Fünfte Vorlesung.

Die atmosphärische Luft, eine Mischung aus Sauerstoff und Stickstoff. Eigenschaften des Stickstoffs. Quantitative Zusammensetzung der Luft. Das Wägen der Gase. Luftdruck. Elastizität der Luft. – Kohlensäure als Verbrennungsprodukt der Kerze. Erkennung der Kohlensäure. Ihr Vorkommen in der Natur. Darstellung und Eigenschaften der Kohlensäure.

Wir haben gesehen: beim Verbrennen einer Kerze gewinnen wir Wasser, und aus diesem Wasser können wir Wasserstoff und Sauerstoff darstellen. Der Wasserstoff, wißt Ihr, stammt von der Kerze her, und der Sauerstoff tritt aus der Luft hinzu. Da könnt Ihr nun mit Recht fragen: »Wie kommt’s denn aber, daß die Kerze nicht gleich gut in Luft und in Sauerstoff brennt?« Ihr erinnert Euch recht gut, wie ich ein brennendes Stückchen Kerze in Sauerstoff brachte (vergl. [Fig. 22], S. 126), daß da die Verbrennung eine ganz andere, nämlich viel lebhafter war, als in der atmosphärischen Luft. Nun, warum das? Diese Frage ist von der höchsten Wichtigkeit für uns, sie berührt ganz unmittelbar die Natur der atmosphärischen Luft, und ich werde mich bemühen, sie Euch verständlich zu beantworten.

Atmosphärische Luft.

Die lebhaftere Verbrennung der Körper im Sauerstoff kann uns als Erkennungsmittel dieses Gases dienen. Ihr habt gesehen, wie eine Kerze an der Luft und wie sie in Sauerstoff brennt; Ihr habt dasselbe beobachtet beim Phosphor und ebenso bei Eisenfeilspänen. Es gibt indes noch verschiedene andere Mittel für denselben Zweck, und um Eure Erfahrung und Eure Einsicht zu bereichern, werde ich Euch noch etliche vorführen. Hier habe ich ein Gefäß voll Sauerstoff; daß solcher darin ist, muß ich Euch freilich erst nachweisen: ich bringe einen schwach glimmenden Span hinein, und die Erfahrungen, die Ihr das vorige Mal gesammelt habt, lassen Euch den Erfolg mit Bestimmtheit voraussagen – seht her: durch diese lebhafte Verbrennung ist die Anwesenheit des Sauerstoffs unzweifelhaft nachgewiesen. Und nun eine andere und zwar sehr merkwürdige und nützliche Probe auf Sauerstoff. Da habe ich zwei Gefäße; beide sind mit Gasen gefüllt und zwischen ihnen befindet sich eine Platte, damit die Gase sich nicht berühren können. Die Platte nehme ich jetzt weg, und die beiden Gase kriechen nun förmlich ineinander. »Was geschieht denn da?« fragt Ihr; »Es findet ja keine Verbrennung statt, wie wir’s bei der Kerze gesehen haben!« Und dennoch sollt Ihr in dieser Verbindung des einen Gases mit dem anderen einen Beweis für die Gegenwart von Sauerstoff kennen lernen. Seht das schön rotbraun gefärbte Gas, welches auf diese Weise entstanden ist! Wir können das Experiment in derselben Weise auch mit gewöhnlicher Luft machen, wenn wir sie mit diesem Prüfgas[17] mischen. In diesem Gefäß hier ist nur Luft – dieselbe Luft wie die, in welcher die Kerze brannte – und diese Flasche enthält unser Prüfgas; ich lasse sie über Wasser zusammenkommen, und nun seht das Ergebnis: der Inhalt der Versuchsflasche fließt in das Gefäß über, welches nur Luft enthielt; wir beobachten genau denselben Vorgang, wie soeben beim Sauerstoff und schließen daraus wiederum, daß der Sauerstoff auch in der Luft vorhanden ist – ganz derselbe Sauerstoff, den wir schon aus dem von der Kerze entwickelten Wasser darstellten. Aber warum brennt denn nun die Kerze in der Luft doch nicht so gut wie in Sauerstoff? Nun, wir werden sogleich auf diesen Punkt kommen. Hier habe ich zwei Gläser; beide sind bis zu derselben Höhe mit Luftarten gefüllt, die ganz gleiches Aussehen haben, und in der Tat weiß ich augenblicklich nicht, welches von beiden Gefäßen Sauerstoff und welches atmosphärische Luft enthält – nur daß sie mit diesen Gasen sorgsam gefüllt wurden, weiß ich bestimmt. Indes, da habe ich ja unser Prüfgas von vorhin; das will ich auf beide Gefäße einwirken lassen, um zu sehen, ob sich an dem Braunwerden dieses Gases in den beiden anderen Gasen eine Verschiedenheit zeigt. Ich lasse das Gas also in eins der Gläser einfließen und sehe zu, was sich ereignet. Da seht, es wird sofort braun – also ist Sauerstoff darin! Nehmen wir nun das andere Gefäß vor. Ihr seht, das wird nicht so rasch und nicht so entschieden braun als das erste. Dabei zeigt sich aber noch folgender merkwürdige Umstand: Wenn ich diese beiden Gase mit Wasser gut durchschüttle, so nimmt das Wasser das braune Gas in sich auf, löst es, und wenn ich dann von neuem etwas Prüfgas hineinlasse, so daß abermals braunes Gas entsteht, und schüttle wieder, so wird es wiederum aufgelöst, und das kann ich so lange fortsetzen, als noch eine Spur Sauerstoff in dem Gefäß vorhanden ist.

Wenn ich das Prüfgas in die Luft bringe, so ist der Vorgang ein anderer. Zuerst entsteht auch hier das braune Gas; sobald ich dann Wasser hineinbringe, verschwindet das braune Gas, und ich kann so fort und fort von unserem Prüfgas mehr hinzufügen, bis ich zu einem Punkt komme, wo durch diesen eigentümlichen Körper, der die Luft und den Sauerstoff braun färbt, keine Bräunung mehr hervorgerufen wird. Woher kommt das? Ihr seht es im Augenblick: weil außer dem Sauerstoff noch etwas anderes in der Luft enthalten ist, was zuletzt übrig bleibt. Ich will noch ein wenig Luft in das Gefäß einlassen, und wenn dann wieder eine Bräunung erfolgt, so könnt Ihr daraus schließen, daß von dem braunfärbenden Gas noch etwas darin war, daß also auch nicht der Mangel desselben das Zurückbleiben jener Luftart bedingte.

Nunmehr werdet Ihr leichter imstande sein, das zu verstehen, was ich eigentlich zu sagen habe. Als ich Phosphor in einem Gefäß verbrannte[18], saht Ihr, als sich der aus Phosphor und dem Sauerstoff der Luft gebildete Rauch abgesetzt hatte, daß etwas aus der Luft in ziemlicher Menge unverbraucht übrig geblieben war – ganz so, wie hier das Prüfgas etwas unberührt zurückläßt; und wirklich ist es ein und dasselbe Gas, welchem dort der Phosphor wie hier das braunfärbende Gas nichts anhaben konnte, und dieses Etwas ist eben kein Sauerstoff, und doch ein Bestandteil der atmosphärischen Luft.

Stickstoff.

Da haben wir also ein Mittel gefunden, die Luft in die beiden Stoffe zu zerlegen, aus denen sie zusammengesetzt ist – in Sauerstoff, der die Kerze, den Phosphor und alles andere verbrennen macht, und in den andern Körper, der keine Verbrennung bewirkt, den Stickstoff, Nitrogen. Dieser andere Bestandteil ist in weit überwiegender Menge in der Luft enthalten. Bei seiner Prüfung werden wir ganz sonderbare Eigenschaften an ihm entdecken; es ist ein ganz merkwürdiger Körper, obwohl er Euch vielleicht ganz uninteressant vorkommt. In mancher Hinsicht mag er dies freilich scheinen, z. B. darin, daß er keine glänzenden Verbrennungserscheinungen bewirkt. Wie den Wasserstoff und den Sauerstoff, will ich auch ihn zunächst mit meinem Wachslicht prüfen. Da seht, er entzündet sich nicht, wie es der Wasserstoff tat, und er läßt den Wachsstock nicht fortbrennen, wie wir’s beim Sauerstoff sahen; ich mag’s anstellen, wie ich nur will, er tut weder dies noch jenes; er selbst fängt nicht Feuer, und den brennenden Wachsstock verlöscht er gar; jede Flamme löscht er aus, mag brennen, was da will; es gibt nicht einen Körper, der unter gewöhnlichen Umständen darin zu brennen vermag. Der Stickstoff riecht nicht, er schmeckt nicht, er löst sich nicht im Wasser, er ist weder sauer, noch alkalisch, er ist so völlig indifferent gegen alle unsere Sinne, wie es nur irgend etwas sein kann. Da möchtet Ihr vielleicht sagen: »Mit dem ist nichts – der ist unsrer Aufmerksamkeit gar nicht wert – was tut denn der in der Luft?« Doch halt! Laßt uns nur etwas genauer zusehen, ob wir an ihm nicht ganz wichtige und schöne Beobachtungen machen können. Nehmen wir einmal an, die Luft bestände aus lauter Sauerstoff, statt aus einer Mischung von Stickstoff mit Sauerstoff – was würde da aus uns werden? Ihr wißt, daß ein glühendes Stück Eisen in einem Gefäß mit reinem Sauerstoff vollständig verbrennt; nun seht den eisernen Rost auf dem Herd im Feuer – wo würde er bleiben, wenn die Luft nur aus Sauerstoff bestände! Der Rost würde fast ebenso schnell verbrennen als die Kohlen; denn auch das Eisen des Rostes hat große Neigung zum Verbrennen, d. h. es hat eine sehr bedeutende Verwandtschaft zum Sauerstoff. Das Feuer in einer Lokomotive würde ein Feuer mitten in einem Holzmagazin sein, wenn die atmosphärische Luft aus lauter Sauerstoff bestände. Der Stickstoff aber bändigt das Feuer, macht es uns dienstbar, und außerdem nimmt er die andern Verbrennungsprodukte mit sich fort, wie Ihr sie auch bei der Kerze habt aufsteigen sehen, zerstreut sie in der weiten Atmosphäre und leitet sie an Stellen hin, wo sie einem andern herrlichen Zwecke zum Wohle des Menschen dienen, nämlich zur Unterhaltung der Vegetation. Und so seht Ihr, daß dieser Stickstoff, den Ihr anfänglich für so uninteressant hieltet, uns ganz wunderbare Dienste leistet.

Der Stickstoff ist in seinem gewöhnlichen Zustand ein völlig indifferentes Element; auch die stärkste elektrische Kraft veranlaßt ihn kaum, und jedenfalls nur in sehr geringem Grade, eine direkte Verbindung mit dem anderen Bestandteil der Luft, mit dem Sauerstoff, oder mit irgend einem andern Körper einzugehen; er ist ganz und gar indifferent, und ich möchte ihn deshalb einen Sicherheitsstoff nennen.

Bevor wir indes in unserer Betrachtung fortfahren, muß ich von der atmosphärischen Luft selbst noch einiges sagen. Ich will hier die Zusammensetzung von 100 Teilen Luft anschreiben:

	Raumteile.	Gewichtsteile.
Sauerstoff	21	23
Stickstoff	79	77
	100	100

Das ist genau das Verhältnis des Sauerstoffs und des Stickstoffs in der atmosphärischen Luft, wie es uns die Analyse ergibt; wir finden, daß 5 Raumteile atmosphärischer Luft ungefähr 4 Raumteile Stickstoff auf 1 Raumteil Sauerstoff enthalten. Eine so überwiegende Menge Stickstoff ist also erforderlich, um den Sauerstoff so weit in seiner Wirkung zu mäßigen, daß unsere Kerze ordentlich brennt, und ferner die Luft in einen solchen Zustand zu versetzen, daß unsere Lungen ruhig und gesund darin atmen können. Denn beides, unser Atmen sowohl wie das Brennen der Kerze oder der Feuerung im Ofen, hängt gleichmäßig von diesem richtigen Mischungsverhältnis des Sauerstoffs und des Stickstoffs in der Luft ab.

Nun muß ich Euch aber auch das Gewicht dieser Gase selbst angeben. Es wiegt:

1 Kubikmeter (1000 Liter) Stickstoff	1256 Gramm.
1 Kubikmeter (1000 Liter) Sauerstoff	1430 Gramm.
1 Kubikmeter (1000 Liter) atmosph. Luft	1293 Gramm.

Fig. 25.

Das Wägen der Gase.

Ich habe schon mehrmals die Frage von Euch gehört und mich gefreut, daß Ihr sie tatet: »Wie wägt man Gase?« Ich will es Euch zeigen. Es ist ganz einfach und leicht. Hier habe ich eine Wage und hier eine kupferne Flasche; diese ist so dünn und leicht als möglich gemacht, doch so, daß sie noch fest und stark ist, zugleich vollkommen luftdicht und auf der Drehbank sauber abgedreht. Sie ist mit einem Hahn versehen, den man leicht schließen und öffnen kann; jetzt steht er offen, läßt also die Luft frei in die Flasche eintreten. Hier nun habe ich meine feine, sehr empfindliche Wage, und ich denke, die Flasche in ihrem gegenwärtigen Zustande wird gerade von dem Gewicht gehalten werden, das auf der anderen Schale liegt. Ferner habe ich hier eine Pumpe, mittelst welcher wir Luft in die kupferne Flasche pressen können, und zwar wollen wir eine gewisse Anzahl von Raumteilen Luft hineinpressen, denen der Stiefel der Pumpe als Maß dient. Wir wollen jetzt gleich zwanzig solcher Raumteile in die Flasche hineinpumpen. – So! – Nun schließen wir den Hahn fest und bringen die Flasche auf die Wage. Seht, wie sie sinkt! Sie ist jetzt bedeutend schwerer geworden. Wodurch? Nun, durch die Luft, die wir mit der Pumpe hineingepreßt haben. Es ist nichts als Luft darin, die Luft darin nimmt auch keinen größeren Raum ein, aber wir haben schwerere Luft in demselben Raum, weil wir eben die Luft zusammengepreßt haben. Damit Ihr nun auch erfahrt, wieviel dem Raum nach die eingepreßte Luft beträgt, habe ich hier eine Flasche voll Wasser, deren Hals genau in den der Kupferflasche paßt und ebenfalls mit einem Hahn versehen ist. Ich schraube sie beide sorgfältig aufeinander und öffne die Hähne, so daß nun die durch 20 Pumpenzüge komprimierte Luft in die Glasflasche übertreten und sich ungehindert zu ihrem ursprünglichen Umfang wieder ausdehnen kann. Um nun sicher zu sein, daß wir bei unsrer Arbeit ganz richtig zu Werke gegangen sind, wollen wir die kupferne Flasche wieder auf die Wage legen; wird sie von dem Gewicht auf der andern Schale – es ist noch dasselbe wie vorhin – auch jetzt wieder genau im Gleichgewicht gehalten, so war unser Experiment richtig. Seht, die Wage steht ganz gleich. Auf diese Weise also können wir das Gewicht der Luftmenge ermitteln, die wir mittelst der Pumpe hineinpressen und daraus dann das Gewicht eines Kubikmeter Luft zu 1293 Gramm bestimmen. Doch kann solch ein Experiment im kleinen Euch unmöglich die ganze Bedeutung dieses Gegenstandes vor Augen führen. Es ist wahrhaft wunderbar, wie viel auffälliger sie wird, wenn man solche Versuche mit größeren Luftmengen ausführt. Dieses Volumen Luft hier – das ist ein Liter – wiegt nicht ganz 1¹/₃ Gramm. Wie hoch schätzt Ihr den Inhalt des Kastens dort, den ich eigens zu diesem Zweck habe machen lassen? Die Luft darin wiegt gerade ein Pfund, ein volles Pfund. Auch das Gewicht der Luft in diesem Saale habe ich berechnet; sie wiegt – Ihr werdet’s kaum denken – aber sie wiegt wirklich über eine Tonne (d. i. 1000 Kilogramm). Seht, so ungeheuer wachsen da gleich die Zahlen an, und von solcher Bedeutung ist die Gegenwart der atmosphärischen Luft und des Sauerstoffs und Stickstoffs in ihr, woraus wir wiederum auf die Größe des Nutzens schließen können, den sie uns schafft, indem sie Stoffe hin und her, von einem Ort zum andern versetzt und schädliche Dünste dahin bringt, wo sie nützlich wirken statt zu schaden.

Fig. 26.

Luftdruck.

Nachdem wir nun diese kurze Betrachtung über das Gewicht der Luft angestellt haben, wollen wir auch gleich einige Folgerungen ziehen, ohne welche Ihr so manches andere, zu dem wir noch gelangen werden, nicht recht verstehen würdet. Erinnert Ihr Euch vielleicht eines ähnlichen Experimentes? Habt Ihr noch nichts dergleichen beobachtet? Ich will einmal eine ähnliche Pumpe nehmen, wie ich sie kürzlich benutzte, um Luft in die kupferne Flasche hineinzupressen, und will einen Apparat damit verbinden, dessen Öffnung ich mit der Hand bedecken kann. Wir können die Hand in freier Luft so leicht hin und her bewegen, daß wir kaum glauben, etwas dabei zu fühlen; es erfordert schon eine sehr rasche Bewegung, um einen Widerstand der Luft gewahr zu werden. Wenn ich aber meine Hand hierher lege, auf den sogenannten Rezipienten der Luftpumpe, und nun die Luft herauspumpe – seht da, was geschieht! Warum ist meine Hand auf einmal an den Apparat gefesselt, so daß ich die ganze Luftpumpe mit herumziehen kann, da ich sie doch gar nicht anfasse und halte? Seht, ich kann die Hand kaum wieder davon losmachen. Nun, was ist die Ursache? Es ist das Gewicht, der Druck der Luft – das Gewicht der darüber befindlichen Luft drückt meine Hand so fest auf den leeren Raum darunter.

Fig. 27.

Ich will noch ein anderes Experiment machen, welches Euch darüber noch besser Aufklärung geben wird. Über diesen Zylinder ist eine Schweinsblase ausgespannt und festgebunden; ich bringe den Zylinder auf die Luftpumpe und pumpe die Luft heraus – Ihr werdet gleich den Erfolg sehen, jetzt ist die Blase flach ausgespannt; setze ich aber die Pumpe ein wenig in Bewegung – seht, wie sie einsinkt, wie sie nach unten eingedrückt wird; seht, wie sie tiefer und immer tiefer niederwärts geht, bis sie vermutlich zuletzt durch die Gewalt der darauf drückenden Luft zersprengt werden wird. [Die Blase zerspringt zuletzt mit einem lauten Knall.] Das geschah einzig und allein durch die darauf drückende Last der darüber stehenden Luft, und dieser Hergang ist ganz leicht zu verstehen. Die Luftschichten können wir uns übereinander aufgestapelt denken, wie die fünf Würfel hier auf einander stehen. Nun seht Ihr doch, daß die vier oberen von diesen Würfeln von dem fünften, der auf dem Boden aufliegt, getragen werden, und wenn ich diesen wegnehme, so müssen die oberen heruntersinken. Gerade so ist’s auch bei der atmosphärischen Luft. Die oberen Luftschichten werden von den untersten getragen, ruhen auf ihr, und wenn diese untere Luftschicht weggepumpt wird, so müssen eben Wirkungen eintreten, wie Ihr sie an meiner auf den Recipienten gefesselten Hand und am Zersprengen der Blase gesehen habt, und wie Ihr sie jetzt noch besser beobachten sollt. Über dieses Gefäß hier habe ich eine Gummihaut gespannt und werde nun die Luft herauspumpen. An diesem Gummi, der also eine Scheidewand zwischen der untern Luftschicht und der obern bildet, könnt Ihr den Druck sehr deutlich beobachten. Jetzt kann ich schon die ganze Hand in das Gefäß hineinlegen. Und dieses Resultat wird einzig bewirkt durch den gewaltigen Druck der oberen Luftschichten. Wie schön zeigen sich da diese wunderbaren Verhältnisse!

Fig. 28.

Hier habe ich einen kleinen Apparat, an dem Ihr nachher, wenn ich meinen Vortrag geschlossen habe, Eure Kraft im Ziehen erproben könnt. Er besteht aus zwei hohlen Halbkugeln von Messing, deren Ränder genau auf einander passen; die eine ist mit einer Röhre versehen, an der sich ein Hahn befindet, so daß man die Luft herauspumpen und dann abschließen kann. Seht, die beiden Hälften lassen sich jetzt, wo Luft darin ist, ganz leicht auseinandernehmen; wenn wir aber die Luft herauspumpen, so werdet Ihr nachher sehen, daß je zwei von Euch mit allem Kraftaufwande nicht im Stande sind, sie auseinanderzuziehen. Jeder Quadratzentimeter der Oberfläche der geschlossenen und ausgepumpten Kugel hält einen Druck von ungefähr einem Kilogramm aus, und Ihr mögt nun Eure Stärke versuchen und zusehen, ob Ihr dieses Luftdruckes Herr werdet.

Hier hab’ ich noch ein anderes hübsches Ding – einen Sauger für Kinder, nur etwas verbessert von der Wissenschaft. So junge Leute, wie wir, sind ganz in ihrem Recht, nach Spielzeug zu greifen und es zum Gegenstand ihrer Forschung zu machen, wie ja auch manchmal die Wissenschaft zur Spielerei gemacht wird. Hier ist also unser Sauger; er besteht aus Gummi. Wenn ich ihn auf den Tisch aufklappe, seht, da steht er auf einmal fest. Nun, warum tut er das? Ich kann ihn auf dem Tische gleiten lassen; will ich ihn aber emporheben, so scheint er den Tisch mit in die Höhe ziehen zu wollen; ich kann ihn ganz leicht von einer Stelle zur andern schieben, aber nur wenn ich ihn an die Kante des Tisches bringe, läßt er sich wegziehen. Auch dieser Sauger wird nur durch den Luftdruck so fest gehalten. Hier hab’ ich mehrere; da nehmt ein Paar und drückt sie aneinander! Ihr werdet sehen, wie fest sie zusammenhalten. Sie können wirklich ganz gut zu dem Zweck gebraucht werden, zu dem man sie in Vorschlag gebracht hat, nämlich sie an Fenstern oder glatten Wänden zu befestigen und allerlei kleine Sachen daran aufzuhängen; sie werden einen ganzen Tag daran festhalten. Ich weiß indes, daß Kinder besonders solche Experimente gern sehen, die sie zu Hause leicht nachmachen können, und darum will ich Euch noch ein recht hübsches zur Veranschaulichung des Luftdruckes zeigen. Hier ist ein Glas voll Wasser; wenn ich Euch nun frage, ob Ihr das Glas so umdrehen könnt, daß das Wasser nicht herausläuft, aber ohne daß Ihr’s mit der Hand zuhaltet – es soll nur durch den Luftdruck darin gehalten werden – würdet Ihr das machen können? Nehmt ein Weinglas, ganz oder halb voll Wasser, legt ein glattes Stück Papier oben auf, dreht es vorsichtig um, wie ich’s hier mache, und nun seht zu, was mit dem Wasser und dem Papier wird. Die Luft kann nicht hinein, weil das Wasser vermöge seiner kapillaren Anziehung Papier und Glasrand ringsherum fest zusammenhält. Und das Wasser fließt nicht heraus, da es durch den äußeren Luftdruck zurückgehalten wird.

Ich hoffe, das Ihr durch alles dieses eine richtige Vorstellung von dem Gewichte, also auch von der Körperlichkeit der Luft bekommen habt, und wenn ich Euch sage, daß der Kasten dort ein Pfund Luft enthält und dieses Zimmer mehr als eine Tonne, so wird es Euch wohl begreiflich sein, daß die Luft ein ganz gewichtiger Körper ist. Ich will noch ein anderes Experiment zeigen, um Euch ihre Widerstandsfähigkeit darzutun. Die Knallbüchse kennt wohl jeder, die man so leicht aus einem Federkiel oder irgend einer ähnlichen Röhre herstellen kann; aus einem Kartoffel- oder Apfelscheibchen wird mit dem Kiel selbst ein Pfropfen ausgestochen und an das andere Ende hingeschoben, wie ich es hier mache, so daß der Ausgang dicht verschlossen wird; nun steche ich ein zweites Stückchen aus und schiebe es hinein; jetzt ist also die Luft im Innern der Röhre vollständig eingeschlossen, ganz wie wir’s zu unserm Zweck gebrauchen. Nun aber zeigt es sich, daß keine Kraft imstande ist, dieses zweite Pfröpfchen vollständig auf das erste aufzutreiben; das ist eine völlige Unmöglichkeit. Bis zu einem gewissen Grad läßt sich die Luft wohl zusammenpressen, doch lange vor der Berührung der beiden Pfropfen wird die eingezwängte Luft den vorderen Pfropfen mit einem Knall hinaustreiben; die Wirkung ist hier ähnlich wie beim Schießpulver, dessen Kraft zum Teil von denselben Umständen abhängig ist, welche Ihr hier erläutert seht.

Neulich sah ich einem Versuch zu, der mir sehr gefiel und den ich gleich für unsern Zweck zu benutzen gedachte. Freilich, um des Erfolges sicher zu sein, hätte ich ein paar Minuten schweigen sollen, ehe ich mich an die Ausführung mache; denn die Lungen müssen bei diesem Experiment das meiste tun. Es handelt sich darum, dieses Ei durch meinen Atem aus dem einen Eierbecher in den andern zu treiben; ich bin allerdings des Erfolges nicht ganz sicher, weil ich jetzt schon zu viel gesprochen habe, und wenn mir’s nicht gelingt, so hat das also seinen guten Grund.

[Der Vortragende macht den Versuch, und es glückt ihm, das Ei aus dem einen Becher in den andern hinüber zu blasen.]

Ihr seht, die Luft dringt zwischen dem Ei und der Becherwand abwärts, sie übt auf das Ei von unten einen Druck aus, welcher das Ei zu heben imstande ist, obwohl ein ganzes Ei doch im Verhältnis zur Luft sehr schwer ist. Wenn Ihr den Versuch nachmachen wollt, so tut Ihr gut, das Ei vorher hart zu kochen; dann könnt Ihr es ruhig versuchen, es von einem Becher in den andern hinüber zu blasen, und bei einiger Vorsicht wird es Euch auch gelingen.

Doch genug für jetzt von dem Druck und dem Gewichte der Luft, um noch eine andere wichtige Eigenschaft an ihr kennen zu lernen. Ihr saht soeben bei der Knallbüchse, wie ich den zweiten Pfropfen ½ bis ¾ Zoll weit hineintreiben konnte, ehe der vordere hinausflog, daß also die eingeschlossene Luft bis zu einem gewissen Punkte dem Druck nachgab; ebenso saht Ihr, wie sich die Luft in der kupfernen Flasche mittelst der Pumpe so bedeutend zusammenpressen ließ. Nun, das hängt von einer wunderbaren Eigenschaft der Luft ab, nämlich von ihrer Elastizität. Ich werde Euch diese Eigenschaft der Luft möglichst gut zu veranschaulichen suchen. Eine Blase aus Gummihaut, wie ich sie hier habe, eignet sich vortrefflich dazu. Sie ist luftdicht, d. h. sie läßt weder Luft ein- noch austreten; aber sie kann sich ausdehnen und wieder zusammenziehen, so daß sie der darin eingeschlossenen Luft in jeder Weise nachgibt, und daher gleichsam als Maßstab ihrer Elastizität dienen kann. Ihr seht, die jetzt schlaffe Blase enthält nur wenig Luft. Ich binde sie fest zu, bringe sie unter die Glocke der Luftpumpe und pumpe aus dieser die Luft heraus, hebe also den Druck der letzteren auf die in der Blase befindliche Luft auf. Seht, wie sie jetzt fort und fort sich ausdehnt, weiter und immer weiter, bis sie nun den ganzen Innenraum der Glocke ausgefüllt hat. Und lasse ich nun die Luft wieder in die Glasglocke eindringen, seht da, so geht auch die Luft in der Blase wieder auf ihren ursprünglichen Umfang zurück. Dies zeigt uns deutlich die wunderbare Eigenschaft der Luft, welche man Elastizität nennt. Vermöge derselben ist sie in so hohem Grade befähigt, sich zusammendrücken zu lassen und sich auszudehnen, und gerade hierdurch ist sie ganz besonders zu ihrer wichtigen Rolle im Haushalte der Natur geeignet.

Wir gelangen nunmehr zu einem anderen und zwar sehr wichtigen Teil unseres Thema. Erinnern wir uns, was wir bereits an unserer brennenden Kerze erforscht haben. Wir sahen, daß sie beim Brennen verschiedene Stoffe entstehen läßt, und fanden Kohle in Gestalt von Ruß[19], Wasser und etwas anderes, was wir noch nicht untersucht haben. Das Wasser fingen wir auf, die übrigen Verbrennungsprodukte ließen wir bisher ungehindert in die Luft entweichen. Diese nun müssen wir jetzt unserer Forschung unterwerfen.

Fig. 29.

Kohlensäure als Verbrennungsprodukt der Kerze.

Hier habe ich eine Vorrichtung, die uns bei unserer Untersuchung die nötigen Dienste leisten wird. Unsere Kerzen setzen wir mitten auf diesen Steg und darüber diesen gläsernen Schornstein – so! Die Kerze wird ganz hübsch weiter brennen; denn die Luft hat ja unten und oben ungehinderten Durchgang. Zunächst seht Ihr wieder die uns schon bekannte Erscheinung, daß die Wandung des Glases feucht wird – es ist das Wasser, zu welchem sich der in der Kerzenflamme entwickelte Wasserstoff mit dem Sauerstoff der Luft verbindet; außerdem aber steigt noch etwas anderes oben heraus: das ist keine Feuchtigkeit, kein Wasser, es ist nicht verdichtbar; und es hat zudem sehr merkwürdige Eigenschaften. Ich will eine Flamme an die Öffnung des Schornsteins halten, und Ihr könnt sehen, daß sie von der austretenden Luft fast verlöscht wird, und wenn ich sie vollständig dem Strom aussetze, seht – da geht sie ganz und gar aus. Ihr werdet sagen: das ist so, wie es sein muß; und ich vermute, Ihr denkt Euch, es müsse so sein, weil von der Luft, welche zur Verbrennung gedient hat, nur Stickstoff übrig bleibt und Stickstoff die Verbrennung nicht unterhält, also den Span auslöschen muß. Gut; aber sollte nicht noch etwas anderes als Stickstoff vorhanden sein? Hier muß ich freilich etwas vorgreifen – das heißt, ich muß Euch aus meinen weiteren Kenntnissen die Mittel darbieten, mit deren Hilfe Aufgaben wie diese gelöst, und dergleichen Gase, wie wir hier haben, untersucht werden können. Also – ich nehme eine leere Flasche, halte sie verkehrt über unsern Schornstein und fange die Verbrennungsprodukte der Kerze darin auf; und wir werden uns bald überzeugen, daß die aufgefangene Luftart nicht nur der Verbrennung sehr ungünstig ist – seht, wie mein Wachsstock darin sogleich verlöscht – sondern daß sie noch ganz andere Eigenschaften besitzt.

Kalkwasser.

Ich nehme hier ein wenig ungelöschten Kalk und gieße etwas gewöhnliches Wasser darauf, rühre ein paarmal um, bringe nun die Mischung auf dieses Papierfilter in dem Trichter, und nicht lange dauert’s, so läuft davon ein ganz klares Wasser in das unterstehende Fläschchen ab, wie Ihr’s da seht. Ich habe zwar dort eine ganze Flasche von diesem Wasser – Kalkwasser – vorrätig stehen, das ich ebenso gut benutzen könnte; aber Ihr wißt ja, ich habe eine Vorliebe dafür, meine Untersuchungen mit Dingen anzustellen, die vor Euren Augen entstanden sind. Von diesem schön klaren Kalkwasser nun gieße ich ein wenig in die Flasche, in der wir die Luft von unserer Kerze aufgefangen haben, und nun seht, welche Veränderung darin vorgeht! Seht Ihr, wie das Kalkwasser ganz milchig geworden ist! Paßt auf, ich werde Euch zeigen, daß das mit bloßer Luft nicht geschieht. Hier ist eine Flasche, in der sich, wie Ihr seht, weiter nichts als atmosphärische Luft befindet; ich gieße etwas Kalkwasser hinein und schüttle tüchtig um – es bleibt ganz klar; weder der Sauerstoff, noch der Stickstoff der Luft, noch was sonst in dieser Menge Luft enthalten sein mag, bringt jene Veränderung in dem Kalkwasser hervor. Dieselbe Flasche mit demselben Kalkwasser halte ich nun aber so an den Schornstein, daß die Verbrennungsgase der Kerze hineinstreichen und mit dem Kalkwasser in Berührung kommen können – seht, es dauert gar nicht lange, so ist’s milchig geworden. Diese weiße Substanz nun kann sich aus nichts anderem gebildet haben, als aus dem zum Kalkwasser verwendeten Kalk und etwas anderem, was von der Kerze kommt – jenem zweiten Verbrennungsprodukt, dessen Natur wir eben zu erforschen bemüht sind und von welchem ich heute zu Euch sprechen will. Bis jetzt also wissen wir von seinem Vorhandensein nur durch seine Wirkung auf das Kalkwasser, die für uns ganz neu war und die, wie wir gesehen haben, weder dem Sauerstoff, noch dem Stickstoff, noch auch dem Wasser zuzuschreiben ist. Dieses weiße Pulver, welches aus Kalkwasser und den Verbrennungsgasen der Kerze entsteht, hat anscheinend ganz die Eigenschaften der Kreide; und wenn man es näher untersucht, so findet man, daß es wirklich genau derselbe Stoff ist wie die Kreide. So sind wir denn in unserm Bestreben, den Vorgang bei einer so alltäglichen Erscheinung wie das Brennen einer Kerze kennen zu lernen, ganz unversehens Zeuge davon geworden, wie Kreide entsteht und haben durch sorgfältige Beobachtung aller Umstände bei unserem Experiment die Bedingungen ihrer Entstehung kennen gelernt. Wenn man Kreide (am besten ein wenig feucht) stark erhitzt, so verwandelt sie sich in gebrannten Kalk; es muß also der andere Bestandteil, den sie außer dem Kalk enthält, dabei entweichen, und in der Tat ist dieses der Fall. Beim Brennen von Kreide oder Kalk entweicht dasselbe Gas, welches bei der Verbrennung einer Kerze entsteht und durch seine Verbindung mit dem Kalk wiederum Kreide gibt.

Kohlensäure.

Um dieses Gas, welches wir Kohlensäure nennen, in größerer Menge darzustellen und seine Eigenschaften näher kennen zu lernen, bedienen wir uns freilich eines bequemeren Verfahrens. Die Kohlensäure findet sich in großer Menge in der Natur und zwar in vielen Fällen, wo Ihr sie am wenigsten suchen würdet. Aller Kalkstein besteht zum großen Teil aus demselben Gas, wie wir es hier aus der Kerze haben sich entwickeln sehen; alle Kalk- und Kreidegebirge, alle Muschelschalen, Korallen und dergl. enthalten große Mengen Kohlensäure. Wir finden diese merkwürdige Luftart in so festen Gesteinsarten wie Marmor und Kalk mit fest geworden, sie hat ihre luftige Natur darin aufgegeben und völlig die Eigenschaften eines festen Körpers angenommen – deshalb hat sie Black auch »fixe Luft« genannt.[20]

Aus dem Marmor können wir die Kohlensäure ganz leicht darstellen. In dem Gefäß hier habe ich etwas Salzsäure, und darüber steht, wie Euch mein Wachslicht anzeigt, nichts als atmosphärische Luft; seht, ich gehe mit dem Licht bis auf den Grund hinab – das Gefäß enthält über der Salzsäure nichts als Luft. Hier habe ich Marmor, und zwar von der schönsten und feinsten Sorte, wovon ich nun etliche Stückchen in das Gefäß bringe – sofort entsteht anscheinend ein gewaltiges Aufkochen. Aber was da aufsteigt, ist nicht etwa Wasserdampf, sondern ein Gas, das auf mein hineingehaltenes Wachslicht, wie Ihr seht, genau dieselbe Einwirkung ausübt, wie vorher die aus dem Schornstein über unsrer Kerze entweichende Luft – die Flamme verlöscht, und wir haben hier wie dort genau dieselbe Erscheinung, bewirkt durch ein und dasselbe Gas, durch die Kohlensäure. Auf diese Weise können wir Kohlensäure in großer Masse darstellen; seht – jetzt schon ist das Gefäß bis obenan damit gefüllt. (Dies wird dadurch bewiesen, daß der brennende Span verlöscht, sobald er nur eben in das Gefäß eingetaucht wird.)

Das Gas ist aber keineswegs nur im Marmor enthalten. In dieses Gefäß da habe ich etwas gewöhnliche Schlemmkreide getan – also Kreide, die durch Auswaschen mit Wasser von groben Teilchen befreit ist, wodurch sie zu Stuckatur- und dergleichen Arbeiten brauchbarer wird. In dem großen Gefäß befindet sich Schlemmkreide mit Wasser, und in diesem hier habe ich konzentrierte Schwefelsäure, die zu dem Experiment, das wir jetzt vorhaben, geeignet ist; nur mit Schwefelsäure nämlich bildet der Kalk beim Freiwerden der Kohlensäure wieder einen unlöslichen Körper, während die Salzsäure, wie Ihr vorhin gesehen, eine lösliche Substanz liefert, die das Wasser gar nicht trübt. Ihr werdet gleich sehen, warum ich meine Vorrichtung zu dem beabsichtigten Experiment in dieser Weise treffe – nämlich, damit Ihr im kleinen leicht nachmachen könnt, was ich Euch hier in großem Maßstab zeigen werde. Wir haben hier wieder ganz denselben Prozeß, wie bei der Einwirkung von Salzsäure auf Marmor; ich entwickle in dem großen Gefäß hier die Kohlensäure, und sie zeigt sich gegen alle Prüfungsmittel als ganz dasselbe Gas, welches wir bei Verbrennung der Kerze in freier Luft erhielten. So verschieden auch diese beiden Methoden der Darstellung erscheinen mögen – das Ergebnis ist ganz dasselbe, hier wie dort wird ein und dieselbe Kohlensäure gewonnen.

Gehen wir indes zu weiteren Versuchen mit unserem Gas über, um seine Natur näher kennen zu lernen. [Einige Zylinder sind inzwischen über Wasser mit dem Gase gefüllt worden.] Hier habe ich ein Gefäß voll Kohlensäure, und wie wir’s bei den früher untersuchten Gasarten getan, so will ich auch bei ihr zunächst fragen, wie sie sich in bezug auf die Verbrennung verhält. Brennbar, seht Ihr, ist sie nicht und ebensowenig unterhält sie die Verbrennung. [Ein brennender Wachsstock, der in das Gas getaucht wird, verlöscht, und das Gas bleibt unentzündet.] Sehr löslich im Wasser kann sie auch nicht sein; denn wir haben sie ja dort ganz leicht über Wasser aufgefangen. Ferner haben wir schon gesehen, wie sie auf Kalkwasser einwirkt, wie sie damit Kreide bildet; sie wird ein Bestandteil dieser Kreide, welche man eben wegen ihrer Zusammensetzung aus Kohlensäure und Kalk – ebenso wie Marmor, Kalkstein, Korallen etc. – auch als kohlensauren Kalk bezeichnet.

Zunächst aber muß ich Euch nun zeigen, daß sie sich doch in geringer Menge in Wasser löst, in dieser Beziehung also sich von Sauerstoff und von Wasserstoff unterscheidet. Hier habe ich einen Apparat, mit dessen Hilfe wir die Lösung bewerkstelligen können. Im unteren Teil des Apparats befindet sich der Marmor und die Säure, im oberen kaltes Wasser, und wie Ihr seht, sind beide so mit einander verbunden, daß das entwickelte Gas aus dem einen in den andern gelangen kann; setze ich ihn nun in Tätigkeit, so seht Ihr sofort das Gas in Blasen durch das Wasser hindurchstreichen; das geschah schon vorher eine Zeitlang, und wir werden jetzt finden, daß sich etwas davon im Wasser aufgelöst hat. Ich nehme etwas Wasser heraus und koste es – es schmeckt säuerlich, es ist mit Kohlensäure gesättigt; aber Ihr wißt, wie wir die Gegenwart von Kohlensäure chemisch nachweisen, Ihr wißt, daß Kalkwasser ein sicheres Erkennungsmittel für Kohlensäure ist – ich will also etwas hinzusetzen, und seht, sofort wird es trüb und weiß.

Ferner habe ich von der Kohlensäure zu berichten, daß sie ein schweres Gas ist, schwerer als die atmosphärische Luft. Zur Vergleichung schreibe ich die Gewichte aller bisher von uns untersuchten Gase hier auf:

1 Kubikmeter	wiegt
Wasserstoff	89 Gramm
Sauerstoff	1430 Gramm
Stickstoff	1250 Gramm
Atmosphärische Luft	1293 Gramm
Kohlensäure	1965 Gramm

Fig. 30.

Also ein Kubikmeter Kohlensäure wiegt fast zwei Kilogramm. Diese Schwere des Gases kann durch viele Experimente ersichtlich gemacht werden. Hier nehme ich z. B. ein Glas, das nichts als Luft enthält, und versuche, aus dem da, das voll Kohlensäure ist, etwas hineinzugießen; ich bin nun begierig, ob etwas hineingeflossen ist oder nicht. Durch den Augenschein ist das nicht zu erkennen, wohl aber am Brennen meines Wachsstockes darin. Seht, da habt Ihr’s: die Flamme verlöscht, sobald ich das Gas in das tiefere Gefäß hineingieße. Noch deutlicher würde ich die Kohlensäure hier wiederum durch ihre Wirkung auf Kalkwasser nachweisen, die Ihr nun schon so oft gesehen habt. Jetzt werde ich einmal den kleinen Eimer da in unsern Kohlensäure-Brunnen hinablassen – leider haben wir nur zu oft wirkliche Kohlensäurebrunnen – und wenn Kohlensäure da unten ist, muß er sich damit füllen, als ob es Wasser wäre; wir ziehen ihn wieder herauf, prüfen seinen Inhalt mit unserm Wachsstock, und da sehen wir’s – er ist voll Kohlensäure.

Fig. 31.

Noch augenfälliger zeigt sich die Schwere der Kohlensäure an folgendem Experiment auf meiner Wage. Auf die eine Wageschale habe ich ein Glas gestellt und durch Gewichte auf der andern Seite die Wage wieder ins Gleichgewicht gebracht. Ich gieße nun dieses mit Kohlensäure gefüllte Glas in das Gefäß auf der Wage aus, das erst nur atmosphärische Luft enthielt, und Ihr seht, wie es sofort niedersinkt. Auch jetzt will ich die Untersuchung mit meinem brennenden Wachsstock nicht unterlassen – wir sehen, wie ihm das Fortbrennen in dem Gefäß auf der Wage unmöglich wird, wissen also, daß sich wirklich Kohlensäure darin befindet.

Blase ich eine Seifenblase, natürlich mit gewöhnlicher Luft, und lasse sie in dieses Gefäß mit Kohlensäure fallen, so wird sie schwimmen. Aber ich will zuerst einen dieser kleinen, mit Luft gefüllten Ballons nehmen. Ich bringe ihn in dieses, zum Teil mit Kohlensäure gefüllte Gefäß. Er schwimmt auf der Kohlensäure, und wir können daran die Höhe erkennen, bis zu welcher sie das Gefäß erfüllt. Gieße ich noch mehr Kohlensäure hinein, so wird der Ballon gehoben. Jetzt ist das Gefäß nahezu voll davon; und nun will ich sehen, ob ich eine Seifenblase darauf blasen und sie in derselben Weise schwimmen lassen kann. [Der Vortragende bläst eine Seifenblase, läßt sie in das Gefäß mit Kohlensäure fallen, und sie schwimmt richtig mitten darin.] Sie schwimmt wie vorher der Ballon, weil die Kohlensäure schwerer ist als die Luft.

Wir haben nun die Kohlensäure kennen gelernt, sowohl hinsichtlich ihrer Bildung aus der Kerze oder dem Marmor, als in ihren wichtigsten physikalischen Eigenschaften, besonders in ihrer Schwere; und bei unsrer nächsten Zusammenkunft denke ich Euch zu zeigen, wie sie zusammengesetzt ist, d. h. aus welchen Elementen sie besteht.