close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Elektrizittserregung beim Zerspritzen von Flssigkeiten (Balloelektrizitt).

код для вставкиСкачать
107
4. EZektri;vit~tserre!/7cn!/
b e i m Zersgwitsem uom TZussigkeiteib
(BalloeZektrixii5at);
C. C h r i s t i a m s e n , .
van#
Erster Teil.
5 1. Eiinleitung. Das folgende sol1 eine zusammenfassende
Dnrstellung von Untersuchungen geben, die ich in den letzten
Jahren veroffentlicht habe.l) Sie beziehen sich auf die Elektrizitatsentwickelung durch den StoB von Fliissigkeitstropfen
gegen feste Wande; Wasserfallelektrizit%t ist sie von L e n a r d
genannt worden. Ich werde dafur den Namen Balloelektrizitat
vorschlagen und gebrauchen.
Die erste bedeutende Arbeit, uber diesen Gegenstand ist
eine durch die Erfindung der Dampfelektrisiermaschine veranlafhe Abhandlung von F a r a d ay. 2, Von seinen Resultaten
sollen hier besonders hervorgehoben werden, daB reiner Wasserdampf ebenso wie Gase unwirksam sind, was spater durch
andere, besonders aber durch W esendonck3)besfatigt wurde.
Wassertropfen und Dampfstrahl machten den Kessel negativ
elektrisch, Terpentintropfen dagegen positiv; Elektrolyte waren
unwirksam.
Im Ja%re 1887 teilten E l s t e r und GeiteI4) einige interessante Versnche mit uber den StoB von Wassertropfen gegen
kalte und warme Metallwande und zeigten, daB durch Abkuhlung die Ladung des Metalles bei etwa 180° von negativ
zu positiv iibergeht, was sie gewiB mit Recht mit dem L e i d e n f r o s t schen Phanomen in Verbindung setzen.
1) C. Christiansen, Videnskabernes Selskabs Oversigter, Kjobenhavn 1909. 1911. 1912.
2) M. F a r a d a y , Phil. Trans. 1832.
3) K . W e s e n d o n c k , Wied. Ann. 47. p. 529. 1892.
4) J. Elster u. H. G e i t e l , Wied. Ann. 32. p. 74. 1887.
108
C. Christiansen.
1892 erschien die umfassende Abhandlung von L e n a r d l)
uber Wasserfallelektrizitat, die unsere Kenntnisse auf diesem
Gebiete sehr bedeutend erweiterte. Hier finden wir unter
anderem Versuche mit vielen sehr verschiedenen Fliissigkeiten,
sowie die ersten Angaben uber den EinfluB der Atmosphiire,
in welcher die Versuche stattfinden.
J. J. T h o m s o n 2 ) behandelte wesentlich nach derselben
Methode wie L e n a r d verschiedene prinzipielle Fragen. Er
fand, dafi fallende Wassertropfen in einer Wasserstoffatmosphare negativ geladen wurden, in atmospharischer Luft dagegen positiv und in Wasserdampf gar keine Ladung erhielten.
Er fand, dab mehrere organische Korper sehr wirksam waren,
besonders in wasseriger L8sung, so z. B. Fuchsin und Methylviolett, die negativ elektrisch wurden.
1895 zeigten Lord Kelvin3) und seine Mitarbeiter, dai3
Wasser elektrisch wurde, wenn ein Strom von Luftblaschen
durch das Wasser heraufstieg. Diese Art von Elektrizitatsentwickelung ist spater von Townsend".), Kosters5), Broglie6)
und anderen weiter untersucht worden und ist gewiB mit der
eigentlichen Balloelektrizitat nahe verwandt.
Alle die genannten Versuche zeigen, daB Wassertropfen,
die gegen Wasser stoBen, sowohl sich selbst als das Wasser
positiv elektrisch machen, die durch den Stofi hervorgerufene
Luftstromung mu6 dann die entsprechende negative Ladung
hinwegfiihren. DaB es sich wirklich so verhalt, hat K a e h l e r 7 )
gezeigt. Bei Anwendung von Natriumchloridlosung statt Wasser
werden dagegen, wie A s e l m a n n e ) zeigte, sowohl Kationen als
Anionen vom Luftstrome fortgefuhrt.
8 2. Bas Ballometer. Bei meinen Versuchen uber Balloelektrizitat habe ich zwei etwas verschiedene Apparate, die
I?. L e n a r d , Wied. Ann. 46. p. 584. 1892.
2) J. J. T h o m s o n , Phil. Mag. (5) p. 27. 1894.
3) Lord K e l v i n , M. M a c l e a n u. A. G a l t , Proc. Roy. SOC. 67.
p. 335. 1895.
4) J. T o w n s e n d , Proc. Camb. Phil. SOC.9. p. 244. 1898.
5) W . K a s t e r s , Wied. Ann. 69. p. 12. 1899.
6) L.d e Broglie, Journ. d. Phys. 9. p. 205. 1910.
7) K.K a e h l e r , Ann. d . Phys. 12. p. 1119. 1903.
8) E. A s e l m a n n , Ann. d. Phys. 19. p. 960. 1906.
1)
Elektrizitatserregung beim Zerspritzen von Fliissigkeiten.
109
ich Ballometer nenne, verwendet. Der erste (Fig. 1) bestand aus einem Kapillaraspirator aus Glas A , dessen herabgewendete Spitze von einem Rohre B umgeben war, das an
der Spitze mittels des Kautschukrohres C befestigt war. Die
zu untersuchende Fliissigkeit befand sich im Becherglas E,
das auf einem Paraffinklotze M stand. Die in E befindliche
Fliissigkeit sowohl als dos Innere des Rohres B waren durch
Platindriihte in leitender Verbindung mit einem Pole des
Elektrometers G gesetzt, dessen anderer Pol mit der Erde
Fig. 1.
verbunden war. AuSerdem konnten die Pole des Elektrometers entweder mit den Belegungen eines Kondensators H
oder mit einem sehr schlecht leitenden Shunt J verbundea
werden. Dieser Shunt bestand aus mehreren hintereinander
geschalteten Kapillarrohren, die mit Nitrobenzol gefiillt waren.
Das Ballometer ward in folgender Weise gebraucht. Von
einer Gaedepumpe wird Luft unter einem Druck von etwa
30 cm Quecksilber in den Kapillaraspirator durch den Kautschukschlauch P hineingetrieben. Die Fliissigkeit, die in E’
enthalten ist, stoBt dam in Form von feinen Tropfen gegen
die Innenwand des Rohres B und fallt zuletzt als groBe Tropfen
herab in den Trichter L. Um ein Beispiel anzufuhren: Bei
dem oben genannten Drucke wurde das Platinrohr B in der
Sekunde von 0,62 g Wasser getroffen. Dabei berechnete sich
aus dem Ausschlag des Elektrometers eine Elektrizitatsent-
110
C. Christiansen.
wickelung von 0,32 absoluten elektrostatischen Elektrizitatseinheiten in der Sekunde.
I n den folgenden Versuchen wurden die Pole des Elektrometers durch den oben beschriebenen Shunt verbunden. Unter
diesen Umstanden nimmt die Nadel des Elektrometers eine
Ruhestellung ein, wenn die in derselben Zeit entwickelten und
weggeleiteten Elektrizitatsmengen gleich grog sind. Ich fand,
daB die Ausschlage ziemlich nahe den in gleichem Zeitraume
entwickelten Elektrizitatsmengen proportional waren. Die Ausschlage wurden in Millimetern oder Zentimetern gemessen.
8 3. Destilliertes Wasser. In mehreren von den oben
zitierten Arbeiten wird bemerkt, daB es sehr schwer fallt,
ubereinstimmende Resultate zu erhalten ; unberechenbare Umscande scheinen sehr oft mitzuwirken, besonders wenn man
mit destilliertem Wasser arbeitet. Dieselbe Erfahrung habe
ich oft gemacht und vie1 Miihe gehabt, um die Ursache aufzufinden.
Zuerst galt es, uber den EinfluB des Rohres B klar zu
werden. Die Weite des Rohres ist gleichgiiltig, auch die Lainge
ist ohne wesentliche Bedeutung, wenn sie nicht zu klein ist.
Rohren von Platin, Glas und Elfenbein gaben positive, Wachs
und Schellack negative Elektrizitat, doch gaben die zwei letztgenannten auch nach langerem Gebrauch positive Elektrizitat.
Paraffinrohren gaben immer negative Elektrizitat. Am konstantesten waren die Wirkungen, wenn Platinrohren gebraucht
wurden; doch zeigte es sich, daB die Oberflache des Platins
sich an der Luft veranderte, wenn es langere Zeit nicht gebraucht wurde. Durch Waschen mit Kalilosung und anhaltende
Spiilung mit Wasser, worunter bier wie im folgenden immer
destilliertes Wasser gemeint ist, gab es aber immer den urspriinglichen Ausschlag wieder.
Bevor wir weiter gehen, muB noch etwas uber das
destillierte Wasser bemerkt werden. Von dem chemischen
Laboratorium der Polytechnischen Lehranstalt erhielt ich taglich auf einmal die fur den taglichen Gebrauch notwendige
Menge destillierten Wassers. Nur mit einem solchen Vorrat
konnen vergleichbare Versuche gemacht werden. Es zeigte
sich niimlich, daB Wasser, das an zwei nufeinanderfolgenden
Tagen destilliert worden war, sich sehr versehieden verhalten
~lektrizitatserregungbeim Zerspritren von PLussigkeiten.
1 11
konnte. Nach der Ursache dieser Veranderung des Wassers
habe ich vergebens gesucht.
Wenn ich ‘nun ein in gewohnlicher Weise gereinigtes Glasgefa8 mehrere Male mit Wasser spule, dann bekomme ich
immer denselben Ausschlag am Elektrometer, sagen wir 10 mm.
Nehme ich aber ein GefaB, das nicht besonders gereinigt ist,
fulle es mit Wasser aus demselben Behalter und messe die
Balloelektrizitat,, dann bekomme ich einen Ausschlag von
30 bis 40mm.
Habe ich wieder ein GlasgefaB mit Wasser, das den normalen Ausschlag 10 mm gibt, und tauche ein auBen gereinigtes
und gespultes Reagenzglas hinein, dann erhalte ich wieder
den normalen Ausschlag, 10 mm. Wenn ich aber das Reagenzglas sorgfaltig mit einem Handtuche trockne und es dann
wieder in Wasser tauche, dann bekomme ich einen Ausschlag
von 30-40 mm.
Es ist zu vermuten, daB alle Korper, die lange Zeit der
Luft ausgesetzt gewesen sind, und besonders die, die groBe
Oberflachen haben, in derselben Weise wirksam sein werden.
Doch laBt der Versuch sich nur mit unloslichen Korpern ausfuhren. So verhalt es sich auch; von Korpern, die in dieser
Weise wirksam sind, nenne ich: Glas, Agat, Buchsbaum, Papier,
Leinwand, Wolle, Seide, die menschliche Haut , Blatter der
Baume.
Ein Stuck alte Leinwand, dessen Gewicht 0,l g batrug,
lag 1 Minute in ca. 30 ccm Wasser. Dadurch stieg die Balloelektrizitat des Wassers von 19 auf 95 cm. Mit einem gleich
schweren Stuck ausgewaschenen Filtrierpapiers stieg der Ausschlag von 19 auf 52 mm.
Ich nahm 1 g ausgewaschenes Filtrierpapier, 1 g wei6e
Wolle und 1 g weiBe Seide. Jedes von ihnen wurde in ein
120 ccm Wasser enthaltendes GefaB gelegt und nach Verlauf
von 2 Minuten wieder aufgenommen. Bei der Untersuchung
erhielt ich die in der Tabelle unter 1 verzeichneten Ausschliige.
Dann wurden die Losungen viermal verdunnt usw. I n dem
vierten Versuche verfuhr ich ebenso, nur blieb die Seide unter
ailen Verdunnungen im Wasser liegen.
C. Christiansen..
112
4-1
1
1
2
3
4
Papier
Wolle
Seide
Seide
52
45
19
25
4-3
4-2
31
47
65
57
41
57
52
35
25
30
50
60
4-4
21
34
64
4-5
17
26
75
4-6
16
14
73
Hier ist es auffallend, dafi die erste Verdiinnung die Balloelektrizitat vergroSert, wenigstens fur Wolle und Seide. DaB
dasselbe auch mit Papier eintreten kann, zeigte ich in folgender Weise. Ich nahm funf Stuck Filtrierpapier von 36 bzw.
2 x 3 6 , 4 x 3 6 , 8 x 3 6 und 1 6 x 3 6 cma Oberflache. Funf
Glaser enthielten jedes 150 cm3 Wasser. Die Balloelektrizitat
des Wassers wurde gemessen und ist unter A angegeben. Dann
wurden die funf Papierstucken in die funf Glaser gelegt; nach
drei Stnnden ma8 ich dann wieder die Balloelektrizitiit, sie
ist unter B angegeben.
T a b e l l e 11.
Areal
A
B
36 cmB
2 x 36 ),
4 x 36 ,,
8 x 36 ,,
16 x 36 ,.
14
16
13
18
17
31
68
83
56
51
Liegt Papier langere Zeit in Wasser, das stets erneuert
wird, verliert es seine balloelektriache Kraft.
Ob man zu diesen Versuchen ein Rohr von Platin, Glas
oder Elfenbein gebraucht, ist gleichgultig.
LaBt man langere Zeit Luft durch Wasser stromen, dann
wird das Wasser noch mehr balloelektrisch als zuvor. Mit
solchem Wasser erhielt ich in einem Versuche einen Ausschlag
von 68; durch Verdiinnung mit gleich vie1 Wasser sank der
Ausschlag auf 32 und durch wiederholte Verdiinnung auf 24,
25, 21. Hier ist die groBe Wirkung der ersten Verdiinnung
auffallend, Selbst sehr kleine Zusatze von Wasser wirken
Elektrizitatserregung beim Xerspritzen von Plussigkeiten. 1 13
sehr energisch; so fie1 der Ausschlag in einem Versuche durch
Zusatz von 'I, Wasser von 57 auf 37.
Die Untersuchung dieser eigentumlichen Wirkungen wird
dadurch sehr erschwert, da6 sehr geringe Zusatze von Elektrolyten die Balloelektrizitat stark herabsetzten.
Es will nach alledem scheinen, daB in der Luft sich ein
besonderes Agens befindet, das sich auf den in der Luft befindenden Korpern niederschlagt und die Eigenschaft besitzt,
Wasser balloelektrisch wirksam machen zu konnen. Man kann
dabei nicht anders als an die radioaktiven Eorper denken.
Auch durch langere Beriihrung oder Schutteln mit vielen
&en, Kochen rnit Harz oder rnit Stearinsaure wird das
Wasser balloelektrisch. I n der folgenden Tabelle findet sich
unter 1 die Wirkung der Losung selbst und in den folgenden
Rubriken die Wirkung der Verdunnungen rnit Wasser.
T a b e l l e 111.
Cassiaol
Copaivaol
Lavendel
Terpentinol
Harz
Kollodium
Stearinsiiure
1
'12
'14
79
130
165
117
148
72
60
17
98
108
86
135
79
45
45
33
81
54
99
75
35
-
-.
'I8
53
39
69
27
'I16
Wasser
39,5
28
57
24
23
17
16
17
16
24
12
12
Man sieht leicht , da6 die Balloelektrizitat zum Studium
der Diffusion sehr geeignet ist. Man nehme ein etwa 50cm
langes, 3cm weites Glasrohr, das unten mit einem Hahn versehen ist und fiille es zu einer Hohe von 40cm mit Wasser.
Auf das Wasser gieBt man eine Schicht von Terpentin; die
Hohe der Schicht ist gleichgiiltig. Nach etwa einer Viertelstunde nimmt man mittels des Hahnes etwas Wasser heraus
und findet, dab es balloelektrisch bedeutend starker wirkt, als
das Wasser sonst wirken wiirde. LaBt man das ganze mehrere
Stunden ruhig stehen, dann sollte man glauben, daB die Balloelektrizitat um so grbBer ware, je naher man der Oberflache
kommt; das ist jedoch gar nicht in dem Grade der Fall, wie
zu erwarten ware; nur ganz nahe an der Oberfliiche wachst
Annalen der Physik. IV. Folge. 40.
8
114
C. Christiansen.
die Balloelektrizitat stark an. Es hatte den Anschein, als
@be das 0 1 zwei verschiedene Korper an das Wasser ab;
von welchen der eine sehr langsam, der andere sehr rasch
diffundierte.
8 4. EZektroZyte. Die Elektrolyte geben sehr wenig Balloelektrizitat. Nehmen wir an, da8 das Wasser einen Ausschlag
von a gibt und losen dann im Wasser einen Elektrolyten auf,
dann wird der Ausschlag bald negativ, erreicht jedoch nie den
Wert - a.
Um den EinfluB der Rohrenwand zu untersuchen, wurden
die folgenden Versuche ausgefiihrt.
Dru&
1
2-1
2-3
2-5
?-!I
2-10
~~
Glas
Platin
Elfenbein
Glas
Platin
Elfenbein
2-11
~
2-12
~
2-14
12-15
2-16
~~~
3 0 c m - 2,5-2 -1,s 0
1
1
1 - 0,s- 1
7
0
0 -1
-4 -4 7
30
- 2,5 -2 -1,5 0
30
- 1,8-2,5-1,5 -0,2 1 1 0,5 - 0,5- 1,5 2,s
2
2
2 -3
- 6 - 3 14,5
60
- 9 -8 -4
-1,5-4
-9 -13,5-18
-12 L4
60
-12,5-8,5-6
60
- 7 -6 -3 1,5 2,5 1,5 -1 - 4 - 3 8
15
16
7,5
25
27
16
Hier bedeutet 1 als Uberschrift, daB die Schwefelsaurelosung 49 g H,SO, im Liter enthielt, also normal war. Die
Balloelektrizitat hat bei etwa lllo0n. ein Minimum. Die
Zahlen scheinen anzudeuten, daB die Balloelektrizitat fur
Wasaer sich wie der Druck, bei Schwefelsaure sich wie dessen
Quadrat verhalt. Zu denselben Resultaten fuhren auch die
folgenden Versuche.
T a b e l l e V.
-
Schwefelsiiure-Platin.
0,001 0,0006 0,0004 0,0003 0,0002 0,0001 Wasser
-
- 1
- 2,5
- 14
-20
0
0,5
0
0
1 - 1
-1,5-1
0 - 2 - 3,5 - 3,5
3 - 5,s - 6,5 - 7
- 8 , 5 - 8 , 5 - 1 1 -I0
--14,5 -13
-17,5 -13
-
0
0
-2
-4
-5
-5
2,5
9
15
19,5
23,5
26
3,5
15
24,5
33
40
48
Elektrizitatserregung beim Zerspritzen von Rliissigkeiten.
115
Um die Balloelektrizifat von Sauren zu vergleichen, wurden
die folgenden Versuche gemacht.
T a b e l l e VI.
Platinrohr.
Salzsaure
Saipetersaure
Schwefelslure
Salzsiiure
Phosphorsaure
- 2
Ameisensaure
Zitronensaure
Phosphorsaure
15,!
Fur A und B sol1 1 angeben, dab die Losungen rormal
waren, fur C war sie dagegen 'Ilo n. Nur die in den einzelnen
Gruppen A, B, C verzeichneten Messungen sind untereinander
vergleichbar. Alle zeigen sie, da6 die chemische Natur der
Saure ohne wesentliche Bedeutung ist, alles kommt auf die Konzentration an und die Balloelektrizitat andert sich sehr langSam mit ihr.
;:_:
T a b e l l e VII.
Platinrohr.
~
4-2
~
Natron
Baryt
Ammon
Natron
-8
-5
-12
-10
- 5,5
5,5
- 7,5
-
I
~
4-4
7?5
9
10,5
6,5
-8
14
13,5
18
20
I n A ist die Losung 1 l/lo n., in B dagegen
n.
Die drei erstgenannten Basen haben ungefahr dieselbe balloelektrische Wirkung, Ammon dagegen wirkt in ganz anderer
Weise.
8*
C, Christiansen.
116
T a b e l l e VIII.
Platinrohr.
-
4-51 I I
4-1
4-%
4-4
4-6
4-7
4-5
Kaliumnitrat
Kaliumsulfat
Hier wie iiberall, wo nicht anderes bemerkt, bedeutet 1,
daB die Losung normal war. Die genannten Kaliumsalze
verhalten sich bei groBeren Konzentrationen fast gleich ; bei
hohen Verdunnungen dagegen nicht, was auch sehr oft bei
den friiheren Versuchen der Fall war.
T a b e l l e IX.
1
Kaliumsulfat
Ammoniumsulfat
Aluminiumsulfat
Magnesiumsulfat
Zinksulfat
Kadmiumsulfat
Kupfersulfat
Nickelsulfat
Zinkchlorid
Nickelchlorid
-
8,5
- 6
- 8
- 8
-5,5
- 8
-13
-11
- 7
-10
4-1
4-2
- 7
- 5,5
- 7
- 6
- 5
-5,5
- 4 , 5 - 3
- 4
- 3
8
- 7
-13
-14,5
-10,5
- 9
-14
-10,5
-10
-11
-
4-4
4-6
4-5
- 2
5
"3
20
0
0
1
- 1
- 3,s
5
- 7
-11,s
-
-
6,5
0,5
13
12,s
10
7,s
21
22
so
18,5
4
17
11
9
7,5
50
19
18
Die Losungen uiiter 1 sind 'I, n. Die sechs ersten Spalten
verhalten sich sehr nahe gleich. Die UnregelmiiBigkeiten, die
sich hier zeigen, konnen verschiedene Ursachen haben. Durch
Filtration wird, wie oben gezeigt, die Balloelektrizitat des Wassers
bedeutend erhoht ; deshalb brauchte ich immer Losungen,
die nie in Beriihrung mit Filterpapier gewesen maren. Auch
die Herkunft der Salze konnte von EinfluB sein. Mein Iiollege
Professor E. B i i l m a n n hatte die Gute, mir zwei verschiedene
Proben von Natriumkarbonat zu verschaffen, die eine war aus
Handelssoda, die andere aus Kryolith hergestellt ; beide wirkten
aber ganz gleich.
Elektrizitatserregung 6eim Zerspritzen von FliissQkeiten.
11 7
Dem Chemiker E. G y n t e l b e r g verdanke ich Losungen
von Kaliumsulfat, die durch mehrmalige Umkristallisation gereinigt waren; auch sie ergaben alle dieselbe Wirkung.
6 5. Stop von Sauren gegen Isolatoren. Es ist oben bemerkt
worden, daB Isolatoren, wie Wachs oder Siegellack, durch
den StoB der Wtbssertropfen negativ elektrisch werden. Ersetzt
man das Wasser durch Salzlosungen oder durch alkalische
Losungen, kann man keine zuverlassigen Resultate erhalten ;
mit Saurel6sungen geht es besser, wohl , weil die meisten der
nicht benetzbaren Korper entweder Sauren sind oder wenigstens
Sauren enthalten. Beispiele davon finden sich in den Tabellen.
T a b e l l e X.
Wachsrohr.
/I
Salzslure
Schwefelsaure
Phosphorsaure
1 14-11
5,5
7,5
8
8,5
~
i15
4-2
1
S,5
14-3
4-41
I8
6,5
1:
:,5
, :,5
I
4-5
4-7
4-6
1
1 -fY5 1:; I
'
-
33
6,s
,
-24J
- 40
-36
-
Druck
'I
locm
1;
_~
20
30
40
1
1
__
~
4
9
19
30
~
5,5
11
21,5
3,5
2
10
18,5
8
17
31
30
29
1
___
.~
-0,5
6,5
4
14
23,5
11
15
- 4
-15
-
-32
-50
-65
-
3
1
-11
118
C. Christiansen.
Die drei Sauren, Schwefelsaure, Salzsaure und Phosphorsaure, geben demnach fast die gleiche Balloelektrizitat ; der
Zeichenwechsel findet bei einer Konzentration von etwa 4-5 n.
statt, ganz wie bei dem StoBe gegen Platin, nur in entgegengesetzter Richtung. Mit wachsendem Druck wachst auch die
Balloelektrizitat, starker fur die Sauren als fur das Wasser;
ebendasselbe fanden wir bei Platin (Tab. I V und V). Das
alles stimmt mit der von L e n a r d angegebenen Theorie dieser
Elektrizitatserregung uberein. Nach ihm ist die Oberflache
des Wassers mit einer elektrischen Doppelschicht versehen,
deren negative Seite der Luft zugekehrt ist. StoBen zwei
Wassermassen gegeneinander, dann reiBt sich etwas von der
negativen Belegung los, geht in die Luft iiber und macht sie
negativ elektrisch. J e starker der StoB, desto mehr Ionen
wurden in dieser Weise von dem Wasser abgegeben. In
dieser Weise erklart sich ohne weiteres die positive Ladung
der benetzbaren Korper. StoBt aber Wasser gegen einen
Isolator, welcher nicht benetzt wird, dann muB dieser einige
von den freigewordenen Ionen aufnehmen und ladet sich dabei
negativ. I n derselben Weise erklart sich die Bildung von
negativer Elektrizitat in den oben genannten Versuchen von
F a r a d n y und E l s t e r und G e i t e l , wo groBe Temperaturdifferenzen die Benetzung verhindern. Betrachten wir nun
statt des Wassers eine SaurelSsung, dann muB die positive
Seite der Doppelschichten der Luft zugekehrt sein und daraus
folgt auch der wahrgenommene Zeichenwechsel der Ladung.
9 6 . Kontakt von Sauren mit Isolatoren. Im Jahre 1907
entdeckte C. W. L u t z l), daB Paraffin negativ elektrisch wurde
durch Beriihrung rnit Wasser. Da ich mich friiher mit ahnlichen Erscheinungen beschaftigt hatte, interessierte diese
Wahrnehmung mich ganz besonders und ich bemuhte mich,
die Sache weiter zu verfolgen; dabei benutzte ich folgendes
Verfahren. A 5 ist ein Glasrohr, das innen mit einer Schicht
des zu untersuchenden Isolators bekleidet ist. In der Mitte
ist das Glasrohr bei C rnit Stanniol umgeben. G ist ein
GlasgefaB, das die zu untersuchende Flussigkeit enthalt. A B
1) C. W. Li itz , Zeitschr. f. physik. u. chem. Unterricht 20. p. 234.
1907; Beibl. 31. p. 1071. 1907.
Elektrizitatserregung beim Zerspritzen lion Russigkeiten.
119
ist mittels eines Kautschukschlauches mit dem Dreiwegbahn D
verbunden; E fiihrt zu eiqer Wasserluftpumpe, a und b sind
Platindrahte, die zu den Polen eines QuadranE
tenelektrometers oder eines empfindlichen Galvanometers fuhren.
Es sei das Rohr mit Pech bekleidet;
A
saugt man dann Wasser in das Rohr hinauf,
c
dann macht die Nadel des Elektrometers gar
keine Bewegung; laBt man aber Luft i n das
Rohr hineintreten und das Wasser sinken,
bekommt man einen kraftigen Ausschlag mit
negativer Elektrizitat. Saugt man wieder
Fig. 2.
Wasser in das Rohr hinauf, dann erhalt man
einen etwas kleineren Ausschlag mit positiver Elektrizifat ; nun
wird j a die in dem Stanniol gebundene positive Elektrizitat wieder
frei. Setzt man nun etwas Saure zum Wasser, dann erhalt
man ganz ahnliche Ausschlage, aber das Vorzeichen der
Ladungen ist nun das entgegengesetzte. Als Beispiel fiihre
ich die folgenden Versuche an.
T a b e l l e XIII.
Pech.
. .
.
. . .
. .
.
. .
. .
Salzsiiure
Schwefelsaure
Salpetersaure
Wasser
13
-‘16
10-1
10-2
10
11
13
16
7
-13
- 15
7
28
33
23
-21
Interesslant ist es, dat3 sehr verdunnte Siuren ein negatives Maximum haben, wie die folgenden Versuche zeigen.
T a b e l l e XIV.
-__
. .
. . .
Ameisensaure
Essigsiiure
Ameisensaure .
SchwefelsSure
.
.
.
1
~ _ _ _ _
-35
-44
-24
-20
-51
-58,5
-39,5
-25,5
,
1
I
i
-50
-53
-40,5
-25,5
10-
~
~
10-7
_ _ _
- 49,5
- 49
- 21
49,5
-38,5
- 20,5
- 48,5
- 38,5
-
120
C. Chistiansen.
Die Oberflachenbeschaffenheit der Isolatoren andert sich
sehr leicht unter den Versuchen, wie es die wiederholten Versuche mit Ameisensaure in Tab. XIV zeigen. Deshalb ist es
nicht leicht, die Gesetze fur diese Art von Elektrizitatsentwickelung nachzuweisen. Ich glaube doch, das folgende Gesetz
aufstelleii zu kijnnen : Saurelosungen von demselben elektrischen
Leitungsvermogen geben dieselbe Elektrizitatsentwickelung bei
Beriihrung und nachheriger Trennung von Isolatoren. Urn dies
zu zeigen, bereitete ich Losungen mit demselben Leitungsvermogen von folgenden Paaren von Sauren :
Salpetersaure-Salzsaure,
Schwefelsaure-Salzsaiure,
Phosphorsaure-Salzsaure,
Essigs~ure-Salzsaure.
Als Isolatoren gebrauchte ich: Wachs , Pech, Schellack,
Paraffin, Kolophonium. Die Versuche bekraftigten , innerhalb
der hier gewiB ziemlich weiten Grenzen der Versuchsfehler,
dtts oben genannte Gesetz.
8 7 . Yerschiedene Arten von Ba2loelektrizitat. Die Untersuchungen von L e n a r d und J. J. T h o m s o n sowohl als die
hier mitzuteilenden Beobachtungen haben ergeben, daB es verschiedene Gruppen von Losungen gibt, namlich:
1. Elektrolyte; alle Salze, die sich normal verhalten bei
der Elektrolyse und bei Doppelumsetzungen; viele Sauren und
Basen; ihre Balloelektrizitat ist sehr achwach, diese Lasungen
nenne ich deshalb aballoelektrisch, oder kurzer aballisch.
2. Wasser, wasserige Losungen von Olen und Filtrierpapier, Ammoniak usw. Diese Korper geben verhaltnismaSig
viel Balloelektrizitat, indem sie die Platinplatte positiv elektrisch machen. Solche Losungen nenne ich autokataballisch.
Losungen von Chinin, Anilin und vielen anderen organischen
Losungen, besonders die Losungen von Trichloressigsaure und
ihre Verwandte, geben der Platinplatte groBe negative Ladungen.
Diese Losungen nenne ich autoanaballisch.
3. Durch Versuche uber Mischungen von Losungen, die
diesen zwei Gruppen angehoren, habe ich gefunden, daB solche
Mischungen viel mehr Balloelektrizitat geben als die Komponenten. Dadurch bin ich dazu gefuhrt, eine neue Gruppe auf-
Eleklrizitatserregung beim Zerspritzen von Plussigkeiten.
121
zustellen, die ich die hyperballische nenne. Als Beispiel fuhre
ich folgendes an. Eine l-molare Losung von &hylalkohol
gibt eine Balloelektrizitat von 0,9, eine l-molare Lbsung von
Kaliumchlorid eine von 0,l; mische ich aber gleiche Volumen
von diesen beiden Losungen, dann wird die Balloelektrizitat
davon gleich 7,O. Nehmen wir statt des Alkohols eine Losung
von Trichloressigsaure, bekommen wir eine Balloelektrizitat
von -10.
Man kann somit die Athylalkohollosung hyperkataballisch , die Trichloressigsaurelo sung hyperanaballisch
nennen. In dieser Weise ist es fast immer moglich, die uns
hier interessierenden Eigenschaften der Losungen kurz zu bezeichnen.
Das hier beschriebene Verhalten der hyperballischen Losungen erleidet in gewissen Fallen Ausnahmen, die doch leicht
erkyarlich sind. Kali ist aballisch , Essigsaure hyperballisch;
mischt man aber beide Losungen, d a m bekommt man, wenn
die Mischung alkalisch ist, keine Balloelektrizitat, weil sowohl
Kali als Kaliumacetat aballisch sind. 1st dagegen die Mischung
sauer, dann haben wir eine Mischung von Kaliumacetat und
Essigsaure und man bekommt eine groBe elektrische Wirkung.
Schwefelsaure und Kaliumacetat sind beide aballisch; ihre
Mischung gibt dagegen starke Balloelektrizitat, weil da Schwefelsaure die Essigsaure frei macht.
Essigsaure und Athylamin sind beide hyperballisch; bilden
wir aber von ihnen eine neutrale Losung, dann gibt diese keine
Anzeichen von Balloelektrizitat ; ist dagegen eine von den beiden
im UberschuB vorhanden, erhalten wir starke Balloelektrizitiit.
Im folgenden wird das Verhalten der hyperballischen Lasungen durch viele Beispiele erlautert werden. Zu den Versuchen benutzte ich ein Ballometer von der jetzt zu beschreibenden Form.
*
A A (Fig. 3) ist ein weites isoliert befestigtes Qlasrohr,
das bei B und C mittels zweier Korkpfropfen geschlossen ist
und zwei Seitenrohre U und 3 tragt. Durch B tritt der
Kapillaraspirator hinein, durch C geht ein Glasstab 8, welcher
den Pfropfen G tragt, an welchem eine runde Platinplatte B,
dessen Diameter 3 cm betragt, mittels Siegellack befestigt ist.
. J ist ein Becherglas, das auf einer Paraffinplatte steht. Durch
den Kautschukschlauch I; t,ritt Luft unter einem Drucke von
122
C Christiansen.
31 cm Quecksilber in den Kapillaraspirator hinein; die in J
befindliche Fliissigkeit wird dann in feinen Tropfen gegen die
Platinplatte geschleudert , von ihr zuruckgeworfen, sammelt
sich zu groberi Tropfen, die in den Trichter K hineinfallen.
Die Luft, mit sehr feinen Tropfen vermengt, geht durch das
Rohr D hinweg. An die Platinplatte H ist ein Platindraht a
gelotet, ein anderer Platindraht b geht in die Fliissigkeit J
hinab; beide sind miteinander und mit einem Pole des Quadrantenelektrometers verbunden. Die ubrige Einrichtung ist
Fig. 3.
wie die oben (p. 1'09) beschriebene; ubrigens ist im folgenden
immer der Wert der Ausschlage in Volt angegeben. Der Abstand von der Spitze des Kapillaraspirators zur Platinplatte
war 1 cm.
8 8. Mischungen von Athylalkohol und Kaliumchlorid. Zuerst
wurde die Balloelektrizitat verschiedener Losungen von Kaliumchlorid gemessen. Hier wie uberall in dem folgenden bedeutet m die Anzahl von Molekiilen im Liter; haben wir es
mit einer aballischen Losung zu tun, wird das oft durch Zufugung von dem Index a, also ma bezeichnet; ist es eine autoballische oder hyperballische Losung, wovon die Rede is t,
dann wird die Konzentration mit m b bezeichnet.
T a b e l l e XV.
Kaliumehloridlosuug.
Elektrizitatserreguny beim Zempritzen von Flussigkeiten.
123
P ist die Balloelektrizitat in Volt gemessen. Die Ausschlage des Elektrometers waren sehr konstant. Ganz anders
verhalt es sich mit Mischungen von hhylalkohol und Wasser,
wie folgende Tabelle zeigt, wo die Reihenfolge der Messungen
durch Pfeile angedeutet ist.
T a b e l l e XVI.
1
1
4
2
3
08
1,05
k' f
V-t
0,6
m b
r7
1
172
!
'i2
j
'/,
1,45
194
177
175
1,55
1,3
175
1,9
290
116
Die Ursache dieser UnregelmaBigkeiten mu8 in Veranderungen der Oberflachenbeschaffenheit des Platins gesucht werden;
es ist aber schwer zu sagen, worin sie bestehen. GewiS ist
es nur, daB sie verschwinden durch Zusatz einer elektrolytischen Losung.
T a b e l l e XVII.
Kaliumchlorid
m,
190
035
0,2
0,l
0,05
0,02
0,o 1
[log 1000 nz,
,
'
j
1
370
297
2,s
2,o
1,7
1,3
170
,
khylalkohol, rnb =
o,l
072
075
110
1,86
1,65
3,68
3,05
5,73
5,06
7,20
6,34
2,45
2,17
4,40
3,85
5,52
4,96
1.85
3,20
2,53
4,lA
3,28
4,56
3,58
3,88
2,93
2,05
1,56
2,17
2,06
2,84
240
1,52
2,30
1,70
1,20
1,48
2,o
470
-~
7,43
6,76
6,12
6,73
5,34
6,OO
4,62
5,27
Diese Tabelle ist so zu verstehen. Mischen wir gleiche
Volumina von einer Losung, die 4,6g hhylalkohol im Liter
enthalt und von einer Losung, die 74,5g Kaliumchlorid im
Liter enthalt, dann erhalt die Platinplatte eine Spannung von
+ 1,86 Volt.
Aus der Tabelle ersehen wir, da8 Mischungen mit konstantem Alkoholgehalt um so mehr Balloelektrizitat geben, je
C. Christiansen.
124
mehr Kaliumchlorid sie enthalten, oder, was dasselbe aussagt,
je gr68er ma ist. In Fig. 4 sind die Resultate aller Versuche
graphisch dargestellt; als Abszisse ist log 1000 ma gewahlt,
die Ordinaten geben die Balloelektrizitat an. Die Kurven
weichen so wenig von geraden Linien ab, daB wir mit einiger
Annaherung ihren Gleichungen die Form
P = Clog 1000 ma
geben konnen.
Ganz anders steht die Sache, wenn wir Losungen mit
machsendem Alkoholgehalt betrachten. Die Tabelle zeigt niim-
4b
V+A
0
,
l
0.01
2
Fig. 5.
Fig. 4.
lich, da6 die Balloelektrizitat etwa fur m, = 1,5 Maximum
wird, und das fur a.lle Werte von mn. In Fig. 5 ist die Balloelektrizitat fur m a = 0,01, 0,l und 1,0 graphisch dargestellt,
indem m, Abszisse ist.
Bei den in Tab. XVII mitgeteilten Versuchen war der
Luftdruck wie gewohnlich 31 cm Quecksilber. Urn den EinfluB der Variation des Druckes zu zeigen, wurden die folgenden Versuche gemacht.
T a b e l l e XVIII.
'ilo-rn. Kaliumchlorid und hhylalkohol.
khylalkohol, m b=
Druck
l
l1
2
/
4
4,25
39
"135
7,85
~lektT~Zita~SeTregU7lg
beim Zerspritzen von Flussigkeiten.
125
Diese Versuche zeigen, daB die GroBe des Druckes von
keinem oder jedenfalls sehr geringem EinfluB ist auf die Konzentration, bei welcher die Balloelektrizifat ihr Maximum hat.
Diese Konzentration sollte demnach nur von der Natur des
hyperballischen Stoffes abhangen.
Obgleich ich mich in dieser Arbeit wesentlich auf sehr
verdiinnte Losungen beachrankt habe, werde ich doch hier
etwas iiber die Balloelektrizitat der verschiedensten Mischungen
von Athylalkohol und 1/1,, KCl mitteilen. Ich ging dabei von
einem 99proz. Alkohol aus.
T a b e l l e XIX.
In Fig, 6 sind diese Versuche graphisch
dargestellt. Die Abszissen geben die in
10 ccm der Mischung enthaltene Menge von
1/1,,
KCI.
8 9. Athylalkohol und Elektrolyte. Wir
wollen nun sehen, wie Mischungen von Lthylalkohol und verschiedene Elektrolyten sich
verhalten. Zuerst untersuchte ich Mischungen
von einigen normalen Kalisalzen mit 1-molarem
khylalkohol.
T a b e l l e XX.
1-m. Athjlalkohol und Kalisalze.
Fig. 6.
126
C. Christiansen.
Hier ist die Balloelektrizitat fur Kaliumchlorid gleich 100
gesetzt. Man sieht, dab die meisten Salze sehr nahe dieselbe
Wirkung geben, doch finden sich auch groBe Abweichungen
davon.
Tabelle XXI.
'/,
Athylalkohol uud Alkalisalze.
T a b e l l e XXII.
Athylalkohol und verschiedene Sauren.
Chromsaure
Ameisensaure
Salzsaure
1/2 H,CrO,
CH,02
77
C2H402
36
98
'/2C4H606
21
Hier wie iiberall in dem Vorhergehenden ist die Balloelektrizitat fur l/, KC1 gleich 100 gesetzt. Die Chloride haben
alle fast dieselbe Wirkung; die Sauren dagegen verhalten sich
sehr verschieden , nur die Weinsaure hat fast dieselbe balloelektrische Wirkung wie Kaliumchlorid.
Die balloelektrische Methode kann offenbar in der chemischen Analyse Anwendung finden. Hat man z.B. eine Kaliurnchloridlosung von unbekannter Starke , braucht man sie nur
mit dem gleichen Volumen von 1 -molarem Athylalkohol zu
mischen; aus der Balloelektrizitat dieser Losung findet man
dann leicht die Starke der Losung. Den Alkoholgehalt einer
Losung bestimmt man natiirlich in gleicher Weise.
Wie wir gesehen haben, geben viele Salzlosungen naherungsweise dieselhe balloelektrische Wirkung; dadurch wird
es mijglich, die Summe der Aquivalente in einer Jlischung von
verschiedenen Salzlosungen zu finden.
Das stadtische Wasser Kopenhagens gab bei der balloelektrischen Untersuchung am Elektrometer einen Ausschlag
von 2,6 cm; denselben Ausschlag gab eine 0,005-normale Losung von. Kaliumchlorid. Nach der chemischen Analyse enthalt dasselbe Wasser in 100000 Gewichtsteilen 14 Teile CaO
Elektrizitatserregung 6eim Zerspritzen von Russigkeiien.
127
+
und 2,2 Teile MgO, d. h. 0,14128 0,022/20,1 = 0,006 Bquivalen te.
Von Prof. M. K n u d s e n erhielt ich eine Probe von Meereswasser, das bei der balloelektrischen Untersuchung einen Ausschlag von S,9 cm gab, denselben Ausschlag erhielt ich auch
mit einer 0,64.normalen Kaliumchloridlosung. Aus der Zusammensetzung des Meereswassers fand ich aber, da6 es
0,59 Aquivalente Salz enthalten sollte.
9 10. T'erschiedene Blkohole. Die folgende Tabelle enthalt die Resultate von Versuchen uber die Balloelektrizitat
einer Reihe von Alkoholen, die entweder mit destilliertem
Wasser oder mit Ill,,- und I/, - molarer Kaliumchloridlosung
gemischt wurden.
T a b e l l e XXIII.
'it KC1
5,7
7,7
'/lo KCl
'
H*O
Isobutylalkohol
1
'IlO KCI
6,05
Wlalkohol
-
'1, KC1
l f l 0KC1
FI,O
1
1
8,2
5,05
0,95
,
1
'
I
1
11,7
7,6
3,4
9,5
6,4
3,05
'i2
1
'I4
'Is
8,75
60
110
'
1
8,8
6,25
8,0
'/&
0,85
7,2
5,8
2,1
8,8
6,4
2,6
1,7
3,3
'/,
12,l
~
1
9,1
6,6
2,5
'18
5,5
O,95
5,3
3,65
2,O
1
I
6,9
4,5
2,6
1
'ia21 'ior
4,O
1,85
2,5
2,2
1,25
1,5
'i16 I 'iSz
:$5
0,s
I i::
,
I :$
O,&
C. Christiansen.
128
Man sieht, daB das Maximum der Balloelektrizitat bei
desto groBerer Verdunnung auftritt, je mehr Kohlenstoffatome
im Alkoholmolekule enthalten sind ; daB auch Methylalkohol
ein solches Maximum besitzt und zwar ungefahr bei m b = 4,
habe ich durch besondere Versuche gefunden.
Ubrigens zeigten sich bei diesen
Versuchen eigentumliche Unregelma5igkeiten, besonders mit Isobutylalkohol, deren Ursache ich nicht habe
finden konnen. Die Versuche mit
KCl sind in Fig. 7 graphisch dargestellt; die Abszissen sind mit
log (4/m,)proportional.
Fig. 7 .
Aus den oben genannten Ursachen kann von einer genauen Bestimmung der Maxima und der dazu gehorigen Konzentrationen nicht die Rede sein. Ich habe deshalb mehrere
Versuche in dieser Richtung gemacht, deren Resultate in
Tab. XXIV vorgezeichnet sind. Das Maximum der Balloelektrizitat fur hhylalkohol ist gleich 100 gesetzt.
T a b e l l e XXIV.
'Ilo KC1.
I
Methylalkohol
Athylalkohol
Propylal kohol
Isobutylalkohol
Amylalkohol
Konzen- 1
tration 1
WLb
4
1
'
'
Balloelektrizitat
Gemessen
1
Berechnet
43
I
38
173
243
1
290
1
~
224
286
Es sei p die Zahl von Kohlenstoffatomen im Molekule
der Alkohole; wir haben dann, daB die dem Maximum entsprechende Konzentration in der Nahe von
8 x 2 - P = 23-P
liegt.
Das Maximum selbst wird dann durch
62p
- 24
Elektrizitatserregung beim Zerspritren von 2%issigkeiten.
129
dsrgestellt. Ich wei8 sehr wohl, daB diese Angaben nur sehr
rohe Annaherungen sind, doch mu8 ich mich bei der Mangelhaftigkeit des Beobachtungsmateriales darauf beschranken.
Ich bin nicht niiher auf die den Allylalkohol betreffenden
Messungen eingegangen, weil dieser Alkohol mit Riicksicht auf
die chemische Konstitution von den ubrigen sehr verschieden ist.
Es ist sehr wichtig zu wissen, ob isomere Verbindungen
dieselbe Balloelektrizitat geben oder nicht. Zur Beantwortung
dieser Frage sollten die folgenden Versuche dienen.
T a b e l l e XXV.
Es unterliegt somit keinem Zweifel, daB Butylalkohol und
Isobutylalkohol dieselbe balloelektrische Wirkung haben. Man
ware deshalb geneigt, die Ursache des Unterschiedes zwischen
der Balloelektrizitit von Propyl- und Isopropylalkohol in zufalligen Umstanden zu suchen; doch liegt dazu keine Berechtigung vor.
Bis jetzt ist immer von Mischungen von Alkohol mit
Kaliumchloridlosungen die Rede gewesen. Ich habe auch einige
Versuche mit anderen Elektrolyten gemacht , welche zeigen,
daB das Verhalten verschiedener Elektrolyten groBe Analogien
darbieten.
T a b e l l e XXVI.
Bei Mischungen von sehr rerdiinnten alkoholischen Losungen mit Kaliumchlorid zeigt es sich, daB die Balloelektrizitat
Annalen der Physik. IV. Folge. 40.
9
130
C. Chistiansen.
der Alkoholmenge proportional wachst ; demnach sollte das
Verhaltnis zwischen der Balloelektrizitat B und der Konzentration m, sich einem konstanten Werte nahern. Um diese
Konstante zu bestimmen, babe ich eine besondere Reihe von
Versuchen angestellt, wobei jedoch zu bemerken ist, dab eine
halbnormale Losung von Kaliumchlorid die BalloelektriziVat
- 0,15 gab; ich habe deshalb 0,15zu den beobachteten Werten
der Balloelektrizitat addiert.
Auch in dieser Weise tritt die groEe balloelektrische
Wirkung der hoheren Alkohole deutlich hervor; einen einfachen
Zusammenhang zwischen ihr und der Zahl der Kohlenstoffatome im Alkoholmolekiile habe ich doch nicht finden konnen.
8 11. Monovalente fette Sauren. Diese Sauren haben in
ihrem balloelektrischen Verhalten groBe Ahnlichkeit mit den
Alkoholen, wie die folgenden Versuche zeigen.
T a b e l l e XXVIII.
Elektrizitatserrepng 6eim Zerspritzen von Plussiykeiten.
131
Die Versuche uber die Balloelektrizitat der Sauren sind
in der Fig. 8 graphisch dargestellt, wo die Abszissen den
log 4 /m, proportional sind. Ameisensaure verhalt sich offenbar
Fig. 8.
wie ein Elektrolyt; die Maxima fur die ubsigen Sauren haben
die Werte
EssigsBure
Propionsaure
n. Buttersaure
5,7
298
8,7
die sich wie 1:2 : 3 verhalten. Die den Maxima entsprechenden
Konzentrationen sind
20,75
2 -0,25
2-1,25
Wenn p dieselbe Bedeutung wie oben hat, dann ist die den
Maxima entsprechende Konzentration dargestellt durch
2 W -P.
Ebenso wie fur die Alkohole habe ich durch besondere
Versuche den Grenzwert von Blm, fur Mischungen der fetten
Sauren mit l/lKCl zu finden gesucht.
T a b e l l e XXIX.
'Il
B
- fur
Essigsaure
Propionsaure
n. Buttersaure
Valerisnsaure
I
KCI.
Konzentration der Siluren,
7.7
9,5
31
10,s
44
97
1)2b
=
1
11,7
48
129
205
46
141
249
43
113
251
247
9*
I
210
132
C. Christiansen.
T a b e l l e XXX.
'1, KCI.
3 12. Zssigsaure. Um an einem Beispiel die balloelektrischen Eigenschaften der fetten Sauren naher zu beleuchten,
wurden die folgenden Versuche gemacht. Zuerst wurde die
Balloelektrizitat von Mischungen mit verschiedenen Elektrolyten
gemessen.
T a b e l l e XSSI.
1-m. Essigsiiure.
Es ist von besonderer Wichtigkeit, zu wissen, ob Essigsaure seine hyperballischen Eigenschaften verliert, wenn sie
durch eine Base neutralisiert wird. Zu diesem Zwecke wurden
Mischungen von Essigsaure, Kali und Wasser dargestelltj die
in 80 ccm der Mischung 20 ccm Kali und wachsende Mengen
von Essigsaure enthielten.
T a b e l l e XXSII.
~ l e k t r i z ~ ~ a t s e r r e gbeim
~ n g Zerspritzen voa Elussigkeiten.
133
Diese Versuche sind in Fig. 9 dargestellt; die Abszissen
geben die Sauremenge an. Die Figur zeigt, daB die balloelektrische Wirkung der Essigsaure vollstandig verschwindet,
wenn die Mischung basisch ist; erst wenn sie freie Essigsaure
enthalt, tritt deren balloelektrische Wirkung hervor, und sie
ist anfangs der Menge der freien Essigsaure proportional.
Dasselbe zeigt sich in einer anderen Weise, wenn man
einer gegebenen Menge von Essigsaure nach und nach Kalilosung zusetzt.
Essigslure 1 in.
Kali I-m.
Wasser
Balloelektrizitat
I
1
20
20
20
0
5
10
60
55
50
0,6
1,2
I20
'15
20
20
I20
'20
20
20
25
'30
35
40
45
40
1 3 5 130
25
20
1
1,35 0,95
0,O -0,051-0,05
-0,05 -0,05
Fig. 10 zeigt, wie die Balloelektrizitat wachst, wenn mehr
und mehr Kali zugesetzt wird. Das Maximum scheint erreicht
zu sein, wenn die Halfte der Essigsaure von Kali gebunden
Fig. 10.
worden ist. Die Balloelektrizitilt ruhrt offenbar von der Einwirkung der Essigsaure auf das Kaliumacetat her.
Aus diesen Wahrnehmungen konnen wir folgendes schlieben :
Kaliumacetat ist aballisch; durch Zusatz von Salzsaure, die
auch aballisch ist, muB Essigsaure frei werden und durch
deren Wirkung auf das Kaliumchlorid mu6 Balloelektrizitat
entetehen, was durch die folgenden Versuche bestatigt wird,
c. ChTistiansen.
134
Tabelle
T a b e l l e XXXIV.
-_-__
-
Kaliumacetat I-m.
Wasser
Eine Saure
Salzaaure 'Il HCl
Schwefelsaure liZ H,SO,
Essigsaure l/,C,H,O,
20
40
20
20
'
I 20
20
20
40
30
30
218
-0,05
1,8
279
2,s
3,65
2,75
3,65
T a b e l l e SXXV.
~
1
Kaliumchlorid 1-m.
Wasser
Essigsaure 1-m.
R alloelektrizitat
20
'
60
-0,05
0
20
50
10
1,7
1
20
40
20
2,8
~
20
30
30
3,35
1
1
~
20
20
40
3,65
Aus diesen zwei Tabelien sieht man auch, daB Essigsaure
dieselbe Wirkung hat auf Kaliumchlorid wie auf Kaliumacetat,
was mit unserer Auffassung iibereinstimmt.
Es entsteht hier naturlich die Frage: Wie verhalten die
fetten Sauren sich gegeneinander, wenn die eine von ihnen an
eine Base gebunden ist? Zur Orientierung daruber sollten die
folgenden Versuche dienen. Alle Losungen waren '/,-molar.
T a b e l l e XXXVI.
Natriumchlorid
Essigsaures Natron
Butteraaures Natron
1
071
170
776
1,3
190
678
7,s
7,25
8,95
Es ist offenbar und war auch zu erwarten, daE die Salzsaure sowohl die Essigsaure als die Buttersaure beinahe vollstandig aus ihren Verbindungen ausgetrieben hat; dasselbe
gilt von der Essigsaure gegeniiber der Buttersaure. Dagegen
muE man annehmen, da6 die Buttersaure nur eine geringe
Menge von Salzsaure und Essigsaure frei gemacht hat.
9 13. PolyvaIente fette Sauren. Wie folgende Tabelle
zeigt, verhalten diese Sauren sich ganz anders als die vorhergehenden. I n den drei ersten Rubriken finden sich die Werte
der Balloelektrizitat fur Mischungen von '/,-molaren Lijsungen
Elehtrizitatserrepng beim Zerspritzen von iiliissigkeiten.
135
der Sauren mit Wasser, l/,KCl und 1-molarem Alkohol; in der
vierten Rubrik steht die Balloelektrizitat von einer Mischung
von '/,-molaren Losungen der Sauren rnit 1-molarem Alkohol
vermischt.
T a b e l l e XXXVII.
Wasser
_______~
Glykolsiiure
Milchsaure
Oxaleiiure
Malonsiiure
Bernsteinsaure
ApfeIsaure
Weinsiiure
-.
-0,05
3,85
-0 ) l
- 0)2
0,25
-0,l
070
Alkohol
KC1
-
~~
-0,l
6,5
-0,l
0)2
-
0,7
-0,15
-0,l
a
b
1,s
327
391
3,3
2,75
3)25
377
1,35
3,05
276
3,05
216
2,7
393
Die meisten dieser Sauren sind also aballisch, nur Milchsaure und Bernsteinsaure sind Ausnahmen. Die einbasische
Glykolsaure gibt mit Alkohol vermischt eine etwa halb so
groEe Wirkung als die ubrigen, die alle zweibasisch sind.
Milchsaure und Bernsteinsaure sind offenbar balloelektrisch,
die erste zumal in sehr hohem Grade. Im folgenden 6011 ausschlieBlich von ihr die Rede sein.
Ich stellte zuerst eine 8-molare Losung von Milchsaure
her, welche in gewohnlicher Weise mit Wasser oder mit 'Il KC1
verdiinnt ward; dadurch erhielt ich die folgenden Werte der
Balloelelitrizitat.
T a b e l l e XXXVIII.
blilchaiiure
Verdunnt mit
~
~.
'I, KCl
_
S)5
9)35
976
S,65
6,s
4)55
2,4
1)2
_
_
136
C. Cllristiunsen.
Ich untersuchte nun das Verhalten der Milchsaure, wenn
nach und nach Natron zugesetzt wurde.
T a b e l l e XXXIX.
Die balloelektrische Wirkung verschwindet, sobald die
Saure neutralisiert worden ist; nur die freie Milchsaure ist
balloelektrisch wirksam.
Demnachst untersuchte ich die Wirkung von Schwefelsaure auf milchsaures Natron in der Erwartung, da6 dabei
Milchsaure frei werden muBte; zu meiner groBten Dberraschung
schien dieses aber gar nicht der Fall zu sein.
T a b e l l e XL.
Um die Sache niher zu untersuchen, nahm ich l/,-molare
Losungen von Milchsaure, von Salzsaure und von den Natronsalzen derselben Sauren. Wurden dann gleiche Volumina von
Milchsaure und Natriumchlorid miteinander vermischt , erhielt
ich eine Balloelektrizitat von 8,85 Volt; mischte ich dagegen
in demselben Verhaltnis Salzsaure mit milchsaurem Natron,
war die Balloelektrizitat nur 0,3 Volt. I n beiden Fallen waren
dieselben Mengen derselben Stoffe in der Losung zugegen und
die Balloelektrizitat doch so auBerst verschieden.
Mischte ich gleiche Volumina von Pquivalenten Losungen
von Salzsaure, Milchsaure und Natron, war die Balloelektrizitat auberst verschieden nach der Reihenfolge, in welcher
die Stoffe zugesetzt wurden.
Milchsaures Ammon dagegen zeigte, wie in der folgenden
Tabelle ersichtlich ist, nichts Anomales.
Balloelektrizitiit
j
1,35
1
5,8
1
9,5
9,5
I
0
9,5
Hier ist es nur auffallend, daB milchsaures Ammon selbst
eine nicht unbedeutende Balloelektrizitat gibt , was sich doch
leicht erklart dadurch, da6 dieses Salz wohl hydrolysiert ist.
(Eingegangen 7. Oktober 1912.)
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
1 263 Кб
Теги
balloelektrizitt, beim, flssigkeiten, elektrizittserregung, von, zerspritzen
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа