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.