Gase

[363] Gase (luftförmige Körper), Körper ohne Kohäsion, deren Teilchen deshalb das Bestreben haben, sich nach allen Seiten hin möglichst weit voneinander zu entfernen. Diese Expansivkraft (Spannkraft, Tension, s. Aggregatzustände), gemessen in Atmosphären oder in Kilogrammen auf 1 qcm, kann alle Werte von 0 an annehmen. Im engern Sinne nennt man G. oder Luftarten nur solche luftförmige Körper, die unter gewöhnlichen Druck- und Temperaturverhältnissen als Flüssigkeiten nicht bestehen können, wie Sauerstoff, Stickstoff und die aus beiden gemischte atmosphärische Luft, Wasserstoff, Chlor, Stickoxyd, Kohlenoxyd, Kohlensäure, Schwefelwasserstoff, Ammoniak u. v. a., im Gegensatz zu den Dämpfen, luftförmigen Körpern, die unter gewöhnlichen Verhältnissen auch in einer flüssigen Modifikation existieren, une Wasser-, Alkohol-, Äther-, Bromdampf u. a. Im strengen Sinne heißen luftförmige Körper oberhalb der kritischen Temperatur G., unterhalb derselben Dämpfe.

I. Physikalisches.

Man erklärt das Ausbreitungsbestreben der G. durch die Annahme, daß sich ihre kleinsten Teilchen in lebhaft fortschreitender Bewegung befinden, daß jedes Gasmolekül immer in gerader Linie fortgeht, bis es gegen eine feste Wand oder ein andres Molekül trifft und von diesem zurückgeworfen wird. Aus dieser Annahme (dynamische oder kinetische Theorie der G.) erklären sich alle für die G. geltenden Gesetze, z. B. das Mariottesche (Boylesche) Gesetz, daß der Druck eines (vollkommenen) Gases seinem Volumen umgekehrt proportional ist, das Gay-Lussacsche (Charlessche) Gesetz, daß alle G. bei gleicher Temperaturzunahme sich um gleichviel ausdehnen, das Avogadrosche Gesetz, daß verschiedene G. bei gleichem Druck und gleicher Temperatur in gleichen Raumteilen gleich viele Moleküle enthalten und demnach die Molekulargewichte gasförmiger Körper sich verhalten wie ihre spezifischen Gewichte. Es erklären sich daraus ferner die Gesetze der Diffusion, des Ausfließens, der Reibung und der Wärmeleitung der G.

Alle drei Gesetze werden ausgedrückt durch die Formel p v = 0,0819 m/μ τ, worin p den Druck in Atmosphären, v das Volumen in Litern, in das Gewicht in Grammen, μ das Molekulargewicht (bezogen auf H2 = 2) und τ die absolute Temperatur (Celsiusgrade +273) bedeuten. Das Produkt 0,0819 m/μ heißt, Gaskonstante. m/μ ist die Anzahl Grammoleküle, wenn man als Grammolekül eine Menge des Gases bezeichnet, die ebensoviel Gramme wiegt, als das Molekulargewicht beträgt. Beim Druck von 1 Atmosphäre und der Temperatur 0° beträgt somit das Volumen eines Grammoleküls eines Gases, was auch dessen chemische Zusammensetzung sein mag, 22,3 Lit. Werden mehrere G. miteinander gemischt, so ist nach dem Daltonschen Gesetz der Druck des Gemisches gleich der Summe der Partialdrücke, d. h. der Drucke, den jedes Gas ausüben würde, wenn es allein in dem Gefäß vorhanden wäre.

Ungültig werden natürlich diese Gesetze im Falle von Dissoziation, die z. B. bei Salmiakdampf, Wasserdampf, Kohlensäure und andern zusammengesetzten Gasen in hoher Temperatur eintritt, aber auch bei scheinbar nicht zusammengesetzten, wie Jod oberhalb 600°, Brom oberhalb 1200°, Schwefel, Phosphor, Arsen etc.

Mit voller Strenge gelten diese Gesetze für G. von sehr geringer Dichte und hoher Temperatur. Je stärker man ein Gas verdichtet oder abkühlt, um so merklicher weicht sein Verhalten von dem durch die obige Formel bestimmten ab, und man muß schließlich die Formel durch die genauere van der Waalssche Zustandsgleichung ersetzen, die aussagt, daß nicht das Produkt p. v bei konstanter Temperatur konstant ist, sondern das Produkt (p+a/v2)(v-b), worin die Größen a und b von der Natur des Gases abhängen. Die einfachere Zustandsgleichung als Druckkurve (s.d.) dargestellt, ergibt eine gleichseitige Hyperbel, die kompliziertere eine Kurve, die durch eine S-förmige Biegung von einer solchen abweicht, um so mehr, je niedriger die Temperatur ist. Von einer bestimmten Temperatur, der sogen. kritischen Temperatur, abwärts tritt an Stelle dieser Biegung ein geradliniges Stück, entsprechend konstantem Druck bei abnehmendem Volumen. Dies erklärt sich dadurch, daß bei Temperaturen unterhalb der kritischen durch Zusammenpressen der Druck eines Gases nur so weit gesteigert werden kann, bis die Spannung (Tension) des gesättigten Dampfes (s. Dampf, S. 444) erreicht ist, d. h. das Gas verhält sich bei solchen Temperaturen wie ein ungesättigter Dampf und geht wie ein solcher bei fortgesetzter Volumverminderung in den flüssigen Zustand über (Liquefaktion der G.).

Die kritische Temperatur der Kohlensäure ist 31,35°. Etwas unterhalb dieser Temperatur treten die ersten Spuren von flüssiger Kohlensäure auf, wenn das Volumen auf 4,26 Tausendstel des Wertes bei 1 Atmosphäre Druck vermindert wird (kritisches Volumen), wozu ein Druck von 72,9 Atmosphären (kritischer Druck) erforderlich ist. Die kritischen Daten für einige andre Stoffe sind:

Tabelle

Ist eine zugeschmolzene Glasröhre halb mit flüssiger, halb mit gasförmiger Kohlensäure gefüllt und erwärmt man nun langsam bis zur kritischen Temperatur, so wird die Trennungsfläche zwischen Flüssigkeit und Gas immer undeutlicher und verschwindet bei 31,85° vollständig. Beim Abkühlen tritt sie wieder hervor, aber nicht sofort mit gleicher Schärfe wie früher, da sich das Gas zunächst zu sehr vielen seinen Tröpfchen kondensiert, die als Nebel erscheinen. Da über der kritischen Temperatur keine Tropfenbildung möglich, ist zu schließen, daß keine Oberflächenspannung, somit auch keine Kohäsion vorhanden ist, daß die Masse nicht imstande ist, auch nur den geringsten Zug auszuhalten, obschon ihre Dichtigkeit nur unwesentlich[363] von der der flüssigen Kohlensäure (unterhalb der kritischen Temperatur) abweicht, welche Oberflächenspannung, somit auch Kohäsion besitzt. Man hat die kritischen Erscheinungen zu deuten versucht durch die Annahme, daß mit sinkender Temperatur die Anziehungskraft (Kohäsion) zwischen den Molekülen sich geltend mache, doch-ist wahrscheinlicher, daß die Verflüssigung in einer Änderung der Moleküle besteht und beim kritischen Punkt Flüssigkeits- und Gasmoleküle in solchen Mengen vorhanden sind, daß die Kohäsion des Gemenges gleich Null wird. Die Verflüssigung tritt im allgemeinen nur dann genau beim richtigen Druck oder bei der richtigen Temperatur ein, wenn Kondensationskeime vorhanden sind, als welche Staubpartikelchen, elektrische Atome (Ionen) etc. wirken können. Sind solche nicht vorhanden, so tritt ein Kondensationsverzug ein, der aber durch Einbringen von Rauch u. dgl. sofort aufgehoben wird. Hierauf beruht z. B. die Erscheinung, daß sich manchmal in staubfreien Gegenden beim Entzünden eines Feuers dichte Nebelmassen bilden, wovon man z. B. zum Schutz der Reben gegen Erfrieren Gebrauch gemacht hat, ferner die Erscheinung, daß sich in großen Städten mit staub- und raucherfüllter Luft (z. B. London) die Nebel weit dichter bilden als außerhalb derselben.

Manche G. sind sehr leicht zur Flüssigkeit verdichtbar, durch bloße Abkühlung oder auch bei gewöhnlicher Temperatur durch verhältnismäßig geringen Druck. Gasförmige schweflige Säure z. B. verdichtet sich beim Abkühlen durch eine Kältemischung aus Schnee und Kochsalz zu einer farblosen Flüssigkeit, die schon bei -10° siedet. Zur Zusammendrückung der leichter verdichtbaren G. bei gewöhnlicher Temperatur bedient man sich des Örstedschen Kompressionsapparats. Bei 0° werden Cyan und schweflige Säure bei einem Druck von 3 Atmosphären, Chlor bei 4, Ammoniak bei 6,5 Atmosphären flüssig. Schwerer verdichtbare G. werden flüssig gemacht, indem man sie mittels einer Kompressionspumpe (Natterers Kompressionsapparat) in eine starke, mit Ventil versehene eiserne Flasche preßt und gleichzeitig stark abkühlt. Bei 0° wird Kohlensäure durch einen Druck von 38, Stickstoffoxydul von 50 Atmosphären flüssig.

Durch sehr starken Druck und hohe Kältegrade (bis -110°) war es Faraday gelungen, die meisten G. zu Flüssigkeiten zu verdichten; nur einige wenige, nämlich Wasserstoff, Sumpfgas, Kohlenoxyd, Stickstoff, Sauerstoff und daher auch die aus den beiden letztern Gasen gemischte atmosphärische Luft, hatten bis in die neueste Zeit allen dahin gerichteten Bemühungen widerstanden und daher den Namen der permanenten (»beständigen«) G. erhalten, im Gegensatz zu jenen koërzibeln (»bezwingbaren«) Gasen; Colladon hatte dieselben bei -30° auf 400 Atmosphären, Natterer sogar bis auf 3000 Atmosphären zusammengepreßt, ohne Verflüssigung zu erzielen, weil die Temperatur noch oberhalb des kritischen Punktes lag. Damit die Verflüssigung gelinge, ist es notwendig, neben sehr starkem Druck möglichst tiefe Kälte einwirken zu lassen. Indem Cailletet und Pictet diese Bedingung erfüllten, gelang es ihnen fast gleichzeitig 1877, die permanenten G. flüssig zu machen. Cailletet drückte die G. in einer engen, dickwandigen Glasröhre mittels einer hydraulischen Presse zusammen. Wird dann rasch der Druck vermindert, so wird infolge der Arbeit, die das plötzlich sich ausdehnende Gas leistet, eine so bedeutende Wärmemenge verbraucht, daß das Gas um etwa 200° erkaltet (Expansionskälte). Bei dieser plötzlichen Entspannung bildet sich in der Röhre ein Nebel, der aus seinen Tröpfchen des kondensierten Gases besteht. Pictet gelang es, durch hohen Druck und starke Abkühlung größere Mengen flüssigen Sauerstoffes zu erhalten. Das Sauerstoffgas entwickelt sich aus chlorsaurem Kalium, das in einem starkwandigen eisernen Gefäß A, Fig. 1, erhitzt wird. An das eiserne Gefäß ist eine starkwandige, 3,7 m lange Kupferröhre B angeschraubt, die bei C ein Manometer zum Ablesen des in der Röhre herrschenden Druckes trägt und bei b durch einen Schraubenhahn verschlossen ist. In dieser Röhre wird das Gas durch seinen eignen, durch die fortgesetzte Gasentwickelung sich steigernden Druck zusammengepreßt. Die Röhre B ist umgeben von einem weitern Rohr D, in dem sich flüssige Kohlensäure (oder Stickstoffoxydul) befindet, die durch die gekuppelten Pumpen F und F' zwischen dem röhrenförmigen Behälter E und dem Rohr D durch die engen Röhren eff' in der Richtung der Pfeile in fortwährendem Kreislauf gehalten wird.

Fig. 1. Apparat zur Darstellung von flüssigem Sauerstoff.
Fig. 1. Apparat zur Darstellung von flüssigem Sauerstoff.

Durch die Wirkung der Pumpen wird eine so rasche Verdampfung der flüssigen Kohlensäure bewirkt, daß ihre Temperatur infolge des hierbei stattfindenden Wärmeverbrauchs auf -130° sinkt. Um eine so große Menge (2 kg) Kohlensäure in flüssigem Zustand zu erhalten, ist der Behälter E von einem Rohr G umgeben, in dem flüssige schweflige Säure, aus dem Behälter H durch die Röhre h kommend, vermittelst der Pumpen I und I' in fortwährenden Kreislauf versetzt, zu raschem Verdampfen gebracht und dadurch bis -60° abgekühlt wird. Der Behälter H, der ähnlich einem Röhrenkessel gebaut ist, wird durch einen Strom kalten Wassers kühl erhalten. Nachdem der Apparat in Gang gesetzt ist, steigt der Druck des Sauerstoffes in dem auf -130° abgekühlten Rohr auf 525 Atmosphären, sinkt alsdann wieder und bleibt unveränderlich auf 470 Atmosphären. Dieses Sinken und die schließliche Unveränderlichkeit des Druckes zeigt an, daß sich ein Teil des Gases verflüssigt hat. Öffnet man jetzt den Hahn, so entweicht mit großer Heftigkeit ein flüssiger Strahl, der bei elektrischer Beleuchtung zwei Teile unterscheiden läßt, einen innern durchsichtigen und einen äußern blendend weißen, welch letzterer aus Staub von gefrornem Sauerstoff besteht, da ein Teil der Flüssigkeit bei der äußerst lebhaften [364] Verdampfung durch Verdunstungskälte zum Erstarren gebracht wird.

1895 entdeckte Linde eine neue Methode zur Verflüssigung der sogen. permanenten G., die sich auf die zuerst von Joule und W. Thomson beobachtete Abkühlung bei »freier« Expansion, d. h. Expansion ohne Arbeitsleistung, gründet. Ein ähnlicher Apparat wurde 1896 von Hampson in London erfunden. Um das Prinzip dieser Apparate zu verstehen, denke man sich einen durch Druckluft betriebenen Motor, dessen Arbeitsleistung durch eine Bremse aufgebraucht und in Wärme umgesetzt wird. Die Luft in dem Motor muß sich nach dem Gesetz der Erhaltung der Energie abkühlen, da eine der in der Bremse auftretenden Wärmemenge gleiche Quantität von Wärme verschwinden muß. Diese Art der Abkühlung ist die ältere Methode der Abkühlung durch Expansion unter Arbeitsleistung, die auch bei den Versuchen von Cailletet und Pictet sowie bei den sogen. Kaltluftmaschinen praktische Verwendung fand. Man denke sich nun das auf solche Weise abgekühlte Gas durch die Bremse hindurchgeleitet, etwa durch seine Kanäle in derselben, so daß es die dort entstehende Wärme vollständig aufnimmt, so müßte anscheinend die Temperatur wieder die anfängliche werden, da verbrauchte und erzeugte Wärme einander gleich sind. Eine derartig arbeitende Maschine könnte also scheinbar keine Abkühlung der Luft hervorbringen. Tatsächlich hat sich aber bei den nach ähnlichem Prinzip ausgeführten Versuchen von Joule und W. Thomson dennoch eine Abkühlung ergeben, was sich nur dadurch erklären läßt, daß bei der Expansion nicht nur eine äußere, sondern auch eine innere Arbeit geleistet wird (Zerspaltung von Molekülen), die einen Wärmeverbrauch bedingt, wie etwa die Umwandlung der flüssigen Modifikation in die gasförmige bei der Verdampfung. Der Betrag der Abkühlung ist für verschiedene G. verschieden groß, er kann auch gleich 0 sein, ja sogar negativ, d. h. das Gas kann sich, wie dies bei Wasserstoff und Helium unter gewöhnlichen Umständen der Fall ist, bei der Expansion durch innere molekulare Arbeit erwärmen. G., bei denen eine Abkühlung eintritt, nennt man unvollkommene, solche, bei denen Erwärmung erfolgt, übervollkommene; vollkommene dagegen diejenigen, die keine Temperaturänderung zeigen. Für Luft beträgt die Abkühlung bei gewöhnlicher Temperatur etwa 0,25° auf 1 Atmosphäre Druckdifferenz. Um diese Abkühlung unter Rückerstattung der in Arbeit verwandelten Wärme, die auch dann eintritt, wenn die Arbeit = 0, d. h. die Expansion in ein Vakuum stattfindet, zu beobachten, ist die angenommene komplizierte Vorrichtung nicht erforderlich. Man kann einfach die Luft eine enge Rohrleitung mit Ventil passieren lassen, in der so große Reibung auftritt, daß die bei der Expansion erzeugte Bewegung vollständig vernichtet und in Wärme umgesetzt wird. Diese verbleibt dem Gas und kompensiert die durch die Arbeitsleistung bedingte Abkühlung. In Anbetracht des geringen Betrages der übrigbleibenden durch die innere Arbeitsleistung bedingten Abkühlung könnte man es für unmöglich halten, eine Temperaturerniedrigung um ca. 200° hervorzubringen, die notwendig ist, die Luft zu verflüssigen. Dennoch ist dies Linde bei seinem Apparat gelungen und zwar ohne Anwendung übermäßig hoher Drucke, lediglich durch Benutzung des gleichen Prinzips, das auch die außerordentlich. große Wirksamkeit der Influenz- und Dynamomaschinen bedingt, des sogen. Dynamoprinzips, in diesem Fall Gegenstromprinzip genannt. Linde läßt nämlich die auf 200 Atmosphären komprimierte in einer langen, spiralig gewundenen engen Kupferröhre enthaltene Luft durch ein Drosselventil ausströmen in eine zweite, etwas weitere Kupferröhre, welche die erstere umgibt, so daß die aus der Kompressionspumpe neu ankommende und zunächst durch Wasser und eine Kältemischung aus Salz und Eis unter den Gefrierpunkt abgekühlte Luft von der durch die weitere Röhre zurückströmenden durch freie Expansion beim Durchgang durch Röhre und Ventil abgekühlten Luft nach stärker abgekühlt wird als die zuerst in der Röhre vorhandene, somit bei der Expansion ebenfalls niedrigere Temperatur annehmen muß als diese, was noch intensivere Abkühlung der nun weiter zuströmenden komprimierten Luft bedingt etc., so daß die Temperatur ganz von selbst immer weiter sinkt, bis schließlich die aus dem Drosselventil ausströmende Luft sich verflüssigt und in einem darunter angebrachten Behälter, aus dem sie durch einen Hahn abgelassen werden kann, ansammelt. Dieser Behälter ist eine doppelwandige Dewarsche Flasche aus Glas (Fig. 2), bei welcher der Zutritt äußerer Wärme dadurch möglichst erschwert ist, daß der Zwischenraum zwischen den beiden Wänden möglichst luftleer gemacht ist.

Fig. 2. Dewarsche Flasche.
Fig. 2. Dewarsche Flasche.

Eventuell wird auch die Wandung versilbert, damit auftreffende Wärmestrahlen reflektiert werden. Die beiden ineinander geschobenen Spiralröhren des Lindeschen Apparats sind umgeben von einer dritten Röhre, durch die ein regulierbares Luftquantum vermittelst eines zweiten Ventils in die freie Luft gelassen werden kann, wodurch die Abkühlung noch verstärkt wird. An Stelle dieser entweichenden Luft sowie der zur Flüssigkeit verdichteten wird von dem Kompressor ein gleiches Quantum aus der Atmosphäre angesaugt. Im übrigen wird demselben die aus der zweiten Röhre austretende Luft zugeleitet, die sich auf dem Wege dahin wieder bis nahe zur Temperatur der eintretenden komprimierten Luft erwärmt hat. Der Kompressor besitzt zwei Zylinder, von dem der Niederdruckzylinder den Druck auf 20 Atmosphären bringt und der Hochdruckzylinder ihn weiter auf 200 Atmosphären erhebt.

Fig. 3. Lindes Luftverflüssigungsmaschine.
Fig. 3. Lindes Luftverflüssigungsmaschine.

Um Verstopfung der Röhren durch Eisbildung zu hindern, muß die komprimierte Luft, ehe sie in den Gegenstromapparat eintritt, einen Trockenapparat passieren. Zum Schutz gegen das Eindringen äußerer Wärme sind die Spiralröhren mit roher [365] Schafwolle und einem Holzmantel umgeben. In Figur 3 (S. 365), die den Lindeschen Apparat zeigt, bedeutet e den Niederdruckzylinder, d den Hochdruckzylinder, f den Trockenzylinder, g die Kühlschlange, p2 das Einströmungsrohr in den Gegenstromapparat, a das Reduktionsventil, p, das Ausströmungsrohr aus dem Gegenstromapparat, c die Dewarsche Flasche, b das Ventil zum Auslassen der Luft in das dritte Rohr. Bei Fig. 4 sind drei Kompressionszylinder h, g und f vorhanden, i ist der Trockenzylinder, e die Kühlschlange.

Zur Verflüssigung von Sauerstoff wird nach Dewar zweckmäßig der in Stahlflaschen auf 100 Atmosphären Druck komprimierte käufliche Sauerstoff verwendet, den man durch einen Hampsonschen (nach ähnlichem Prinzip eingerichteten) Gegenstromapparat leitet. Der Kompressor ist dabei entbehrlich.

Fig. 4. Größere Luftverflüssigungsanlage.
Fig. 4. Größere Luftverflüssigungsanlage.

Merkwürdigerweise kann ebenso (nach Travers) Wasserstoff verflüssigt werden, obschon er sich bei freier Expansion unter gewöhnlichen Umständen erwärmt. Falls man-ihn nämlich durch flüssige Luft vorkühlt, tritt eine Änderung jener Eigenschaft ein, die Erwärmung geht in Abkühlung über.

Durch die Verflüssigung von Luft ist es auch möglich, bis zu gewissem Grad eine Trennung ihrer beiden Bestandteile herbeizuführen, insofern der Sauerstoff bei -182°, der Stickstoff bei -194° siedet, somit aus verdunstender flüssiger Luft zunächst vorzugsweise der Stickstoff entweicht. Den sauerstoffreichen Rest kann man wie gewöhnlichen komprimierten Sauerstoff verwenden und die bei der Verdunstung des Stickstoffes entstehende Verdunstungskälte benutzen, um neue Mengen von Luft zu verflüssigen. Besonders häufig wird flüssiger Sauerstoff gebraucht zur Erzeugung niedriger Temperaturen, da er, unter der Luftpumpe zum Verdampfen gebracht, sich auf -211° abkühlt. Ist nicht so tiefe Temperaturerforderlich, so benutzt man gewöhnlich flüssiges Äthylen, das in freier Luft verdunstend -103°, unter der Luftpumpe 150° annimmt. Vgl. Töpfer, Die gasförmigen Körper (Berl. 1877); O. E. Meyer, Die kinetische Theorie der G. (2. Aufl., Bresl. 1895–99); van der Waals, Über die Kontinuität des gasförmigen und flüssigen Zustandes (deutsch, Leipz. 1880); A. Hehl, Flüssige Luft (Halle 1901); Burbury, Treatise on the kinetic theory of gases (Lond. 1899); Hardin, Die Verflüssigung der Gase, geschichtlich entwickelt (deutsch von Traube, Stuttg. 1900).

II. Technisches.

G. finden in der Technik mannigfache Verwendung, erfordern aber behufs ihrer Behandlung eigentümliche Vorrichtungen. Mehrfach benutzt man brennbare G., die dem Erdboden entströmen (s. Erdgas), zur Beleuchtung von Städten, als Heizmaterial, zum Puddeln, zum Brennen des Porzellans, auch in Hochöfen. Ebenso wird der Erde entströmende Kohlensäure zur Darstellung von flüssiger Kohlensäure, Mineralwässern, Bleiweiß oder doppeltkohlensaurem Natron verwertet. Weitaus in den meisten Fällen aber werden G. in der Technik entwickelt. Ost genügt es, gewisse Substanzen zu erhitzen, z. B. Braunstein oder chlorsaures Kali, die in der Hitze Sauerstoff abgeben und ein sauerstoffärmeres Oxyd, bez. Chlorkalium hinterlassen. Man benutzt zum Erhitzen eine eiserne Flasche, in deren Mündung ein Rohr luftdicht eingesetzt wird, Retorten oder retortenähnliche Metallgefäße, wohl auch, wie bei der Zersetzung von doppeltkohlensaurem Natron, zur Gewinnung von Kohlensäure verschlossene eiserne Kessel mit Rührwerk, wobei das Gas durch ein Rohr im Deckel des Kessels entweicht, oder einen etwas geneigt liegenden zylindrischen Ofen mit Eisenmantel und Ziegelfutter, der auf Friktionsrollen ruht und durch Zahnräder in Umdrehung versetzt wird. Das doppeltkohlensaure Natron gelangt in den obern Teil des Ofens und wird durch Feuerungsgase, die direkt durch den Ofen strömen und wesentlich auch Kohlensäure liefern, zersetzt. In großen Mengen wird Kohlensäure durch Brennen von Kalk erhalten, freilich nicht rein, weil zur Erzielung vollständiger Verbrennung des Heizmaterials überschüssige Luft in den Ofen eingeführt werden muß und außerdem der Stickstoff derjenigen Luft, die ihren Sauerstoff an das Brennmaterial abgegeben hat, sich der Kohlensäure beimischt Die Kalköfen zur Gewinnung von Kohlensäure sind kontinuierlich arbeitende Schachtöfen, am obern Teil verengert und durch einen Deckel verschlossen, unter dem ein seitliches Rohr zur Ableitung des Gases angebracht ist. Ein kräftiges Gebläse bewirkt den Luftzug durch die Feuerungen und saugt die Kohlensäure an.

Sehr häufig gewinnt man G. durch trockne Destillation sowohl als Haupt-wie als Nebenprodukt. Das Material wird im periodischen oder kontinuierlichen Betrieb in liegenden, seltener in stehenden zylindrischen Retorten erhitzt, aus denen die flüchtigen Destillationsprodukte in Kühlapparate geleitet werden, um die Dämpfe der starren und flüssigen Produkte zu verdichten und von den Gasen zu trennen (s. Leuchtgas). Aus dem verschiedenartigsten Material, das aber stets reich an Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff ist, oder wesentlich aus diesen Elementen besteht (Stein- und Braunkohle, Holz, Torf, Knochen, Fett, Öl etc.), erhält man durch trockne Destillation Gasgemische, die aus Kohlenwasserstoffen, Wasserstoff, Kohlenoxyd und Kohlensäure bestehen und hauptsächlich als Heiz- und Leuchtmaterial (Leuchtgas) benutzt werden.

Während in den Retorten der Luftzutritt vollständig ausgeschlossen ist, erhitzt man bei der Gasfeuerung (s. Feuerungsanlagen, S. 520) gewöhnliches Brennmaterial bei beschränktem Luftzutritt, so daß ein Teil[366] verbrennt und dabei hinreichende Wärme entwickelt, um die Hauptmasse wie bei einer trocknen Destillation zu zersetzen. Das entstehende Gemisch von Gasen und Dämpfen wird hier direkt in die Apparate geleitet, in denen es zur Verwendung gelangt. Da auch in Schachtöfen das angewandte Brennmaterial nicht vollständig verbrannt wird, so entweichen aus der Gicht brennbare G., die man häufig auffängt (Gichtgase) und als Brennmaterial oder zum Betrieb von Gaskraftmaschinen benutzt.

Bei vollständiger Verbrennung liefern die Brennmaterialien Kohlensäure und Wasser, und erstere wird häufig aus Koks dargestellt, indem man einen lebhaften Luftstrom durch die brennenden Koks saugt (Kindlerscher Ofen in der Zuckerfabrikation). Wie die durch Brennen von Kalk gewonnene Kohlensäure ist aber auch diese mit Stickstoff und Sauerstoff gemengt. Bisweilen hat man versucht, auf solche Weise Kohlensäure als Nebenprodukt zu gewinnen, indem man die Feuergase der Dampfkesselfeuerungen aus dem Fuchs absaugte. Die Schwierigkeit liegt immer darin, daß der Hauptzweck der Feuerung nicht beeinträchtigt werden darf, und daß das Gas viel Asche mit fortreißt und empyreumatische Produkte enthält. In Ofen von eigentümlicher Konstruktion verbrennt man Pyrite (Schwefelkies), um schweflige Säure (mit Sauerstoff und Stickstoff gemengt) zu gewinnen, und als Nebenprodukt erhält man letztere beim Rösten schwefelhaltiger Erze. Röstöfen werden jetzt allgemein mit Vorrichtungen zum Auffangen und Ableiten schwefliger Säure versehen (s. Schwefelsäure).

Glühende Kohle zersetzt Wasserdampf in Wasserstoff, Kohlenoxyd und Kohlensäure. Solches »Wassergas« wird dargestellt, indem man Kohle in Retorten oder Kammern erhitzt und dann Wasserdampf zuleitet. Hierbei werden Regeneratoren angewendet, die den Wasserdampf, bevor er zu der Kohle tritt, erhitzen. Methoden mit abwechselnder Einwirkung von Luft oder hoher Temperatur und Wasserdampf finden mehrfach Anwendung. So erhitzt man zur Darstellung von Wasserstoffgas Ätzkalk mit überschüssiger Kohle und erhält als Rückstand ein Gemisch von Kohle mit kohlensaurem Kalk, das durch Behandeln mit überhitztem Wasserdampf regeneriert wird, indem die Kohlensäure durch den Wasserdampf ausgetrieben und wieder Ätzkalk erzeugt wird. Nach Abstellung des Wasserdampfes erhält man beim Erhitzen abermals Wasserstoff. Wenn man Ätznatron mit Braunstein (Mangansuperoxyd) in kohlensäurefreier Luft erhitzt, so entsteht mangansaures Natron, und dies zerfällt bei derselben Temperatur, sobald man überhitzten Wasserdampf hinzuleitet, in Sauerstoff, Ätznatron und Mangansesquioxyd. Nach Abstellung des Wasserdampfes wird beim Erhitzen in kohlensäurefreier Luft abermals mangansaures Natron gebildet. In kontinuierlicher Weise wird Sauerstoff dargestellt, indem man konzentrierte Schwefelsäure in einem geeigneten Gefäß auf glühende Platinschnitzel oder Ziegelstücke fließen läßt. Die Schwefelsäure zerfällt dann in schweflige Säure und Sauerstoff. Hiermit vergleichbar ist die Methode der Chlorgewinnung, nach der man ein Gemisch von Chlorwasserstoffgas und Luft über erhitzte Ziegelsteine leitet, die mit Kupfervitriol imprägniert sind. Es entstehen hierbei Wasserdampf und Chlor, gemischt mit Stickstoff und überschüssiger Luft.

Kommen bei Entwickelung von Gasen Flüssigkeiten zur Anwendung, so benutzt man in der Regel weit- oder mehrhalsige Flaschen und versieht diese mit einem Rohr zur Ableitung des Gases und mit einer Vorrichtung zum Nachgießen von Flüssigkeit, wie in Fig. 5. Man füllt z. B. in die Flasche granuliertes Zink, setzt den durchbohrten Kork mit den beiden Röhren auf und gießt durch das Trichterrohr verdünnte Schwefelsäure ein, worauf sich Wasserstoffgas entwickelt.

Fig. 5. Gasentwickelungsflasche.
Fig. 5. Gasentwickelungsflasche.

Statt der Flasche benutzt man einen Kolben, wenn die Masse erwärmt werden muß, und im großen wendet man in der Regel Flaschen aus Ton an, die mit zwei Öffnungen a b (Fig. 6 u. 7) zum Eingießen der Flüssigkeit und zum Ableiten des Gases sowie mit einer großen Öffnung zum Einbringen des festen Materials versehen sind, auch wohl einen Siebzylinder c zur Aufnahme des letztern erhalten und in Holzkasten gestellt werden, um sie durch Dampf erhitzen zu können. In Sodafabriken benutzt man als Entwickelungsgefäße aus geteerten Sandsteinplatten konstruierte Kasten, die mit den erforderlichen Öffnungen zum Beschicken und Entleeren und zum Ableiten des Gases versehen sind (vgl. Chlor).

Zweihalsige Gasentwickelungsflaschen.
Zweihalsige Gasentwickelungsflaschen.

Einen ähnlichen, nur einfacher aus Steinplatten konstruierten Kasten braucht man zur Darstellung von Kohlensäure aus Kalk u. Salzsäure und einen aus Bohlen zusammengesetzten Kasten, der innen mit Bleiplatten ausgekleidet ist,. zur Darstellung von Schwefelwasserstoff aus Schwefeleisen und Schwefelsäure.

In Mineralwasserfabriken dienen zur Entwickelung der Kohlensäure aus Magnesit und Schwefelsäure kupferne, innen verzinnte und mit Blei ausgekleidete liegende Zylinder mit Rührwerk und domartigem Aufsatz, in dem sich ein Bleigefäß zur Aufnahme der Schwefelsäure befindet, die durch ein von außen zu regulierendes Ventil in den Zylinder fließt. Letzterer besitzt noch eine Öffnung zum Einfüllen des Magnesits und eine zweite Öffnung zum Ablassen der gebildeten Lösung von schwefelsaurer Magnesia.


Fig. 8. Kontinuierlicher Gasentwickelungsapparat.
Fig. 8. Kontinuierlicher Gasentwickelungsapparat.

Sehr praktisch sind Apparate, bei denen die Gasentwickelung beliebig u. ohne Materialverlust unterbrochen werden kann. Ein derartiger Apparat besteht z. B. (Fig. 8) aus einem Glaszylinder, in dem mittels eines durchbohrten Korkes ein unten in eine Spitze auslaufendes Rohr steckt, mit granuliertem Zink oder Marmor gefüllt und oben durch ein Hahnrohr geschlossen ist. Bei Öffnung dieses Hahnes tritt die Säure aus dem Zylinder in das Rohr, und alsbald entwickelt sich Gas, welches durch das Hahnrohr entweicht. Schließt man nun den Hahn, so drückt das sich noch weiter entwickelnde Gas die Säure aus dem Rohr heraus, und damit hört die Gasentwickelung auf, um sofort wieder zu beginnen, sobald man den Hahn öffnet. Dieser Apparat ist dem Döbereinerschen[367] Feuerzeug nachgebildet. Bei dem Apparat von Deville (Fig. 9) sind zwei unten mit Tubulus a versehene Flaschen A B mittels eines Kautschukrohrs verbunden.

Fig. 9. Devilles Gasentwickelungsapparat.
Fig. 9. Devilles Gasentwickelungsapparat.

Die Flasche A ist mit dem festen Körper gefüllt und durch ein Harnrohr R verschlossen. In der Flasche B befindet sich verdünnte Säure; wird diese etwas höher gestellt als A und der Hahn R geöffnet, so tritt die Säure nach A, und das Glas entweicht durch R; wird aber R geschlossen und A etwas höher gestellt als B, so treibt das sich noch entwickelnde Gas die Säure aus A nach B, und damit hört die Gasentwickelung auf.

Fig. 10. Kipps Gasentwickelungsapparat.
Fig. 10. Kipps Gasentwickelungsapparat.

Kipps Apparat (Fig. 10) besteht aus einem untern Teil, der durch die Kugeln ab gebildet wird, und einem obern Teil, einer Kugel mit langem Rohr, welche bei c luftdicht eingesetzt wird und im obern Tubulus ein Sicherheitsrohr d trägt. Die feste Substanz wird durch e eingefüllt und darauf hier das Hahnrohr eingesetzt. Die untere Kugel, das Rohr und ein Teil der obern Kugel sind mit Säure gefüllt, die auch in b eintritt und hier Gas entwickelt, sobald der Hahn e geöffnet wird. Schließt man aber den Hahn wieder, so wird die Säure zurückgedrängt, und die Gasentwickelung hört auf. Ist die Säure schließlich gesättigt, so kann die entstandene Salzsäure durch f abgelassen werden.

Fig. 11. Waschflasche.
Fig. 11. Waschflasche.

Bei der Bleiweißfabrikation benutzt man die Kohlensäure, die sich aus gärenden und verwesenden organischen Substanzen (Pferdemist) entwickelt, indem man die Töpfe, in denen das Gas auf Blei einwirken soll, in den Mist vergräbt. Auch sonst hat man vielfach versucht, die bei Gärungsprozessen sich entwickelnde Kohlensäure zu benutzen, und sie z. B. aus den verschlossenen Gärbottichen der Brennereien abgesaugt.

Fig. 12. Waschgefäß.
Fig. 12. Waschgefäß.

Das auf die eine oder die andre Weise entwickelte Gas bedarf oft einer Reinigung und wird zu diesem Zweck »gewaschen«. Eine einfache Waschflasche (Fig. 11), etwa zur Hälfte mit einer Waschflüssigkeit gefüllt, besitzt eine weite Öffnung mit doppelt durchbohrtem Kork, in dem zwei Glasröhren stecken. Die eine leitet das Gas bis unter den Spiegel der Flüssigkeit, und durch die andre entweicht das gewaschene Gas. Um letzteres in möglichst innige Berührung mit der Flüssigkeit zu bringen, läßt man wohl das Zuteilungsrohr b (Fig. 12) in ein flaches, mit vielen, kleinen Öffnungen versehenes Gefäß a münden, oder man bringt über dem horizontal liegenden, am Ende geschlossenen, seitlich vielfach durchbohrten Rohr b (Fig. 13) einige Siebböden aus Blech (a) an.

Fig. 13. Waschgefäß.
Fig. 13. Waschgefäß.

Gewöhnlich, besonders zum Zurückhalten seiner mit übergerissener Flüssigkeitströpfchen, dient als Waschflüssigkeit reines Wasser; zur vollständigen Abscheidung von Verunreinigungen muß man andre Waschflüssigkeiten anwenden, z. B. Natronlauge oder Kalkmilch zum Absorbieren von Kohlensäure oder schwefliger Säure, eine Metallsalzlösung zum Zurückhalten von Schwefelwasserstoff, übermangansaures Kali zum Zerstören bituminöser Substanzen etc. Aus Koks gewonnene Kohlensäure läßt man durch ein mit Kalkstein gefülltes Faß strömen und erhält dabei den Kalk durch herabrieselndes Wasser feucht, um das Gas von schwefliger Säure zu befreien. Sehr reine Kohlensäure erhält man z. B., wenn man das gewaschene Gas von kohlensaurem Natron absorbieren läßt und dann durch Erhitzen des doppeltkohlensauren Natrons (s. oben) wieder frei macht.

Fig. 14. Chlorcalciumrohr.
Fig. 14. Chlorcalciumrohr.

Bisweilen leitet man auch das Gas, um es ganz geruchlos zu machen, durch einen hohen Zylinder, der mit frisch ausgeglühter, staubfreier Kohle gefüllt ist, oder zur Entfernung von Schwefelwasserstoff u. Kohlensäure durch Kasten, in denen eine lockere, absorbierende Masse auf Horden in dünnen Schichten ausgebreitet ist (vgl. Leuchtgas).

Selten werden G. für technische Zwecke getrocknet. Den größten Teil ihrer Feuchtigkeit verlieren sie schon durch starke Abkühlung. Genügt dies nicht, so leitet man das Gas durch eine mit konzentrierter Schwefelsäure beschickte Waschflasche oder durch Röhren, die mit Chlorcalcium (Fig. 14) oder mit Bimssteinstückchen gefüllt sind, die mit konzentrierter Schwefelsäure befeuchtet wurden.

Fig. 15. Gasometer.
Fig. 15. Gasometer.

Kleinere Quantitäten eines Gases fängt man in der pneumatischen Wanne über Wasser auf. Die mit Wasser gefüllte Wanne besitzt einen horizontalen, durchlöcherten Steg, und auf diesen stellt man eine mit Wasser gefüllte Flasche mit der Mündung nach unten, so daß man das Gaszuleitungsrohr durch das Loch des Steges hindurch in die Flasche einführen kann. Das aufsteigende Gas verdrängt dann das Wasser aus der Flasche. Zum Aufsammeln größerer Quantitäten von Gas benutzt man Gasometer. Ein solcher (Fig. 15) besteht aus zwei Zylindern, von[368] denen der untere B geschlossen, der obere A offen und durch die beiden Stützen c c und das Rohr a auf jenem befestigt ist. Das Rohr a geht vom untern Boden des obern Zylinders in den untern Zylinder bis nahe an den Boden, während das Rohr b unter der obern Wand dieses Zylinders mündet. Die Wasserstandsröhre f zeigt den Füllungsgrad des Zylinders an. Zum Füllen des Gasometers öffnet man die Hähne a, b u. e und gießt Wasser in A, bis es bei e ausfließt. Dann schließt man alle Hähne und öffnet die Schraube d, um hier das Gas einzuleiten, bis der Wasserspiegel bis nahe auf die Schraube gesunken ist. Man verschließt dann wieder d und kann nun das Gas bei e ausströmen lassen, wenn man A mit Wasser füllt und dann den Hahn a öffnet. Man kann aber auch Glocken und Flaschen mit Gas füllen, indem man sie, mit Wasser gefüllt, über b stellt und zuerst a, dann b öffnet.

Einfacher ist ein Gasometer (Fig. 16) mit einer durch ein Gegengewicht b balancierten Glocke a, die in einem mit Wasser gefüllten Gefäß c auf und ab geht. Das eine Rohr d führt das Gas zu, wobei sich die Glocke hebt, während sie durch ihren Druck das Gas durch das Rohr e forttreibt, wenn das Zuleitungsrohr abgesperrt wird. Nach dem gleichen Prinzip sind die Gasometer für Leuchtgasanstalten konstruiert (s. Leuchtgas).

Fig. 16. Gasometer.
Fig. 16. Gasometer.

G. werden in verschiedener Weise verwendet. Leucht- und Heizgase verbrennt man unter Anwendung verschiedener Apparate, die übrigen läßt man zu mancherlei Zwecken auf starre, flüssige oder andre gasförmige Körper einwirken. So leitet man Chlor in Kammern mit pulverförmigem Ätzkalk, um diesen in Chlorkalk zu verwandeln, oder man leitet Chlor in Kammern zum Bleichen von Papierstoff; man läßt schweflige Säure mit Wasserdampf und Luft auf Chlornatrium wirken, um schwefelsaures Natron zu bilden, oder man leitet schweflige Säure auf Schiefer, der dadurch aufgeschlossen wird und schwefelsaure Tonerde liefert. Von kohlensaurem Natron läßt man Kohlensäure absorbieren, um doppeltkohlensaures Natron zu bilden. In allen diesen Fällen müssen die starren Körper dem Gas eine möglichst große Oberfläche darbieten, weshalb man sie in dünnen Schichten locker ausbreitet, auch wohl beständig rührt oder in einem rotierenden Gefäß in Bewegung erhält; oder man schichtet sie locker in hohen Zylindern, die der Reihe nach von dem Gas durchströmt werden, so daß dies schließlich vollständig zur Absorption gelangt. Auf Flüssigkeiten läßt man G. zunächst einwirken, um eine Lösung der letztern zu erhalten. Im allgemeinen absorbieren Flüssigkeiten bei niederer Temperatur mehr Gas als bei höherer, und man muß daher, um starke Lösungen zu erhalten, möglichst kalte Absorptionsflüssigkeiten anwenden, auch die G., die sich vielleicht aus heißen Flüssigkeiten entwickeln, vor dem Eintritt in die Flüssigkeit abkühlen. Erhitzt sich bei der Absorption der G. die Flüssigkeit, so muß sie gut gekühlt werden, wenn sie möglichst viel Gas aufnehmen soll. Die Absorption wird befördert durch Vergrößerung der Berührungsflächen, und man leitet daher das Gas mittels eines Rohres in die Flüssigkeit hinein, damit die einzelnen Gasblasen auf ihrem Wege durch die Flüssigkeit mit immer neuen Teilen derselben in Berührung kommen. Ist das Zuleitungsrohr sehr weit (beim Arbeiten im großen), so versieht man es wohl mit einem Brausenkopf oder sorgt auf andre Weise für seine Verteilung des Gases; auch wendet man vielfach Apparate an, die das Gas zwingen, auf sehr langem Wege durch die Flüssigkeit zu strömen.

Bei Arbeiten im kleinern Maßstab leitet man das Gas durch ein Glasrohr in der Regel bis auf den Boden einer mit Wasser oder einer andern Flüssigkeit gefüllten Flasche. Ist aber das Gas nicht so leicht löslich wie Ammoniak oder Chlorwasserstoff, so wird auch bei Anwendung einer hohen Flasche und niedriger Temperatur ein Teil des Gases unabsorbiert entweichen, und man versieht daher die Absorptionsflasche mit einem doppelt durchbohrten Kork und leitet das entweichende Gas durch ein zweimal rechtwinklig gebogenes Rohr in eine ähnliche zweite und, wenn nötig, auch noch in eine dritte und vierte Flasche.

Ähnliche Reihen von Absorptionsgefäßen finden auch in der Technik Verwendung. Man fertigt z. B. aus Sandstein große, niedrige, viereckige Tröge a (Fig. 17) und verbindet sie untereinander durch Röhren b, die in entsprechende Öffnungen der Deckplatten eingekittet sind.

Fig. 17. Absorptionsapparat mit Sandsteintrögen.
Fig. 17. Absorptionsapparat mit Sandsteintrögen.

Diese Tröge enthalten Wasser, über dessen Oberfläche das Gas hinstreicht. Um eine energische Absorption zu erreichen, hat man auch in jedem Trog einen Zerstäubungsapparat angebracht, der das Wasser in Dunstform überführt und eine ungemein große Absorptionsfläche schafft. Noch häufiger benutzt man mehrhalsige Flaschen (Woulfesche Flaschen, Bombonnes, Touries) aus Steinzeug mit zwei weiten Hälsen und einem engen und außerdem über dem Boden mit einem kurzen Hahnstutzen. Die beiden weiten Hälse dienen zur Aufnahme der knieförmigen Verbindungsröhren, durch die das Gas zu- und abströmt. Der mittlere, gewöhnlich verstöpselte Hals dient zum Einfüllen von Wasser. Die Verbindungsröhren bestehen aus derselben Masse wie die Flaschen selbst und werden mit Teertonkitt luftdicht eingesetzt. Bisweilen setzt man die Röhren aber auch mit Wasserverschluß ein und hat dann den Vorteil, sie schnell ein- und ausheben zu können. Sind die Flaschen einer Reihe nur in der angegebenen Weise verbunden, so muß man jede einzelne füllen und, wenn die Flüssigkeit mit Gas gesättigt ist, wieder entleeren, um sie von neuem zu beschicken. Dabei werden die dem Gasentwickelungsgefäß am nächsten stehenden Flaschen zuerst eine gesättigte Lösung geben und müssen daher auch zuerst neu gefüllt werden. Dann[369] aber durchströmt das Gas zunächst reines Wasser und zuletzt fast gesättigte Lösungen, von denen es kaum noch aufgenommen wird. Man versieht deshalb die Flaschen mit seitlichen Öffnungen a (Fig. 18) und verbindet diese mittels zweimal gebogener Glasheber.

Fig. 19. Bombonnes.
Fig. 19. Bombonnes.

Bei dieser Einrichtung tritt nur in die erste Flasche reines Wasser, während das Gas in die letzte Flasche geleitet wird und der aus einer in die andre Flasche übertretenden Flüssigkeit entgegenströmt. Das Gas kommt also zunächst mit der stärksten Lösung in Berührung, die es vollständig sättigt, und tritt dann zu immer schwächern Lösungen, endlich zu reinem Wasser, wo es am leichtesten absorbiert wird. Aus der letzten Flasche kann man beständig gesättigte Lösung abziehen und erspart mithin alle Handarbeit.

In vielen Fällen genügen auch sehr lange Reihen von Woulfeschen Flaschen nicht zur vollständigen Absorption der G., und man wendet daher die Tröge oder Flaschen, deren größter Mangel darin liegt, daß sie sehr wenig Berührungspunkte für Gas und Flüssigkeit darbieten, in Verbindung mit Kokstürmen an, die 1836 von Gossage erfunden worden sind. Dies sind turm- oder säulenförmige Apparate, aus oft in Teer gekochtem Stein, Mauerwerk oder Steinzeugröhren errichtet und mit Koks oder einem andern porösen Material, auch mit Körpern aus gebranntem Ton gefüllt, über das beständig Wasser oder eine andre absorbierende Flüssigkeit herabrieselt, während das Gas den Turm von unten nach oben durchströmt, also dem Wasser entgegentritt. Diese Türme wirken äußerst kräftig absorbierend, weil sich nicht nur die seine Verteilung des Wassers, sondern auch die Oberflächenwirkung des porösen Materials nützlich erweist. Läßt man die G. zunächst in Woulfesche Flaschen oder Steintröge treten und dann erst in den Koksturm, so erhält man in den Gefäßen konzentrierte Lösungen, und der Turm absorbiert den Rest des Gases. Ost werden auch mehrere Türme miteinander verbunden, die das Gas nacheinander zu passieren hat. Stets müssen aber die G., bevor sie in den Turm treten, durch eingeschaltete längere Röhrenleitungen hinreichend gekühlt werden.

Bei der Mineralwasserfabrikation muß Kohlensäure unter hohem Druck von Wasser absorbiert werden. Letzteres befindet sich daher in starkwandigen Gefäßen, in die das Gas durch eine Druckpumpe hineingepreßt wird oder unter dem im Entwickelungsgefäß herrschenden Druck ohne weiteres eintritt.

Fig. 19. Liebigs Kugelapparat.
Fig. 19. Liebigs Kugelapparat.

Zur Beschleunigung der Absorption befindet sich in dem Gefäß ein Rührer, oder man versetzt das Gefäß selbst in schaukelnde Bewegung, um die Berührung des Wassers mit der Kohlensäure zu befördern.

Beim Arbeiten im kleinen, z. B. bei der chemischen Analyse, benutzt man eigentümlich geformte Gefäße, wie z. B. den Liebigschen Kugelapparat (Fig. 19), um den Weg, den das Gas durch die Flüssigkeit macht, zu verlängern und die Berührungsflächen zu vergrößern. Man kann auch ein langes, schwach knieförmig gebogenes Rohr (Fig. 20) anwenden, in dessen aufwärts gerichtetem Schenkel die Gasblasen langsam emporsteigen und gut absorbiert werden. In diesen Fällen kommen Flüssigkeiten zur Anwendung, die das Gas chemisch binden, für die Absorption von Kohlensäure z. B. Kalilauge.

Läßt man G. auf Flüssigkeiten einwirken, um eine chemische Wirkung zu erzielen, so ist ebenfalls innige Berührung Hauptbedingung.

Fig. 20. Absorptionsrohr.
Fig. 20. Absorptionsrohr.

Das Oxydationsgefäß von Hargreaves (Fig. 21) besitzt ein vertikales Rohr a, das in einem zylindrischen Gefäß durch einen Siebboden bis auf den wahren Boden geht und hier vier seitliche Öffnungen besitzt, oberhalb schließt sich ein Bleirohr b von halber Weite an, dessen oberes Ende trichterförmig erweitert ist. Wird nun durch das Rohr c Dampf von 3 Atmosphären Spannung eingeblasen, so reißt der Dampf durch den Trichter Luft mit sich fort, und diese strömt durch die seitlichen Öffnungen des Rohres a aus und wird durch den Siebboden in seine Blasen verteilt.

Fig. 21. Oxydationsgefäß von Hargreaves.
Fig. 21. Oxydationsgefäß von Hargreaves.

Es findet hierbei eine sehr innige Mischung statt, die Flüssigkeit gerät in ein lebhaftes Wallen, und die beabsichtigte Oxydation wird z. B. bei Sodarohlauge sehr vollständig erzielt. Zum Einblasen von Gasen in Flüssigkeiten benutzt man auch Ventilatoren und sehr vorteilhaft den Körtingschen Injektor, der auch zum Ansaugen von andern Gasen als Luft eingerichtet ist. Der zum Karbonisieren von Sodalauge dienende Apparat von Ungerer besteht aus einem eisernen oder gemauerten und mit Eisenblech gefütterten Turm, der oben durch eine Pfanne mit Siebboden abgeschlossen ist. Von letzterm hängen mehrere hundert Drahtseile herunter, die durch eine unten angebrachte Vorrichtung gespannt werden. In diesem Turm steigen die kohlensäurereichen Feuergase oder reine Kohlensäure auf, während die Flüssigkeit in spiraligen Streifen und mithin mit vervielfachter Oberfläche an den Seilen herabrinnt. Statt der letztern sind auch Ketten anwendbar, und Salzausscheidungen an denselben schaden nicht, weil sie einfach durch Schütteln zum Herabfallen gebracht werden können.

Zur Behandlung von Schwefelsäure mit Schwefelwasserstoff läßt man sie in einem aufrecht stehenden Zylinder in seinen Strahlen springbrunnenartig aufsteigen, während gleichzeitig das Gas durch den Zylinder strömt und sich sehr innig mit der Säure mischt, oder man wendet einen Turm an, in dem 24 Reihen von je neun, ∧-förmigen Bleidächern auf Bleilatten angebracht sind. Die untern Ränder der Dächer sind sein sägezahnförmig ausgeführt, so daß die Säure in einzelnen Tropfen auf das nächsttiefere Dach fällt und verspritzt und dem von unten nach oben strömenden Gas eine sehr große Oberfläche darbietet.[370]

Sollen G. auf G. einwirken, so genügt es, sie in denselben Raum ausströmen zu lassen, da sie sich alsbald innig mischen. Im großartigsten Maßstab geschieht dies bei der Schwefelsäurefabrikation, wo schweflige Säure, Luft, Wasserdampf und Salpetergase in Bleikammern geleitet werden. In andern Fällen wird bei Einwirkung von Gasen auf G. eine Flüssigkeit als Vermittler angewandt, soz. B. bei der Verarbeitung der Sodarückstände, wo man schweflige Säure auf Schwefelwasserstoff wirken läßt, um beide G. zu Schwefel und Wasser zu ersetzen. Man benutzt hier einen mit Holzprismen ausgelegten Turm, in dem eine Chlormagnesium- oder Chlorcalciumlösung herabrieselt, während die beiden G. unten einströmen. Bei der Darstellung von Schwefelsäureanhydrid läßt man schweflige Säure mit Sauerstoff über einen Kontaktkörper strömen und erreicht unter Einwirkung des letztern eine direkte Verbindung der beiden G. Sollen G. abgekühlt werden, so leitet man sie durch lange Röhren, die in freier Luft stehen oder liegen oder außen durch Wasser gekühlt werden. Röhren dienen auch zum Erhitzen von Gasen, doch wendet man hier, wenn es sich um große Gasmengen handelt, auch das Regenerativsystem an (vgl. Feuerungsanlagen, S. 520). Über die Erhitzung von Gebläseluft im Hüttenbetrieb s. Winderhitzungsapparate.

Quelle:
Meyers Großes Konversations-Lexikon, Band 7. Leipzig 1907, S. 363-371.
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