischen der Salpetersäure und dem Protoxyd liegend. Daß das Ozon keine Oxydationsstufe ist, höher als diejenige, welche wir in der Salpetersäure haben, scheint aus dem Umstande hervorzugehen, daß das Ozon keinen sauren Charakter besitzt; denn das Lackmuspapier, wie schon bemerkt worden, wird nicht im Mindesten geröthet, weder in einer Ozonatmosphäre, noch in destillirtem Wasser, welches mit großen Quantitäten ozonhaltiger Luft geschüttelt worden. Nun giebt es meines Wissens kein einziges Beispiel in der ganzen Chemie davon, daß die höhere Oxydationsstufe eines Radicals eine nicht saure Verbindung bildet, wenn niedrigere Oxydationsgrade desselben Radicals Säuren sind. Die sauerstoffhaltigen Stickstoffverbindungen selbst [528] zeigen dieß in genügender Weise, wie auch die Oxydationsstufen des Chlors, des Phosphors, des Schwefels u. s. w. Die salpetrichte Säure, die Untersalpetersäure, die Salpetersäure enthielten, nun aber der fraglichen Hypothese zufolge weniger Sauerstoff als der Körper, den ich Ozon nenne, und dieses wäre dennoch, der allgemeinen Regel entgegen, eine nichtsaure Verbindung. Nehmen wir aber an, wir hätten in dem Ozon eine Ausnahme von der Regel, so müßten wir die eigenthümlichen, sowohl chemischen als volta’schen Wirkungen dieses Körpers einen gewissen Gehalt an Sauerstoff zuschreiben, der sich unter gegebenen Umständen, z. B. bei der Berührung des Ozons mit leicht oxydirbaren Materien aus seiner Verbindung abtrennte, um sich mit diesen zu vereinigen. Da nun aber z. B. beim Bleichen des blauen Lackmuspapiers durch Ozon nicht eine Spur von Säure gebildet wird, auch unter andern Umständen, wobei das Ozon verschwindet, keine der bekannten Säuren des Stickstoffs auftritt, so müßte man annehmen, daß die höchste Oxydationsstufe dieses Radicals, das Ozon nämlich, entweder zu Stickstoffprotoxyd, was ich übrigens noch nicht habe finden können, oder gar zu Stickstoff reducirt würde. Eine derartige Zersetzung wäre aber eine Ausnahme, welche durch Gründe der Analogie nur wenig Unterstützung fände.

Was nun die Hypothese betrifft, nach welcher das Ozon eine Oxydationsstufe des Stickstoffs wäre, niedriger als diejenige, welche wir im Stickstoffprotoxyd haben, so scheint mir dieselbe noch unzulässiger als die eben besprochene zu seyn; denn aus einer solchen Voraussetzung würde folgen, daß der Sauerstoff, enthalten in der niedrigsten Oxydationsstufe des Stickstoffs, in chemischer Hinsicht viel lockerer gebunden wäre, als es der Sauerstoff in den zunächst liegenden Oxydationsgraden, z. B. im Stickstoffprotoxyd und Deutoxyd, ja selbst in den Säuren des Stickstoffs ist. Ein derartiges Verhalten [529] würde aber wieder eine große Ausnahme von der allgemeinen Regel bilden.

Betreffend die Annahme, daß das Ozon eine Verbindung des Stickstoffs mit dem Sauerstoff sey, hinsichtlich ihrer stöchiometrischen Zusammensetzung zwischen Stickstoffprotoxyd und Salpetersäure liegen, so erscheint auch diese Hypothese nicht sehr annehmbar, wenn wir die einfache Gesetzmäßigkeit in Betracht ziehen, nach welcher die bekannten Verbindungen des Stickstoffs mit dem Sauerstoff gebildet sind. Es verhalten sich die Sauerstoffmengen dieser Verbindungen zu einander wie die Zahlen 1, 2, 3, 4, 5; soll es nun eine Oxydationsstufe des Stickstoffs geben, deren Sauerstoffgehalt kein Multiplum nach einer ganzen Zahl wäre von demjenigen des Stickstoffoxyduls. Möglich mag ein solches Verhältniß seyn, ein wahrscheinliches ist es aber wohl nicht.

Oder giebt es vielleicht eine Oxydationsstufe des Stickstoffs, die mit einer seiner bekannten Sauerstoffverbindungen isomer ist, und besitzen wir wohl in dem Ozon jene Oxydationsstufe? Ziehen wir die Eigenschaften in Betracht, welche wir bis jetzt an letztgenanntem Körper kennen gelernt haben, so können wir kaum eine solche Ansicht über die Natur des Ozons hegen; jedenfalls müßte es uns äußerst schwer fallen, mit dieser Hypothese alle die Thatsachen in Einklang zu bringen, welche sich auf die fragliche Materie beziehen; wir müßten, um eine solche Uebereinstimmung zu erhalten, Hypothese auf Hypothese häufen.

Alle diese Gründe zusammengenommen, wie auch die große Analogie, welche in so vielen und wesentlichen Beziehungen zwischen dem Chlor und dem Ozon[WS 2] besteht, bestimmen mich, der von mir aufgestellten Hypothese vor allen übrigen immer noch den Vorzug zu geben, das Ozon als einen, in mannichfaltiger Hinsicht dem Chlor ähnlichen Körper, und als einen Bestandtheil des Stickstoffs anzusehen.

[530] Ich will indessen diese Betrachtungsweise für nichts anderes angesehen wissen, als für das, was sie wirklich ist, für eine Hypothese nämlich, in der Absicht aufgestellt, Zusammenhang in die von mir über das Ozon ermittelten Thatsachen zu bringen.

Die Frage über die Natur des Ozons und dessen Beziehungen zum Stickstoff kann, wie sich dieß von selbst versteht, erst dann mit Sicherheit entschieden werden, wenn wir einmal jenen Körper im isolirten Zustande besitzen. Nach diesem Ziele, das, wie es scheint, nicht so ganz leicht zu erreichen ist, sind alle meine jetzigen Bemühungen gerichtet; und ich hoffe auch, daß dieselben nicht vergeblich seyn werden.

Basel, den 18. November 1844.

  1. Siehe mein neulich in der Schweighäuser’schen Buchhandlung erschienenes Werkchen: „Ueber die Erzeugung des Ozons auf chemischem Wege.“[WS 1]
  2. Mit Ozon geschwängerte atmosphärische Luft ließ man durch einen Woulf’schen Apparat hindurchgehen, der aus einer Anzahl von Flaschen zusammengesetzt war, die destillirtes Wasser enthielten, und doch zeigte diese Luft noch den ihr eigenthümlichen elektrischen Geruch, und färbte den Jodkaliumkleister blau, nachdem sie das Wasser durchströmt hatte, während salpetrichtsauren Dampf enthaltende Luft, auf dieselbe Weise behandelt, ihren Geruch und ihre Wirkung auf den Jodkaliumkleister verlor.
  3. Ich verstehe darunter den rothen Dampf, der beim Zusammentreffen des Salpetergases mit atmosphärischer Luft entsteht.

Anmerkungen (Wikisource)

  1. Basel 1844 MDZ München
  2. Vorlage: Czon