Titel: | Neues Verfahren der Sodabereitung; von A. Beringer. |
Autor: | August Beringer |
Fundstelle: | Band 104, Jahrgang 1847, Nr. LXIII., S. 287 |
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LXIII.
Neues Verfahren der Sodabereitung; von A. Beringer.
Beringer, über Sodabereitung.
Die Chemie hat in neuerer Zeit eine der Tendenz unseres Zeitalters geradezu
entgegengesetzte Richtung genommen. Während diese eine rein materielle geworden,
haben sich die Jünger der Chemie vornehmlich solchen Untersuchungen zugewendet, die
einen Beitrag zur Geschichte der Theorien liefern. Seit der Vervollkommnung der
Apparate zur Ausführung organischer Analysen ist wenig oder nichts von Seite der
Wissenschaft geschehen, was für die Technik oder das Fabrikwesen von Nutzen gewesen.
Die Entdeckung des künstlichen Ultramarins steht noch heute so ziemlich vereinzelt
da, und auch dieser Zweig der Fabrication harrt vergeblich auf eine Entwickelung
seiner Principien. Es ist keineswegs zu tadeln daß, nachdem das Gebiet der
anorganischen Chemie so gut wie ausgebeutet schien, die Kräfte der Chemiker sich dem
Studium der organischen zuwandten, denn in der Natur des menschlichen Geistes liegt
ein Streben das Geheimnißvolle zu ergründen. Der Lebensproceß der Pflanzen und
Thiere war damals noch in großes Dunkel gehüllt, und es sah jeder, der sich mit
Fleiß und Ausdauer an die Lösung dieser Fragen wagte, zum voraus den Lohn für seine
Mühe. Allein nachdem hierin der Anfang gemacht, und durch die Wichtigkeit der
Entdeckungen viele für das Studium der Naturwissenschaften gewonnen wurden, trat
auch bald ein anderes Streben an die Stelle der Wißbegierde, das nach Berühmtheit. Man muß es in der
That aufs tiefste bedauern, daß so viele Kräfte auf rein theoretische Untersuchungen
verwendet werden, auf Arbeiten, die voraussichtlich nur für das Gesetz der Typen
oder das der ein- oder mehrbasischen Säuren von Werth seyn können, während
wir doch über eine Menge von anorganischen und organischen Verbindungen so gut wie
nichts wissen. Um Beispiele für letztere anzuführen, brauche ich nur auf das
vortreffliche Werk von Persoz
„Traité de l'impression des
tissus“ zu verweisen, wo der Verfasser fast von jedem Farbstoff
sagen muß: „l'histoire chimique de la – est
encore à faire.“
Ist es denn so uninteressant, die Farbstoffe der Cochenille, des Fernambuks, des
Krapps u.s.w. zu studiren? oder sind hiezu durchaus praktische Kenntnisse
nothwendig? – Ich gebe gerne zu, daß eine solche Arbeit in den Händen eines
Chevreul, Persoz oder Runge von mehr Erfolg gekrönt seyn wird als in denen eines bloßen
Gelehrten; allein man verlangt ja nicht von Gelehrten, daß sie ihre Entdeckungen
anzuwenden verstehen, die Fabrikanten werden schon dafür sorgen, daß sie nicht
nutzlos gemacht sind.
Wie es aber in der organischen Welt noch viele für die Technik wichtige Stoffe gibt,
die bis jetzt vergeblich einer sorgfältigen Untersuchung entgegen sehen, so gibt es
auch merkwürdig genug anorganische Verbindungen, die ihrem Wesen nach noch
unergründet sind, oder über die man wenigstens vor Kurzem noch im Ungewissen war.
Ich habe schon im Eingang des künstlichen Ultramarins erwähnt und füge jetzt den
Proceß der Sodabildung hinzu. Erst vor wenigen Monaten
ist es durch Unger
S. 50 in diesem Bande des polytechn. Journals. experimentell erwiesen worden, daß die Bildung der Soda auf einer Umwandlung
des kohlensauren Kalks in CaS + 3CaO beruhe. Bis dahin deutete fast jeder die Aetiologie des Sodaprocesses
nach seinem Gutdünken.
Berzelius nimmt an (s. dessen Lehrbuch der Chemie, 5te
Aufl.), daß die Kohlensäure des kohlensauren Natrons von der Kohle und dem
Sauerstoff der Schwefelsäure herstamme, während der durch gemeinschaftliche
Einwirkung der Hitze und der Kohle von seinem Sauerstoff und der Kohlensäure
befreite Kalk sich mit dem Schwefel zu schwerlöslichem Schwefelcalcium verbinde. Schubarth theilt diese Ansicht (man vergl. dessen
Handbuch der technischen Chemie), indem er hinzufügt, man dürfe zum Ausziehen der
rohen Soda kein heißes Wasser anwenden, weil sonst das kohlensaure Natron und
Schwefelcalcium sich in Schwefelnatrium und kohlensauren Kalk zersetzen. Von einem
Calciumoxysulfurid sagen also beide nichts, obwohl die Erfahrung, daß zu einem guten
Gelingen der Operation mehr Kalk als dem Einfach-Schwefelcalcium entspricht,
nöthig ist, vornweg darauf hindeutet. Dumas betrachtet,
auf den Umstand gestützt, daß dieses plus von Kalk
nahezu 2 Aequivalente auf 1 Aequivalent Schwefelcalcium ausmacht, es ohne weiteres
für gewiß, daß der Rückstand ein Oxysulfurid von 2 Aequiv. Calciumoxyd enthalte, und
erklärt also die Entstehung der Soda auf die Weise, daß sich zuerst aus dem
schwefelsauren Natron und der Kohle Schwefelnatrium bilde, und daß dieses sich im
Moment der Entstehung mit dem kohlensauren Kalk umsetze in kohlensaures Natron und
Schwefelcalcium. Da aber dieses letztere in Wasser löslich und beim Auslaugen sich
mit dem kohlensauren Natron wieder umsetze, in kohlensauren Kalk und
Schwefelnatrium, so müsse ein weiterer Antheil von Kalk vorhanden seyn, welcher sich
mit dem Schwefelcalcium verbinde, zu einem unlöslichen Oxysulfurid. Liebig endlich hält es für wahrscheinlich, daß sich im
Anfang der Schmelzung Aetznatron und Doppelt-Schwefelnatrium bilde, und daß das
letztere sich später mit dem kohlensauren Kalk umsetze etc.
So waren die Ansichten der verschiedenen Chemiker über einen der wichtigsten
Fabricationszweige. Obwohl die Frage, welche von den dreien die richtige, mit ein
paar Versuchen entschieden gewesen wäre, so brauchte es doch mehr als 30 Jahre, bis
diese gemacht wurden. Kein Wunder in der That, wenn wir noch im Ungewissen sind, ob
der Krapp 1, 2, 3 oder 5 Farbstoffe enthält, denn zu einer solchen Untersuchung
gehört die Geduld eines Chevreul und nicht die
Oberflächlichkeit eines Preißer.
Durch Unger ist also der wahre Verlauf der Sodabildung ein
für allemal festgestellt, und es kann nicht meine Absicht seyn, seine und die
Ansichten von Klemm, der schon früher zu denselben
Resultaten gelangte, weiter auszuführen. Ich wollte dagegen nach dieser Einleitung
zeigen, daß die Soda außer den bekannten Verfahrungsweisen noch auf eine andere
Weise hergestellt und daß diese Methode auf den ersten Anblick eine wirklich
praktische genannt werden kann. Es gibt zwar viele Wege, auf denen man zur Erzeugung
einer chemischen Verbindung gelangen kann, aber dem Sprüchwort „der
kürzeste ist der beste“ huldigen gar wenige von denen, die hiezu
Vorschläge machen. Welche Menge von Vorschriften existiren z.B. zur Bereitung von
Bremerblau und Schweinfurtergrün? kann wohl ein Fabrikant hienach arbeiten? Wer keinen Begriff
hat vom Fabrikwesen, thut besser daran, mit solchen Recepten zu Hause zu bleiben,
denn in der Regel macht er sich nur lächerlich damit.
Ich sehe also ab von all den Methoden mit Bleiglätte, mit Potasche u.s.w., und halte
mich vorläufig an die Zersetzung des Schwefelnatriums durch Kohlensäure.
Es ist jedem bekannt, daß die Schwefelalkalien bei Gegenwart von Wasser durch
Kohlensäure zersetzt werden, und es hat schon vor langer Zeit ein Fabrikant in
Puteau bei Paris dieses Verhalten in Anwendung gebracht. Wie uns das Dictionnaire technologique berichtet, ist er dabei zu
Grunde gegangen. Auf eine ähnliche Weise verfährt John Wilson (s. polyt. Journal Bd. LXXXVIII
S. 58), indem er eine Lösung von Schwefelnatrium mit
doppelt-kohlensaurem Natron kocht. Der eine stellt also durch Einleiten von
Kohlensäure in Schwefelnatriumlösung, der andere in einfach-kohlensaures
Natron sein Product her; es ist aber bekannt, welche Hindernisse der Druck einer
hohen Flüssigkeitssäule dem Eindringen von Gasarten entgegensetzt (das kohlensaure
Natron braucht allerdings nicht gelöst zu seyn, ist es aber wohlgethan, ein Präparat
herzustellen, um mit Hülfe dessen wieder dasselbe zu erzeugen?) und ebenso wie
schwer es hält, eine Lösung von Schwefelnatrium durch Kohlensäure vollständig zu
zersetzen (1 Atom ist jedenfalls nicht hinreichend). Diese beiden Uebelstände zu
beseitigen, war der Zweck meiner Versuche. Ursprünglich war mein Augenmerk nur auf
die Zugutmachung der Mutterlauge gerichtet, und erst in der Folge wollte es mir
dünken, als könnte mein Verfahren auf die Sodafabrication von vornherein Anwendung
finden.
Die Mutterlaugen spielen in manchen Fabriken noch eine große Rolle, und wenn gleich
die gut eingerichteten nichts oder wenig damit zu schaffen haben, so ist doch ein
einfaches Verfahren, sie in Soda umzuwandeln, von großem Werth. Die einen verwandeln
sie durch Eindampfen und Glühen mit Kohlenstaub in Soda, andere durch Erhitzen mit
Sägespänen (Liebig), und wieder andere glühen sie mit
Chilisalpeter, um das Schwefelnatrium in schwefelsaures Natron zurückzuführen (s.
Brown in diesem Journal
Bd. XCVIII S. 69).
Die zweite Methode ist wohl die beste, wiewohl am wenigsten bekannte, dagegen kann
die erste mit einer kleinen Abänderung vervollkommnet werden
und diese Vervollkommnung ist es, was das Wesen meiner Entdeckung
ausmacht.
Schon vor längerer Zeit habe ich darauf aufmerksam gemacht, daß der Wasserdampf einer
viel ausgedehnteren Anwendung fähig, und daß er namentlich da von großem Nutzen ist,
wo es sich um die Zersetzung eines Chlor-, Brom-, Jod- und
Schwefelmetalls handelt. Die Kohlensäure kann nur dann das Schwefelnatrium
zersetzen, wenn Wasser zugegen; es kann also auch beim Glühen der Sodarückstände mit
Kohlenpulver nur so lange Schwefelwasserstoff entweichen, als ein Vorrath von Wasser
oder den Elementen des Wassers (in der Kohle) vorhanden ist. Der Wasserdampf ist
aber, ferner auch nützlich zur Bildung von Kohlensäure. Soll diese durch Verbrennen
der Kohle auf Kosten der Luft sich bilden, so kann zu gleicher Zeit sich auch das
Schwefelnatrium zu schwefelsaurem Natron oxydiren, und wir haben am Ende dasselbe,
was wir bei Behandlung mit Chili-Salpeter gewinnen. Freilich wird das
Schwefelnatrium auch durch Glühen in Wasserdampf in schwefelsaures Salz verwandelt
(nach Regnault), allein nach unserer Beobachtung tritt
dieser Fall nur dann ein, wenn die Temperatur nicht richtig geleitet wird. Daß von
dieser sehr viel abhängt, ist gewiß, denn bei starker Glühhitze wird die Kohle durch
Wasser nicht in Kohlensäure verwandelt, sondern in Kohlenoxyd und Wasserstoffgas,
während überdieß auch das kohlensaure Natron zerlegt wird in Kohlensäure und Natron
(Gay-Lussac). Es ist also unsere Idee
folgende: man glühe die eingedampften Mutterlangen mit Kohle unter Zutritt von
Wasserdampf, oder man erhitze von vornherein das schwefelsaure Natron mit einem
Ueberschuß von Kohle, bis es zu Schwefelnatrium reducirt, und leite dann Wasserdampf
zu, wodurch sich aus der vorhandenen Kohle Kohlensäure bildet, welche im Moment der
Entstehung das Schwefelnatrium zerlegt in Schwefelwasserstoff und kohlensaures
Natron.
Die Bildung von Kohlensäure geht zwar etwas langsam, so daß ich nicht glaube, die
Sodafabrication werde sich im Ganzen auf diese Weise betreiben lassen, allein bei
Verarbeitung der Mutterlaugen währt es keineswegs zu lange. Wie dem auch sey, der
Proceß läßt sich beschleunigen, wenn man fertige
Kohlensäure zuleitet, und es ist meiner Ansicht nach ein solches Verfahren immer
noch viel besser als die Einleitung von Kohlensäure in das gelöste Schwefelnatrium
oder das Kochen desselben mit doppelt-kohlensaurem Natron. Man hört so oft
davon, daß sich Kohlensäure sehr leicht im Großen darstellen lasse, und es werden
daher Andere schon Mittel und Wege finden, sie billig zuzuführen. Ich für meinen
Theil gestehe offen, daß mir außer der Kohlensäurequelle der Kalköfen keine bekannt
ist, die für chemische Fabriken umsonst benützt werden könnte, denn Mineralquellen
gibt es nicht überall, und Bierbrauereien und Branntweinbrennereien sind in der Regel nicht damit
verbunden. Man kann sich welche aus kohlensaurem Kalk und Salzsäure entwickeln, oder
durch Verbrennen von Kohlen in einem Luftstrom, allein es entsteht hiebei die Frage,
ob es nicht zweckmäßiger, den Kalk dem schwefelsauren Natron zuzusetzen, als
Hunderte von Centnern Säure darauf zu gießen. Ich würde nicht daran denken, mein
Verfahren für praktisch zu halten, wenn es nicht eben durch die Verbindung mit einem
Kalkofen möglich wäre, die Kohlensäure umsonst zu gewinnen. Die Sodafabriken sind an
vielen Orten zugleich Chlorkalkfabriken. Ist es nun nicht möglich, daß sich beim
Brennen des Kalks die Kohlensäure ableiten und über das glühende Gemenge von
Schwefelnatrium und Kohle führen läßt? Die Herstellung der Soda ohne Kalkzusatz
hätte dann den Vorzug vor dem Verfahren Leblanc's, daß man weniger Material
zu erschöpfen hätte, sowie das kleinere Volumen den Zeitverlust ausgleichen würde,
den man durch die längere Behandlung im Ofen erlitten. Ob die Behauptung, daß man in
der Praxis nur 50–55 Theile statt 75 Soda bekommt (s. Knapp's Lehrbuch der chemischen Technologie)
gegründet ist, weiß ich nicht; wäre sie wahr, so könnte der Verlust nur dadurch
entstehen, daß das Calciumoxysulfurid Alkali zurückbehielte, und in diesem Fall wäre
ein Weglassen des Kalks von weiterem Nutzen. – Auf die Verwendung des
Schwefelwasserstoffs lege ich keinen Werth. Man hat zwar in neuerer Zeit viel
darüber geschrieben, wie man aus den Sodarückständen den Schwefel wieder frei machen
und den Schwefelwasserstoff in den Bleikammern verwerthen könnte, allein ich weiß
nicht, ob irgendwo eine solche Einrichtung getroffen worden. Die Fabrication von
Soda gehört nicht in mein Bereich, ich überlasse daher Andern die Prüfung meiner
Erfahrungen, und wenn sie einen Nutzen daraus ziehen können, so bin ich für meine
Mühe reichlich belohnt. Ich weiß sehr wohl, daß beim Vergleich von zwei
Verfahrungsweisen sehr viele Umstände in Betracht kommen, und daß oft die einfachste
einer umständlicheren weichen muß, weil man im Großen keine tauglichen Apparate
construiren kann; allein ich bilde mir auch nicht ein, daß meine Methode einen
Vorzug vor der Leblanc'schen hat, und wiederhole daher
ausdrücklich, daß sie nur für die Mutterlaugen berechnet ist. Wollte man sie für die
Darstellung der Soda überhaupt versuchen, so müßte folgender Vergleich angestellt
werden:
1) Wie verhalten sich die Kosten der Kohlensäure des Kalkes zu dem Preise der aus
Kohlen erzeugten?
2) Wie lange braucht es, um ein bestimmtes Gewicht oder Volum schwefelsauren Natrons
nach der Leblanc'schen Methode umzuwandeln, und wie lange dauert die
Zersetzung der gleichen Gewichtsmenge mit Kohle und Wasserdampf? – kann, wenn
letztere doppelt so viel Zeit erfordert, des geringern Volums wegen vielleicht die
doppelte Menge Glaubersalz in Soda verwandelt werden? und ist die Verwandlung
vollständig?
3) Wenn ohne Zufuhr von fertig gebildeter Kohlensäure die Umwandlung des
Schwefelnatriums zu langsam geht, kann wohl durch eine Verbindung mit einem Kalkofen
dieser Nachtheil ausgeglichen werden? – seit einigen Jahren wird in den
meisten größeren Sodafabriken die Salzsäure zu Chlorkalk verwendet, und es fragt
sich nur, steht der Verbrauch von Kalk in einem geeigneten Verhältniß zu dem der
Kohlensäure? letzterer ist ohne Zweifel größer, allein die Kohle soll ja auch nicht
alle davon herstammen; wenn der Proceß dadurch beschleunigt wird, so ist schon genug
damit gewonnen.
4) Wird bei Weglassung des Kalks eine größere Ausbeute an Soda gewonnen, als nach dem
gebräuchlichen Verfahren? und liefert die fertige Masse sogleich eine klare Lauge?
– letzteres war bei meinen Versuchen immer der Fall, über ersteres kann ich
wie erwähnt nichts sagen, weil ich kein Sodafabrikant bin.
Die Dauer der Oefen wird sich wohl bei dem einen wie bei dem andern Verfahren gleich
bleiben, denn wenn ich auch annehme, daß bei Weglassung des Kalks im Anfang
Aetznatron und Doppelt-Schwefelnatrium entsteht, so haben wir ja bei der
andern Methode denselben Fall, was uns beweist, daß die gegenseitige Zersetzung von
Schwefelnatrium und kohlensaurem Kalk nicht gleichen Schritt hält mit der Bildung
des erstern.
Soweit meine Ansichten über die Bildung der Soda auf dem gewöhnlichen und auf einem
bis jetzt unbekannten Wege. Fabrikanten werden, denke ich den Wunsch mit mir
theilen, daß die vielen Räthsel von denen ich sprach, bald gelöst werden. Der
Nutzen, der ihnen aus wissenschaftlichen Untersuchungen entspringt, ist zwar klein,
insofern in der Regel die Erfahrung längst das Beste gefunden, allein angenehm ist
es immer, wenn man auch weiß, warum man so und nicht
anders verfährt. Die Gelehrten selbst haben ja doch nichts von Fabrikanten zu
erwarten, denn wie natürlich, behält jeder seine Erfahrungen für sich, er sey denn
ein Engländer, der mit der Patentnahme sein Verfahren veröffentlicht.