Part 4

+Der Professor+: Die Säure ist ein chemischer Begriff, und zwar, genau betrachtet, ein recht verwickelter. Aber ich hoffe, daß ich Ihnen doch eine Vorstellung davon geben kann. Sie wissen doch, was ein +Oxyd+ ist?

+Der Laie+: Ich denke, die Verbindung eines Elements mit Sauerstoff.

+Der Professor+: Ja. Und ferner ist Ihnen wohl bekannt, daß man die Elemente nach ihren Eigenschaften oft in +Metalle+ und in +Nichtmetalle+ unterscheidet?

+Der Laie+: Die Unterscheidung ist mir wohl bekannt, aber ich muß gestehen, daß ich sie nicht gerade als scharf empfinde. Welche Eigenschaften sollen für diese Unterscheidung maßgebend sein? Ich denke, für die Metalle wird man wohl ihren Glanz, ihre Schwere, ihr Leitungsvermögen für Wärme und Elektrizität als maßgebend betrachten. Aber gibt es nicht auch leichte Metalle einerseits und glänzende und schwere Nichtmetalle andrerseits?

+Der Professor+: Allerdings, z. B. die Metalle +Natrium+ und +Kalium+ und das nichtmetallische Element +Jod+. Der Unterschied zwischen Metallen und Nichtmetallen ist in der Tat nicht scharf, und man kann bei manchem Element im Zweifel sein, wohin man es rechnen soll. Aber im großen und ganzen ist es doch eine berechtigte Unterscheidung, wenn man sich nur nicht auf eine einzige Eigenschaft bei der Beurteilung stützt, sondern vielmehr ihre Gesamtheit in Betracht zieht. Auch muß man die Eigenschaften richtig bewerten: für die Metalle ist namentlich ihre +Undurchsichtigkeit+ und ihr Leitungsvermögen für Elektrizität kennzeichnend.

+Der Laie+: Die Undurchsichtigkeit soll eine metallische Eigenschaft sein? Aber Schwefel, Kohle, Porzellan sind doch gewiß keine Metalle trotz ihrer Undurchsichtigkeit?

+Der Professor+: Jeder nichtmetallische Stoff läßt sich durch gewisse Kunstgriffe, wie Umschmelzen oder Umkristallisieren aus Lösungen, in eine durchsichtige Form verwandeln; ganz leicht gelingt dies bei den Nichtmetallen Schwefel, Phosphor, Kohle, Bor, Silizium! Denken Sie nur an den Diamanten, der die durchsichtige Form der Kohle ist. Auch das Porzellan besteht aus an und für sich durchsichtigen, freilich sehr kleinen Kristallen, die nur infolge ihres ungleichwertigen Lichtbrechungsvermögens ein weißes Gemisch geben. Ein durchsichtiges Metall gibt es dagegen nicht; zwar sind auch die Metalle in sehr dünnen Lagen etwas durchscheinend, aber niemals, auch in den dünnsten Schichten nicht, klar durchsichtig.

+Der Laie+: Also, den Unterschied zwischen Metallen und Nichtmetallen zugegeben, wie kommen wir zum Begriff der Säure?

+Der Professor+: Sehr einfach: Sie brauchen nur das Oxyd eines nichtmetallischen Elements in Wasser zu lösen.

+Der Laie+: Demnach wäre Schwefelsäure eine Verbindung von Schwefeloxyd mit Wasser?

+Der Professor+: Ja.

+Der Laie+: Und Phosphorsäure eine Verbindung von Phosphoroxyd mit Wasser?

+Der Professor+: Ja, und ebenso erhalten Sie Kohlensäure aus Wasser und einem Oxyd des Kohlenstoffs, Borsäure aus Boroxyd und Wasser, Salpetersäure aus Stickstoffoxyd und Wasser, Chlorsäure aus Chloroxyd und Wasser usw.

+Der Laie+: Und was entsteht, wenn man ein Metalloxyd in Wasser auflöst?

+Der Professor+: Da kommt es zunächst darauf an, ob sich das Oxyd in Wasser löst, was in verhältnismäßig wenigen Fällen erfolgt. Dann kommt es darauf an, ob das Metalloxyd viel oder wenig Sauerstoff enthält. Enthält es wenig, so gibt es mit Wasser eine +Lauge+ oder +Base+. Enthält es viel, so hat seine Verbindung mit Wasser häufig die Eigenschaften einer Säure.

+Der Laie+: Da ist es wohl möglich, daß die sauerstoffarmen Oxyde eines Metalls basische Eigenschaften haben, während die sauerstoffreichen mit Wasser Säuren geben?

+Der Professor+: Dies könnte man sogar fast als die Regel bezeichnen. Jedenfalls gilt es für Chrom, Mangan, Eisen und viele andere Metalle. Ihre „niederen“, d. h. sauerstoffarmen Oxyde sind in Wasser unlöslich, haben aber trotzdem basische Eigenschaften; die höheren, sauerstoffreichen Oxyde sind in Wasser löslich und bilden damit echte Säuren.

+Der Laie+: Wie erkennt man eine Säure? Wodurch unterscheidet sie sich praktisch von einer Base?

+Der Professor+: Zunächst ist es auffallend, daß die wässerigen Lösungen der Säuren fast alle einen sauren Geschmack haben, obgleich sie oft ungeheuer verschieden zusammengesetzt sind. Auch einige andere Eigenschaften sind den meisten Säuren gemeinsam: sie färben blauen Lakmusfarbstoff rot, sie lösen Metalle und Metalloxyde auf, sie entwickeln mit Metallen, die sie lösen, Wasserstoffgas. Viele von ihnen wirken auch wasserentziehend auf wasserhaltige Stoffe. Es läßt sich nun nicht leugnen, daß manche von diesen Eigenschaften auch den Basen zukommen: auch sie lösen manche Metalle unter Wasserstoffentwicklung, auch sie wirken ätzend und wasserentziehend auf viele Stoffe. Aber gegen Lakmus und andere Farbstoffe verhalten sich die Basen stets umgekehrt und entgegengesetzt wie die Säuren: sie färben Lakmus, das von Säure gerötet ist, wieder blau, Methylorange, das durch Säuren gerötet ist, wieder gelb. Der Geschmack der Basen ist ebenfalls ganz anders als der der Säuren.

+Der Laie+: Wie verhalten sich nun diese beiden gegnerischen Stoffe zu einander? Was tritt ein, wenn man eine Säure und eine Base zusammenbringt?

+Der Professor+: Sie vereinigen sich miteinander, oft unter sehr heftiger Reaktion, zu einem +Salz+. Dabei wird stets das Wasser, welches in der Säure und in der Base chemisch gebunden ist, wieder abgestoßen.

+Der Laie+: Also bestehen die Salze aus Verbindungen von Metalloxyden mit Nichtmetalloxyden?

+Der Professor+: Ja, und man kann sie dementsprechend ebenso gut aus diesen durch Zusammenschmelzen darstellen. So können Sie z. B. das Kupfersalz der Phosphorsäure, welches man phosphorsaures Kupfer oder Kupferphosphat nennt, entweder so herstellen, daß Sie die Kupferbase in Phosphorsäure auflösen, oder durch Zusammenschmelzen von Kupferoxyd mit Phosphoroxyd.

+Der Laie+: Warum heißt man diese Stoffe +Salze+? Hat dieser Name etwas mit dem Kochsalz zu tun, womit wir die Speisen salzen?

+Der Professor+: Ja. Das Kochsalz entsteht beim Zusammenbringen von Natronlauge und Salzsäure. Es ist sozusagen ein Normaltypus des Begriffes „Salz“, denn es vereinigt alle kennzeichnenden Eigenschaften der Salze in sich. Es löst sich in Wasser und kristallisiert aus dieser Lösung beim Verdunsten des Lösungsmittels aus; es erhöht den Siedepunkt, den osmotischen Druck und die elektrische Leitfähigkeit des Lösungsmittels und erniedrigt seinen Gefrierpunkt. Es rötet weder blauen, noch bläut es geröteten Lakmusfarbstoff. Es tauscht gegen stärkere Säuren seine Säure, gegen stärkere Basen seine Base aus.

+Der Laie+: Sind denn diese Eigenschaften wirklich kennzeichnend für die Salze? Gibt es nicht auch unlösliche Salze?

+Der Professor+: Allerdings, sogar recht viele. Aber selbst die „unlöslichsten“ unter ihnen, wie das schwefelsaure Barium, sind eben doch nicht ganz unlöslich; sie sind in Wasser nur so wenig löslich, daß wir es nur schwierig bemerken. Aber in der Natur sind selbst diese schwerlöslichen Stoffe aus wässerigen Lösungen im Lauf langer Zeiten in prächtigen, großen Kristallen abgeschieden worden. Wir können daher auch die sogenannten unlöslichen Salze nur als schwerlöslich betrachten und müssen für sie dieselben Gesetze als gültig annehmen, welche für die löslichen Salze gelten.

+Der Laie+: Sie sagten vorhin, das Kochsalz röte weder den blauen, nach bläue es den geröteten Lakmusfarbstoff. Ist dies auch für alle Salze kennzeichnend? Ich dächte, ein Salz, das aus einer sehr starken Säure und einer sehr schwachen Base besteht, müßte auch noch saure Eigenschaften besitzen.

+Der Professor+: Dies ist auch tatsächlich der Fall. Das Kupfersulfat und überhaupt viel Schwermetallsalze der Schwefelsäure, Salzsäure und Salpetersäure reagieren noch deutlich sauer, weil diese drei Säuren viel stärker sind als die Schwermetallbasen. Dagegen reagieren z. B. das phosphorsaure und das borsaure Natrium wie Basen, weil die Natronlauge als Base in diesen Salzen viel stärker ist als die Säuren, an die sie gebunden ist.

+Der Laie+: Solche Salze nennt man dann wohl „+saure Salze+“, bzw. „+basische Salze+“?

+Der Professor+: O nein! Diese Namen bedeuten etwas ganz anderes, nämlich chemische Verbindungen von Salzen mit einem Überschuß ihrer eigenen Säuren bzw. Basen. So kann sich z. B. 1 Molekül Kaliumsulfat mit 1 Molekül Schwefelsäure zu „+saurem Kaliumsulfat+“ verbinden; ebenso 1 Molekül Kohlensäure mit 1 Molekül kohlensaurem Natrium zu „+saurem kohlensaurem Natrium+“ (Natriumbikarbonat). Viele dieser sauren Salze reagieren gegen Lakmus durchaus nicht sauer, sondern alkalisch, weil ihre Säure viel schwächer als ihre Base ist. Dies gilt z. B. vom Natriumbikarbonat, vom Borax, der sogar einen großen Überschuß an Borsäure enthält, vom sauren Natriumphosphat und vielen anderen Salzen.

+Der Laie+: Sie erwähnten vorhin, daß man den Säurebestandteil eines Salzes durch eine stärkere Säure austreiben könne. Ich denke mir, daß dies eine vorteilhafte Darstellungsweise für alle schwächeren Säuren sein müßte.

+Der Professor+: Sie haben recht. Die Methode ist für den Chemiker geradezu unersetzlich, weil er durch die +Kristallisation+ unreine Säuren auf dem Umweg über ihre Salze leicht und vollständig reinigen kann. Die Säuren haben nämlich häufig nur eine geringe Neigung zu kristallisieren, oder sie tun es, wie z. B. Essigsäure, nur in ganz reinem Zustand. Ihre Salze kristallisieren dagegen meistens leicht und hinterlassen dabei alle Unreinigkeiten in der „Mutterlauge“, d. i. in dem nicht kristallisierenden Rest der Lösung. Will man also z. B. aus dem stinkenden, braungefärbten, rohen Holzessig reine Essigsäure darstellen, so verfährt man etwa folgendermaßen: man schüttet in den Holzessig Natronlauge oder kohlensaures Natrium und erhält so eine ganz unreine Lösung von essigsaurem Natrium. Diese läßt man in der Wärme solange eindunsten, bis beim Abkühlen der größte Teil des essigsauren Natriums sich in Kristallen abscheidet. Dieses beständige Salz kann man nun beträchtlich erhitzen, so daß die meisten Verunreinigungen herausdestillieren, ohne daß es selbst Schaden leidet. Dann löst man es nochmals in Wasser auf und „kristallisiert es um“, d. h., man scheidet aus dieser Lösung abermals durch Eindampfen die Hauptmasse des Salzes in Kristallen ab. Diese sind nun fast als ganz rein zu betrachten. Erhitzt man sie mit Schwefelsäure, so verdrängt diese durch ihre große Stärke die Essigsäure, und es hinterbleibt schwefelsaures Natrium, während die Essigsäure herausdestilliert. So kann man viele Säuren chemisch rein darstellen.

+Der Laie+: Ist denn die Essigsäure eine Verbindung eines Nichtmetall-Oxydes mit Wasser?

+Der Professor+: Nein. Sie hat eine viel kompliziertere Zusammensetzung. Sie werden sich erinnern, daß ich Ihnen ausdrücklich sagte, ich vermöchte Ihnen nur einen Begriff von dem zu geben, was Säuren und Basen sind. Dieser Begriff ist aber nicht erschöpfend; es gibt noch viele Säuren und auch viele Basen, die weder ein Metalloxyd noch ein Nichtmetalloxyd enthalten. Um auch diese zu verstehen, müßten wir uns zuerst mit der +Ionen-Theorie+ vertraut machen. Dies wollen wir aber, wegen der erforderlichen bedeutenden Vorkenntnisse, lieber auf später vertagen.

+Der Laie+: Können zwei verschiedene Salze ebenfalls aufeinander einwirken?

+Der Professor+: O ja. Sie tun es sehr häufig, um nicht zu sagen: immer. Dabei erfolgt dann ein wechselseitiger Austausch derart, daß beide Salze ihre Säuren miteinander vertauschen. Ich möchte Ihnen da doch ein prachtvolles Beispiel im Versuch vorführen. Sehen Sie diese farblose Lösung: sie enthält salpetersaures Quecksilberoxyd. Und hier eine zweite, ebenfalls farblose Flüssigkeit: es ist eine Lösung von Jodkalium in Wasser (Jodkalium = jodwasserstoffsaures Kalium, das Salz aus Jodwasserstoffsäure und Kalilauge). Nun schütte ich beide Lösungen zusammen, und Sie sehen eine herrlich scharlachrote Färbung. Sie setzt sich als dickes Pulver zu Boden, während die überstehende Flüssigkeit farblos ist. Was ist dieses scharlachrote Pulver?

+Der Laie+: Wenn das jodwasserstoffsaure Kalium und das salpetersaure Quecksilberoxyd ihre Säuren gegenseitig ausgetauscht haben, so kann nur salpetersaures Kalium und jodwasserstoffsaures Quecksilberoxyd entstanden sein. Der Niederschlag muß aus einem dieser beiden Stoffe bestehen.

+Der Professor+: So ist es auch. Er besteht aus Jodquecksilber, wie man der Kürze halber statt „jodwasserstoffsaures Quecksilber“ sagt. Das andere Umsetzungsprodukt, das salpetersaure Kalium, ist in der überstehenden, farblosen Flüssigkeit gelöst.

+Der Laie+: Wenn man also diese farblose Flüssigkeit vorsichtig vom roten Bodensatz abgießt und eindampft, so erhält man Kristalle von salpetersaurem Kalium?

+Der Professor+: Jawohl. Und das Jodquecksilber ist nur deshalb zu Boden gesunken, weil es zu den „unlöslichen“ Salzen gehört. Es ist in Wasser nur sehr wenig löslich. Setzt man aber mehr Jodkaliumlösung hinzu, so sehen Sie, wie es sich darin wieder völlig auflöst.

+Der Laie+: Und die Lösung ist wieder ganz farblos geworden! Die Farbe dieser Umsetzungsstoffe tritt offenbar nur dann zutage, wenn sie unlöslich sind und infolgedessen als Niederschläge aus der Lösung ausfallen.

+Der Professor+: Hier sind Sie entschieden im Irrtum. Ich zeige Ihnen hier eine gelbe Lösung von salzsaurem Eisen und eine farblose von rhodanwasserstoffsaurem Ammonium. Lassen Sie sich durch die schrecklichen Namen nicht irre machen, es sind zwei echte, einfache Salze. Wenn ich diese Lösungen zusammenschütte, so sehen Sie eine prächtig blutrote +Lösung+ von rhodanwasserstoffsaurem Eisen. Hier zeigt nur die +Farbe+ die Umsetzung an, denn ein Niederschlag ist nicht entstanden. -- Ein zweites Beispiel: Hier ist eine farblose Lösung von Chlorkalzium (salzsaurem Kalzium), und hier eine blaue von salpetersaurem Kupfer. Ich gieße beide zusammen: es entsteht eine grasgrüne Lösung von salzsaurem Kupfer.

+Der Laie+: Ich bin mir in dieser interessanten Sache über eine Frage noch nicht im klaren: wenn ich salpetersaures Kalium mit Schwefelsäure mische, so erwarte ich, daß schwefelsaures Kalium und Salpetersäure entstehen. Wenn ich, umgekehrt, schwefelsaures Kalium mit Salpetersäure mische, so erwarte ich aus denselben Gründen, daß salpetersaures Kalium und Schwefelsäure entstehen. Was gilt nun? Beides zugleich kann doch nicht richtig sein? Wie kann ich mir merken, welcher von beiden Vorgängen der richtige ist?

+Der Professor+: Sie berühren hier eine außerordentlich wichtige Sache, die ich Ihnen ausführlich erklären möchte. Wir wollen bei dem von Ihnen gewählten Beispiel bleiben und wollen es in der Form einer Gleichung anschreiben:

Salpetersaures Kalium + Schwefelsäure = schwefelsaures Kalium + Salpetersäure.

Liest man die Gleichung von links nach rechts, so bedeutet sie den einen, von rechts nach links aber den anderen Vorgang. Tatsächlich sind nun beide Vorgänge möglich, beide finden auch wirklich statt, aber unter merklich verschiedenen Begleitumständen. Ich vermische hier in diesem Glasgefäß trockenes salpetersaures Kalium mit konzentrierter Schwefelsäure: Sie sehen Dämpfe von Salpetersäure aufsteigen und bemerken beim Anfassen des Gefäßes eine beträchtliche Erwärmung. Nun vermische ich in einem zweiten Gefäß trockenes schwefelsaures Kalium mit konzentrierter Salpetersäure. Sie sehen keine Dämpfe aufsteigen, denn die vorhandene Salpetersäure verschwindet zum Teil, und Sie bemerken, daß das Gefäß in diesem Fall sehr +kalt+ wird.

Aus dem ersten Vorgang müssen Sie schließen, daß reines salpetersaures Kalium und reine Schwefelsäure nicht nebeneinander bestehen können, ohne aufeinander einzuwirken. Also können diese beiden Stoffe unmöglich allein als Endergebnis des zweiten Vorgangs auftreten. Aus dem zweiten Vorgang erkennen Sie dagegen, daß auch schwefelsaures Kalium und Salpetersäure unmöglich nebeneinander bestehen können, ohne aufeinander einzuwirken. Also können diese beiden Stoffe nicht das ausschließliche Endergebnis des ersten Vorgangs sein.

+Der Laie+: Demnach müßte man annehmen, daß in einem solchen Gemisch alle vier Stoffe zugleich vorhanden sind: nämlich salpetersaures Kalium, Schwefelsäure, schwefelsaures Kalium und Salpetersäure.

+Der Professor+: Dies ist auch tatsächlich der Fall. Aus dem ersten Paar bildet sich fortwährend das zweite, aus dem zweiten bildet sich gleichzeitig fortwährend das erste zurück. Somit halten die vier Stoffe einander sozusagen das Gleichgewicht. Dies ist aber nicht immer so möglich, wie in unserem Beispiel. Wenn nämlich einer der neugebildeten Stoffe +unlöslich+ ist, so entzieht er sich dadurch dem Einfluß des anderen. Das ist z. B. bei unserem schönen, scharlachroten Jodquecksilber der Fall, wenn Sie Jodkalium mit salpetersaurem Quecksilber zusammenbringen.

+Der Laie+: Sie wollen sagen, daß in diesem Fall das gebildete Jodquecksilber sich mit dem ebenfalls neugebildeten salpetersauren Kalium nicht wieder rückläufig umsetzen kann, weil das Jodquecksilber unlöslich ist?

+Der Professor+: Ja. Dasselbe gilt für alle diejenigen chemischen Vorgänge, bei welchen einer der neugebildeten Stoffe entweder unlöslich ist, oder sich als Gas aus dem Wirkungsbereich der anderen Stoffe entfernt. In allen diesen Fällen verläuft der chemische Vorgang nur in einer Richtung und dauert so lange, bis die letzte Spur der Ausgangsstoffe verschwunden ist, bis sich also kein unlöslicher oder gasförmiger Stoff mehr neu bilden kann. In allen anderen Fällen entsteht ein chemischer Gleichgewichtszustand.

+Der Laie+: Nun bleibt immer noch die Frage offen, wie weit in diesen anderen Fällen der Prozeß in einer Richtung fortschreitet. Dauert dies so lange, bis die vier Stoffe in gleichen Mengen vorhanden sind, oder müssen sie im Verhältnis ihrer Molekulargewichte stehen, oder von welchen Umständen sonst hängt das Gleichgewicht ab?

+Der Professor+: Dafür sind +drei+ Umstände maßgebend: die +Konzentration+ der Lösungen, ihre +Temperatur+ und der +Druck+, unter welchem sie stehen. Denken Sie nur an die Darstellung der Salpetersäure aus salpetersaurem Kalium und Schwefelsäure. Je mehr man dieses Gemisch erwärmt, um so vollständiger wird die Salpetersäure aus dem Salpeter „ausgetrieben“. Denn die Salpetersäure ist in der Hitze bestrebt, sich als Dampf der Reaktion zu entziehen. Durch +Druck+anwendung kann dies aufgehalten werden, weil Druck den Salpetersäuredampf wieder verflüssigt. Denken Sie ferner an den Vorgang des +Kalkbrennens+. Wenn man kohlensauren Kalk glüht, so zerfällt er in seine beiden Oxydkomponenten, nämlich in das Metalloxyd +Kalziumoxyd+ und in das Nichtmetalloxyd +Kohlendioxyd+. Dieses entweicht als Gas. Schließt man aber das zu brennende Kalkstück in ein Gefäß ein, so daß das Kohlendioxydgas nicht entweichen kann, so übt es auf seinen Entstehungsherd einen Druck aus. Dieser Druck verhindert den weiteren Zerfall des Kalkstücks.

+Der Laie+: Das sieht ja gerade so aus, als ob sich das zerfallende Kalkstück einen Widerstand gegen seinen eigenen Zerfall in Gestalt dieses Druckes erzeugt?

+Der Professor+: So ist es auch. Der ganze „+Satz vom chemischen Gleichgewicht+“, den +Guldberg+ und +Waage+ in Christiania entdeckt und als „+Massenwirkungsgesetz+“ bezeichnet haben, besagt nichts anderes, als daß sich jeder chemische Vorgang während seiner Abwicklung von selbst einen Widerstand erzeugt, der diese Abwicklung zu hemmen sucht. Entsteht bei einem solchen Vorgang Wärme, so sind die neugebildeten Körper ganz gewiß in der Hitze unbeständig; wird Wärme verbraucht, so ist ebenso sicher anzunehmen, daß sie in der Kälte unbeständig sind. Entsteht ein Gas, welches einen Druck ausübt, so hemmt dieser Druck den Prozeß; wird aber dabei ein Gas verschluckt, so daß ein luftleerer Raum entsteht, so ist dieses Vakuum bestrebt, die weitere Absorption des Gases zu hindern. Und wenn in einer Lösung die neugebildeten Stoffe aufeinander einwirken und die Ausgangsstoffe rückbilden, so ist dies eben auch nichts anderes, als ein Widerstand gegen die Neubildung.

+Der Laie+: Ich bin Ihnen zu großem Dank verpflichtet. Sie haben mir verwickelte Vorgänge, die ich niemals glaubte verstehen zu können, auf ein großartig einfaches Grundgesetz zurückgeführt.

7. Die Salpetersäure und was man daraus macht.

Wenige Stoffe haben für unsere Zivilisation eine so große Bedeutung, wie die Salpetersäure. Wir wollen uns daher mit ihr, mit ihrer Darstellung und Anwendung etwas gründlicher befassen.

Die Salpetersäure wurde früher ausschließlich durch Erhitzen von Salpeter mit Schwefelsäure dargestellt. Man benutzt dazu den billigen, sogenannten „Natronsalpeter“ oder „Chilisalpeter“, welcher in Chile in ungeheuren Lagern bergmännisch gewonnen wird. Diesen salzartigen Stoff könnte man sich aus Natronlauge und Salpetersäure entstanden denken; wenn man ihn mit konzentrierter Schwefelsäure erhitzt, so verbindet sich die Natronlauge mit der Schwefelsäure zu schwefelsaurem Natrium, während die Salpetersäure herausdampft und durch Abkühlung der Dämpfe gewonnen werden kann. Man kann dies z. B. in gläsernen Gefäßen machen, wie Abb. 10 zeigt.

Diese Darstellungsweise der Salpetersäure hängt von der Einfuhr des Chilisalpeters ab, also von einem ausländischen Rohstoff. Dies war schon in Friedenszeiten ein Anlaß, nach einer anderen Darstellungsart zu suchen. Der Krieg hat dieses Bestreben der Deutschen mit Erfolg gekrönt: sie benutzen jetzt als Ausgangsstoff für die Gewinnung der Salpetersäure das Billigste, was man sich denken kann, nämlich die +Luft+.

Um diese wertvolle Entdeckung zu verstehen, erinnern wir uns, daß sich die Salpetersäure bildet, wenn man ein Oxyd des Stickstoffgases, also eine Verbindung von Stickstoffgas mit Sauerstoffgas, in Wasser löst. Nun besteht die Luft zufälligerweise aus einem +Gemeng+ dieser beiden Gase. In der Luft sind sie nur miteinander gemengt, aber nicht chemisch verbunden. Denn wenn man Luft z. B. in kaltem Wasser sich auflösen läßt und dann durch Erwärmen wieder austreibt, so zeigt sich, daß sich der Sauerstoff in reichlicherem Maße in Wasser gelöst hat als der Stickstoff. Dies wäre nicht möglich, wenn in der Luft Sauerstoff und Stickstoff chemisch aneinander gebunden wären.

Läßt man aber durch die Luft elektrische Funken schlagen, wozu sich namentlich Wechselstrom von etwa 1000 Volt Spannung gut eignet, so verbinden sich beide miteinander zu einem rotbraunen Gas, welches sich in Wasser zu Salpetersäure auflöst. Dieses Gas zeigt so recht, wie verschieden eine chemische Verbindung von einem bloßen Gemeng ihrer Bestandteile ist: das +Gemeng+ ist farblos und für unsere Lunge zum Atmen notwendig; die Verbindung dagegen ist rotbraun, für die Lunge höchst giftig, und löst sich in Wasser zu Salpetersäure.

[Illustration: Abb. 10. Darstellung der Salpetersäure aus Salpeter und Schwefelsäure.]

Als diese Erfindung, Salpetersäure aus Luft und Wasser darzustellen, gemacht war, war sie noch lange nicht lebensfähig. Denn die Geschicke solcher Erfindungen sind immer auf das engste mit der Preis- und Rentabilitätsfrage verknüpft: es mußte gelingen, die „Luft“-Salpetersäure zum gleichen Preis oder billiger herzustellen als die Salpetersäure aus Chilisalpeter, dann war erst die Erfindung technisch wertvoll. Wovon hängt nun der Preis beider Produkte ab? -- Die Gewinnung des Chilisalpeters ist an der Fundstelle ungemein einfach und billig; sein Preis wird daher, außer durch die Nachfrage, im wesentlichen durch die Transportkosten bestimmt. Der Preis der Luftsalpetersäure richtet sich hauptsächlich nach den Gestehungskosten der verwendeten Elektrizität. Stellt man diese, wie bei uns in Deutschland, durch Umwandlung aus Dampfmaschinenarbeit her, so ist sie für die Salpetersäuregewinnung in der Regel zu teuer. Dies ist aber nicht mehr der Fall, wenn die Elektrizität, wie in Norwegen, aus natürlichen Wasserkräften gewonnen wird. Deshalb ist Norwegen („~Norge~“ auf norwegisch) der eigentliche Sitz der Luftsalpetersäuregewinnung. Es hat bereits im Jahre 1910 mehr als 260000 Zentner Kalksalpeter (sog. Norgesalpeter) im Wert von über 2 Millionen Mark ausgeführt. Die Erzeugung von Chilisalpeter hat allerdings zurzeit noch etwa den vierzigfachen Wert.

Man verwendet die Salpetersäure sowohl im freien Zustand als flüssige Säure, als auch in Form ihrer festen Salze. Sprechen wir zuerst von dieser zweiten Anwendung. Es sind nur drei Salze der Salpetersäure, welche in sehr großen Mengen angewendet werden: das salpetersaure Natrium (Natronsalpeter oder Chilisalpeter), das salpetersaure Kalium (Kalisalpeter) und das salpetersaure Kalzium (Kalksalpeter, Norgesalpeter). Die wichtigste Anwendung des Natron- und des Kalksalpeters ist die als +Düngemittel+. Er kräftigt durch seinen Stickstoffgehalt das Blattwachstum außerordentlich, ist daher bei Mais, Rüben, Kartoffeln und Klee mit Vorteil zu verwenden. Da aber beide Salpeterarten im Regenwasser leicht löslich sind, gibt man nicht die ganze Jahresdüngung auf einmal, sondern besser in kleineren Mengen nach und nach. Der Kalksalpeter enthält um ⅐ weniger Stickstoff als der Chilisalpeter; diese Tatsache ist beim Einkauf der Berechnung des Preises und bei der Düngung der Berechnung der erforderlichen Menge zugrunde zu legen. Bei der Gewinnung der Luftsalpetersäure entsteht zugleich eine kleine Menge +salpetrige Säure+; diese verhält sich ihrer chemischen Zusammensetzung nach zur Salpetersäure etwa so, wie Mennige zum Bleisuperoxyd, d. h. sie ist etwas ärmer an Sauerstoff. Die salpetrige Säure und ihre Salze sind aber für die Pflanzen giftig. Wenn daher im Norgesalpeter etwas salpetrigsaurer Kalk enthalten ist, so verschlechtert dies seine Wirkung beträchtlich. Dieser Umstand erschwerte anfangs den Wettbewerb des Kalksalpeters mit dem Chilisalpeter; inzwischen jedoch hat man gelernt, den Gehalt des Kalksalpeters an dieser schädlichen Substanz auf ein Mindestmaß herabzudrücken.

Während also die Salze der Salpetersäure für fast alle Pflanzen ein hervorragendes Nahrungsmittel bilden, sind sie für den tierischen Körper, also auch für den menschlichen, starke Gifte. Trinkt man eine, wenn auch sehr verdünnte, Lösung von Salpetersäure, so wird einem fast augenblicklich schlecht, und es folgt Erbrechen mit allen Erscheinungen einer Vergiftung. Die Salze der Salpetersäure, also alle Arten von Salpeter, wirken nicht so giftig wie die freie Säure. Da aber im tierischen Magensaft etwas freie Salzsäure enthalten ist, welche aus einer Salpeterlösung stets etwas Salpetersäure frei macht, so ist auch der Genuß von Salpeterlösung gesundheitsgefährlich. Es ist nicht überflüssig, dies zu wissen, weil der Salpeter die Eigenschaft hat, geräucherte Fleischwaren mit schön roter Farbe zu konservieren. Obgleich seine Anwendung verboten ist, findet man in den Rauchfleisch- und Wurstwaren nicht selten Salpeter, dessen Genuß besonders für Kinder schädlich ist.

Die hauptsächlichste Anwendung fand der Salpeter in vergangenen Zeiten zur Bereitung des Schwarzpulvers. Dazu kann man aber weder den Natronsalpeter noch den Kalksalpeter verwenden, weil diese beiden Salze die Eigentümlichkeit haben, aus der Luft Wasser anzuziehen und zu zerfließen. Man benutzt daher zur Schießpulverbereitung den luftbeständigen Kalisalpeter. Dieser wird aus dem überseeischen Natronsalpeter durch eine Wechselumsetzung in der Weise gewonnen, daß man heißgesättigte wässerige Lösungen von Natronsalpeter und +Chlorkalium+ miteinander vermischt. Dann findet folgende Umsetzung statt:

salpetersaures Natrium + Chlorkalium = salpetersaures Kalium (Chilisalpeter) (Kalisalpeter) + Chlornatrium. (Kochsalz)