Naturgeschichte einer Kerze - Michael Faraday

Zerlegung der Kohlensäure.

Hier also sehen wir Kohlensäure aus ihren Elementen entstehen. Wenn wir sie mit Kalkwasser prüfen, so werdet Ihr sehen, daß wir ganz denselben Körper erhalten, den ich Euch bereits früher beschrieben habe. Wenn sich 6 Gewichtsteile Kohle (mag sie von der Flamme einer Kerze oder von pulverisierter Holzkohle herstammen) und 16 Gewichtsteile Sauerstoff verbinden, so erhalten wir 22 Teile Kohlensäure; und 22 Teile Kohlensäure geben mit 28 Teilen Kalk 50 Teile kohlensauren Kalk. Wenn Ihr Austerschalen untersucht und ihre Bestandteile wägt, so werdet Ihr finden, daß je 50 Teile davon 6 Teile Kohle und 16 Teile Sauerstoff verbunden mit 28 Teilen Kalk enthalten. Indessen will ich Euch nicht mit solchen Einzelheiten behelligen; wir wollen uns vielmehr an die Natur unseres Gegenstandes im allgemeinen halten. Seht, wie die Kohle nach und nach schwindet [der Vortragende zeigt auf das Stück Kohle, das in dem Gefäß mit Sauerstoff ruhig fortbrennt]. Ihr mögt sagen, daß sich die Kohle in der umgebenden Luft auflöst; und wenn das ganz reine Kohle wäre (die wir übrigens leicht herstellen könnten), so würde auch gar kein Rückstand übrig bleiben; vollkommen reine Kohle läßt keine Asche zurück.

Die Kohle ist ein fester Körper, dessen Festigkeit durch Hitze allein nicht aufgehoben werden kann; aber beim Verbrennen geht sie in ein Gas über, welches sich unter gewöhnlichen Umständen nicht zu einem festen oder flüssigen Körper verdichten läßt. Und noch wunderbarer mag der Umstand erscheinen, daß durch diese Aufnahme der Kohle der Sauerstoff durchaus nichts an seinem Rauminhalt ändert: er verwandelt sich in Kohlensäure, und diese nimmt genau denselben Raum ein, wie der Sauerstoff, welcher zu ihrer Bildung erforderlich war.

Ich muß Euch indes noch ein anderes Experiment zeigen, um Euch hinreichend mit der Natur der Kohlensäure bekannt zu machen. Da sie ein zusammengesetzter Körper ist, indem sie aus Kohle und Sauerstoff besteht, so müssen wir auch imstande sein, sie in ihre Bestandteile zu zerlegen; und das können wir auch in der Tat bei ihr so gut wie beim Wasser. Der einfachste und kürzeste Weg ist der, einen Körper auf die Kohlensäure einwirken zu lassen, welcher den Sauerstoff aus ihr an sich zieht und die Kohle zurückläßt. Ihr erinnert Euch, wie ich Kalium auf Wasser oder Eis legte, und Ihr saht, daß es imstande war, den Sauerstoff vom Wasserstoff zu trennen. Nun, versuchen wir einmal dasselbe bei der Kohlensäure. Ihr wißt, die Kohlensäure ist ein schweres Gas, ich will sie nicht mit Kalkwasser prüfen, weil sich das mit den folgenden Experimenten nicht vertragen würde, und ich denke, die Schwere des Gases und seine Kraft, Flammen auszulöschen, wird Euch seine Gegenwart hinlänglich beweisen. Ich bringe eine Flamme in das Gas, und Ihr seht, das Licht geht aus. Vielleicht möchte das Gas sogar Phosphor auslöschen, von dem Ihr doch wißt, daß er sehr heftig brennt. Hier ist ein Stückchen Phosphor, das ich durch Erhitzen entzünde. Ich bringe es in das Gas und Ihr seht, es löscht aus, wird aber in der Luft wieder Feuer fangen und von neuem weiter brennen. Das Kalium nun ist imstande, schon bei gewöhnlicher Temperatur auf die Kohlensäure zu wirken, freilich nicht so kräftig, wie es unser augenblicklicher Zweck erfordert, da sich bald eine umhüllende Schicht darüber bildet, welche das Fortschreiten des Prozesses erschwert. Wenn wir es aber so erwärmen, daß es in der Luft brennt, wozu wir ja das volle Recht haben und wie wir’s auch mit dem Phosphor taten, so werdet Ihr sehen, daß es auch in Kohlensäure brennen kann; und wenn es brennt, so tut es dies eben, weil es sich mit dem Sauerstoff der Kohlensäure verbindet, so daß Ihr dann sehen werdet, was dabei zurückbleibt. Ich werde also dieses heißgemachte Kalium in der Kohlensäure verbrennen, um das Vorhandensein des Sauerstoffs in der Kohlensäure nachzuweisen. [Beim Erhitzen explodiert das Kalium.] Es kommt öfter vor, daß ein schlechtes Stückchen Kalium beim Brennen explodiert oder sich auf irgend eine Weise ungeeignet zeigt. Ich muß also ein anderes Stück nehmen; nun, nachdem es erhitzt ist, bringe ich es in das Gefäß und Ihr seht, daß es in der Kohlensäure brennt – nicht so gut wie in der Luft, weil die Kohlensäure den Sauerstoff ziemlich festhält; aber es brennt doch weiter und nimmt den Sauerstoff fort. Wenn ich dieses Kalium nun in Wasser bringe, so finde ich, daß (außer Pottasche, um die Ihr Euch jetzt nicht zu kümmern braucht) etwas Kohle gebildet ist. Ich habe hier das Experiment nur auf rohe Art ausführen können; aber ich versichere Euch, daß, wenn ich es sorgfältig machen und statt fünf Minuten einen Tag darauf verwenden könnte, wir eine gehörige Menge Kohle in dem Löffel oder an der Stelle, wo das Kalium verbrannte, erhalten würden, so daß über das Ergebnis unseres Experiments kein Zweifel obwalten könnte. Da seht Ihr also die Kohle in ihrem gewöhnlichen schwarzen Zustande aus der Kohlensäure abgeschieden, als sprechenden Beweis, daß diese aus Kohle und Sauerstoff besteht. Und nun brauche ich Euch wohl kaum zu sagen, daß, wo auch immer Kohle unter gewöhnlichen Umständen, d. h. bei gehörigem Luftzutritt verbrennen mag, immer Kohlensäure gebildet wird.

Feste Verbrennungsprodukte.

In der Flasche hier ist etwas Kalkwasser und sonst nichts als atmosphärische Luft; bringe ich dahinein einen Holzspan, so mag ich diese drei Dinge mit einander umschütteln wie ich will, das Wasser wird stets so klar bleiben, wie Ihr es jetzt seht. Verbrenne ich nun aber den Holzspan in der Flasche, wie ich es jetzt tue, also in der über dem Kalkwasser befindlichen Luft – daß Wasser dabei gebildet wird, wißt Ihr schon – bekomme ich da vielleicht auch Kohlensäure? Nun, da seht: da schlägt sich schon kohlensaurer Kalk nieder, welcher sich nur aus Kohlensäure bilden kann; die Kohlensäure muß also aus der Kohle entstanden sein, welche aus dem Holze stammt, wie in anderen Fällen aus der Kerze oder irgend einem brennenden Körper. Ihr selbst habt schon oft genug ein sehr einfaches Experiment ausgeführt, durch welches Ihr die Kohle im Holze zu sehen bekamt; wenn Ihr ein Stückchen Holz anzündet, es teilweise verbrennen laßt und es dann ausblaset, so erhaltet Ihr Kohle, welche zurückbleibt. Nicht alle kohlehaltigen Körper indes zeigen ihren Gehalt an Kohle so leicht; eine Kerze z. B. tut das nicht, von der wir doch recht gut wissen, daß sie Kohle enthält. Auch im Leuchtgas, das beim Verbrennen sehr viel Kohlensäure entwickelt, seht Ihr nichts von der Kohle; aber ich kann sie Euch ganz leicht sichtbar machen. Hier habe ich eine Flasche voll Leuchtgas; ich zünde es an, und die Verbrennung wird andauern, so lange noch etwas Gas in dem Gefäß ist. Die Kohle freilich seht Ihr jetzt nicht, sondern nur die Flamme; aber schon aus deren hellerem Leuchten werdet Ihr nach den früher gewonnenen Erfahrungen vermuten, daß feste Kohlenteilchen darin zum Erglühen und Verbrennen gelangen. Indes will ich Euch die Kohle mit Hilfe eines anderen Prozesses wirklich mit Augen schauen lassen. In einer anderen Flasche – in dieser hier – habe ich etwas von demselben Leuchtgas mit einem Körper vermischt, der bloß den Wasserstoff des Gases verbrennen wird, nicht aber die Kohle.[21] Ich will diese Mischung nun mit meinem Wachslicht anzünden, und da habt Ihr’s; der Wasserstoff wird verbrannt, die Kohle aber bleibt als ein dichter schwarzer Rauch zurück. Ich denke, durch diese Experimente habt Ihr die Gegenwart von Kohle in einer Flamme erkennen gelernt und zugleich begriffen, welcher Art die Verbrennungsprodukte sind, wenn Leuchtgas oder andere kohlehaltige Körper in freier Luft vollständig verbrannt werden.

Gasförmige Verbrennungsprodukte.

Bevor wir indessen die Kohle verlassen, wollen wir noch ein paar Versuche anstellen, durch welche wir noch weitere Einblicke in ihr wunderbares Verhalten bei der gewöhnlichen Verbrennung erhalten werden. Ich habe Euch gezeigt, daß die Kohle beim Verbrennen nur verglimmt, wie feste Körper es immer tun; dabei bemerktet Ihr jedoch, daß sie nach dem Verbrennen nicht als fester Körper zurückbleibt. Es gibt nur sehr wenige Brennstoffe, die sich in dieser Hinsicht ebenso verhalten. Eigentlich tut dies nur jene große Gruppe unserer gewöhnlichen Brennstoffe: die kohlenartigen Substanzen, die Steinkohlen, die Holzkohlen und die Hölzer. Ich kenne außer der Kohle keinen Stoff, welcher bei der Verbrennung dasselbe Verhalten zeigt; und wenn dem nicht so wäre, was würde uns zustoßen? Wenn alle Brennstoffe sich so wie das Eisen verhielten, welches ja bei der Verbrennung einen festen Körper gibt, – wie könnten wir dann in unseren Öfen eine solche Verbrennung haben, wie wir sie gewohnt sind? – Hier in dem Glasrohr ist noch eine andere Art Brennstoff, ein sehr leicht brennender Körper, so leicht entzündlich, daß er an der Luft von selbst Feuer fängt, wie Ihr seht [indem er das Rohr zerbricht]. Das ist schwarzer Blei-Pyrophor, und Ihr seht, wie wunderschön er brennt[22]. Er ist pulverförmig, so daß die Luft wie bei einem Haufen Kohlen im Ofen von allen Seiten hinzutreten kann, und so brennt er nun. Aber warum brennt die Substanz nicht ebenso fort, wenn sie in einer Masse zusammenliegt? [Er schüttet den übrigen Inhalt der Röhre auf eine eiserne Platte zu einem Haufen aus.] Einfach genug, weil die Luft nicht allseitig dazutreten kann. Auch entwickelt sich dabei große Hitze, so groß, wie wir sie in unseren Öfen und unter unseren Kesseln gebrauchen; aber der durch die Verbrennung gebildete Körper ist nicht flüchtig, kann nicht in die Luft entweichen, sondern haftet als Decke über der übrigen Masse, so daß diese nicht mit neuer Luft in Berührung kommen kann, also unverbrannt unter der Decke liegen bleiben muß. Worin unterscheidet sich dieses Brennen von dem der Kohle? Die Kohle brennt zunächst ganz in derselben Weise wie dieser Körper; aber sie unterhält auch ein kräftiges Feuer auf dem Herd oder wo wir sie sonst brennen mögen, weil eben die Kohlensäure, die durch die Verbrennung erzeugt wird, als Gas in die Luft entweicht, so daß fort und fort reine Kohle dem Zutritt frischer Luft bloßgelegt wird. Ich habe Euch auch gezeigt, daß die Kohle beim Verbrennen in Sauerstoff keine Asche zurückläßt; aber hier bei unserem Häufchen Blei-Pyrophor haben wir augenblicklich mehr Asche als Brennstoff; denn er ist durch den Sauerstoff, der sich mit ihm verbunden hat, schwerer geworden. Da seht Ihr denn, worin der große Unterschied zwischen dem Verbrennen der Kohle und dem des Bleis oder Eisens besteht, und warum wir das Eisen so gut bei den mannigfachen Einrichtungen zur Feuerung, zum Leuchten oder zum Heizen verwenden können. Das Eisen überzieht sich sehr bald mit einer dünnen Kruste seines Verbrennungsproduktes, welche es dann vor dem Zutritte der Luft schützt und macht, daß seine Verbrennung nur langsam fortschreitet.

Wenn die Kohle beim Verbrennen sich zuerst verflüchtigte und dann als Verbrennungsprodukt einen festen Körper bildete, so würde unser Zimmer bald mit einer undurchsichtigen Substanz angefüllt sein, ähnlich wie wir’s beim Verbrennen von Phosphor sahen; statt dessen geht alles flüchtig in die Luft. Vor der Entzündung ein fester, unveränderlicher Körper, geht die Kohle bei der Verbrennung in ein Gas über, welches sich nur sehr schwer wieder in festen oder tropfbar flüssigen Zustand überführen läßt.