Einführung in die Chemie: Ein Lehr-u. Experimentierbuch

537 Pages·1921·31.139 MB·German

by  Rudolf Ochs (auth.)

,,
EINFÜHRUNO
IN DIE CHEMIE
EIN LEHR= U. EXPERIMENTIERBUCH
VON
RUDOLF OCHS
ZWEITE,
VERMEHRTE UND VERBESSERTE AUFLAGE
MIT Z44 TEXTFIGUREN
UND 1 SPEKTRALTAFEL
SPRINGER-VERLAG BERLIN HEIDELBERG GMBH
1921
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Alle Rechte,
insbesondere das der tibersetzung in fremde Sprachen, vorb ehalten.
Copyright 1921 by Springer-Verlag Berlin Heidelberg
Ursprünglich erschienen bei Julius Springer in Berlin 1921
Softcover reprint of the hardcover 2nd edition 1921
ISBN 978-3-642-90207-9 ISBN 978-3-642-92064-6 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-642-92064-6
DEM AUSGEZEICHNETEN ARZT
UND LIEBEN FREUND
DR. HANS PHILIPPI IN DAVOS
DER VERFASSER
Zur Einführung.
(Vorwort zur ersten Auflage.)
Das vorliegende Buch verdankt sein Entstehen der aus praktischer
Erfahrung hervorgegangenen Erwägung, .daß eine erfolgreiche Be
schäftigung mit der Chemie nur dem möglich ist, der über entsprechende
theoretische Grundlagen verfügt. Mangelt es auch nicht an - zum Teil
vorzüglichen - chemischen Experimentierbüchern, so reihen sie ent
weder Versuche nur lose aneinander, unter Verzicht auf jede theoretische
Erörterung, oder behandeln das Gebiet der anorganischen Chemie nicht
lückenlos, indem sie nur ausgewählte Kapitel bringen und so leicht zu
bloßen Rezeptsammlungen werden, die dem Anfänger mehr schaden
als nützen. Auch die Überzeugung, daß ~ie wichtigsten modernen
Probleme, wie vor allem die Ionen-Theorie und die sich aus ihr ergebenden
Folgerungen, ferner Dampfdichte, gewisse elektrochemische Vorgänge
(z. B. Lösungsdruck), bis jetzt noch nicht in populärer Form behandelt
worden sind, war mitbestimmend für Inhalt und Ausdehnung des Buches,
das nicht zu oberflächlichem Pantschen verlocken, sondern eine An
leitung sein soll, aus der die angehenden Chemiker theoretisch und
praktisch etwas lernen können.
Um die Darstellung lebendiger zu gestalten, hat der theoretische
Teil die Form von Vorträgen, die sämtlich in ähnlicher Fassung vor
einem kleinen Auditorium von Freunden und Bekannten gehalten
worden sind. Sie sollen den Lesern des Buches als Muster dienen für
eine gleichartige Behandlung wissenschaftlicher Stoffe aus dem che
mischen oder einem anderen Gebiet. Die etwas breitere Ausführung
einzelner Abschnitte erschien geboten, weil, um dem Laien unbedingt
verständlich zu werden, keinerlei Vorkenntnisse vorausgesetzt sind;
und ganz besonders eingehend sind solche theoretische }!'ragen behandelt,
mit denen Anfänger erfahrungsgemäß sich nicht sehr vertraut zeigen.
So weit es der Raum gestattet, wurden auch verschiedene Spezial
gebiete, wie z. B. physiologische Chemie, berücksichtigt, so daß das
Buch auch für angehende Mediziner und überhaupt für alle diejfilnigen
Vl Vorwort.
Wert und Interesse haben dürfte, die sich im Laufe ihres Studiums
oder aus Liebhaberei etwas mit Chemie befassen. Ebenso wurde nach
Moglichkeit auf besondere Schwierigkeiten, die der künftige Chemiker
bei seiner Ausbildung in der qualitativen Analyse zu überwinden hat,
eingegangen und eine kurze Erörterung der wichtigsten technologischen
Fragen angefügt. Bei Verbindungen, die zweierlei oder noch mehr
Namen haben, sind diese abwechselnd verwandt, damit sich die ver
schiedenen Benennungen einprägen.
Die Versuche, die sämtlich erprobt sind, sollen nur nach der im
II. Teil gegebenen Anleitung angestellt werden, der eine genaue An
weisung zur Einrichtung eines Laboratoriums sowie eine Beschreibung
der gebräuchlichsten Utensilien und ihrer Verwendung vorangeht.
Die Beschreibungen der Versuche sind, wo erforderlich, durch kurze er
klärende Überleitungen zu einem fortschreitenden, den Vorträgen ent
sprechenden Ganzen verbunden. Solche Experimente, deren Aus
führung ohne weiteres gegeben ist, wie z. B. Prüfung auf Brennbarkeit
oder Schmelzbarkeit, sind meistens nicht besonders erwähnt. Bei
Präparaten, die auf mehrere Arten dargestellt werden können, sind diese
sämtlich angegeben. Tatsachen, <llil sich in den Rahmen der Vorträge
nicht gut einfügen ließen, gelangten erst im II. Teil zur Erwähnung,
der auch die Zusammenstellung der Oxyde und Hydroxyde einzelner
Metalle in Tabellenform enthält. Alle Namen, die im zweiten Teil vor
kommen, ohne vorher im ersten erwähnt zu sein, sind durch Sperr
druck kenntlich gemacht. Bei solchen Versuchen, die zu den leicht
mißlingenden zählen, ist auf die häufigsten Fehlerquellen hingewiesen,
und bei solchen, die gewisse Gefahren in sich bergen, zu besonderer
Vorsicht ermahnt worden.
Die verschiedenen Tabellen am Schluß sollen den praktischen Wert
des Buches erhöhen, daE? seinen Zweck erreicht, wenn es ihm gelingt,
die Lust an chemischen Arbeiten anzuregen und zu fördern.
Frankfurt a. M., im September 1911.
Rudolf Ochs.
Vorwort zur zweiten Auflage.
Aus <lern wachsenden Anklang, den die "Einführung in die Chemie''
fand, ersah der Verfasser zu seiner Freude, daß die Leitgedanken seines
Buches: "langsamer Aufbau bis zu Stockwerken, zu denen im allge
meinen nur die Fachleute Zutritt haben, und möglichst innige Ver
schmelzung von Theorie und Praxis" richtig waren. Dies ermutigte
ihn, auch bei <ler zweiten Auflage den eingeschlagenen Weg weiter zu
verfolgen und noch andere, bislang wohl noch nie ausführlich allge
meinverständlich behandelte Kapitel der physikalischen und der Struktur
chemie einem größeren Kreis zugänglich zu machen. Der Verfasser ü;t
sich sehr wohl der großen Schwierigkeiten dieses Unterfangens bewußt,
um so mehr, als er nicht einmal die Grundlagen der Buchstabenrechnung
voraussetzen und langsam, Schritt für Schritt, vorwärts gehen wollte.
Er hofft, dadurch dem Leser, der die Vorträge der Reihe nach liest,
auch in den drei neu hinzugekommenen durchaus verständlich geblieben
zu sein. Diese drei neuen Vorträge handeln von der Lehre vom chemischen
Gleichgewicht, dem Massenwirkungsgesetz, den Katalysatoren, der
Thermochemie, der Kolloidchemie und von der W ernersehen Theorie
der Molekülverbindungen. Der letzte Vortrag über das Radium ist
vollständig umgearbeitet und bis zu den letzten Errungenschaften in
diesem Gebiet (Moseleys Gesetz der Hochfrequenzspektren, Laues
Röntgenlichtinterferenzen, Bohrsches Atommodell, Struktur der Atome
und Atomkerne usw.) erweitert worden. Da auch der praktische Teil
eine entsprechende Erweiterun~ durch neue Versuche erfahren hat,
darf der Verfasser hoffen, das Buch auf einen durchaus neuzeitlichen
Stand· gebracht zu haben. Es wird jedem, der sich in irgend einem
engeren oder weiteren Zusammenhang mit Chemie befassen will, von
Nutzen sein, während der praktische Teil genügend Stoff für Arbeiten
in einer kleinen Dachkammer oder einem reich ausgestatteten Labo
ratorium bieten dürfte. Neu hinzugekommen ist auch ein Literatur
verzeichnis.
Anregungen und Verbesserungsvorschläge verschiedener Bespre
ehungen wurden dankbar benutzt. Der Verfasser weiß wohl, daß mau
VIII Vorwort.
der Ansicht sein kann, daß manches "nicht in das Buch hineingehört' ,
und daß man Dinge, über die die Meinungen so geteilt smd, wie z. B.
die Begriffe Elektron und Äther, besser nicht erwähnt. Aber gerade
die lebendigen Triebe der Wissensehaft, die Punkte, von denen aus der
Weg weiterführt ins unbekannte Neuland, sind reizvoll. Und der Ver
fasser w.ollte nicht nur belehren, sondern auch anregen. Aus diesem
Grund sind auch öfter Elemente und Verbindungen erwähnt, die im
allgemeinen als "unwichtig und praktisch bedeutungslos" übergangen
zu werden pflegen. Die Äthertheorie des Lichts ist noch beibehalten
worden, denn ein Eingehen auf die durch Einstein erneut ins Rollen
gebrachte Frage nach der Natur des Lichts und des Weltäthers hätte
den Rahmen des Buches erheblich überschritten, so daß es mit wenigen
Andeutungen sein Bewenden haben mußte.
Mit ganz besonderem Dank möchte endlich noch der Verfasser das
große Entgegenkommen der Verlagsbuchhandlung Julius Springer er
wähnen, durch das ihm, trotz der ungeheuren Schwierigkeiten, die die
Herstellung eines Buches jetzt macht, die wesentlichen Erweiterungen in
Wort und Bild erst möglich wurden. Möchte es sich dadurch zu den alten
Freunden neue gewinnen!
Davos, im Herbst 1920.
Rudolf Ochs.
Verzeichnis benutzter Bücher.
Bavink, Einführung in die allgemeine Chemie.
Bernthsen, Organische Chemie.
Chvolson, Lehrbuch der Physik.
Erdmann, Anorganische Experimentalchemie.
Grätz, Die Atomtheorie in ihrer neuasten Entwicklung.
Hofmann, K. A., Lehrbuch der anorganiscnen Experimentalchemie.
Kaufmann, Allgemeine und physikalische Chemie.
Sackur, Die chemische Affinität und ihre Messung.
Smith, A., Anorganische Chemie.
Sommerfeld, Der innere Aufbau des chemischen Atoms und seine Erforschung
durch Röntgenstrahlen (Vortr.).
Valentlner, Grundlagen der Quantentheorie.
Werner, Neuere Anschauungen auf dem Gebiete der anorganischen Chemie.
Inhaltsverzeichnis.
I. Theoretischer Teil.
Seite
Zur Einführung .... III
Verzeichnis benutzter Bücher . . . . . VIII
1. Vortrag . . . . . . . . . . . . . . . .......... . l
Ableitung des Namens Chemie. - Unterschied zwischen Physik und
Chemie. - Haupteigenschaften der Materie. - Synthese, Analyse. -
Sauerstoff.
2. Vortrag ........................... . 9
Unterscheidung von Säuren und Laugen. - Neutralisation. - Atome,
Moleküle. -Atomgewicht. - Chemische Formeln. - Stöchiometrische
Rechnungen. - Ozon: - Wasserstoff.
3. Vortrag ........................... . 18
Wasser.-Knallgas.- Gasgesetze und Hypothese von A vogadro.
- Physikalische Eigenschaften des Wassers. - Wasserstoffsuper
oxyd. - Umgekehrte Verbrennung.
4. Vortrag ........................... . 31
Zusammensetzung der Luft. - Stickstoff. - Ammoniak. - Stick
stoffoxyde. - Salpetersäure. - Edelgase (Helium, Argon usw.)
5. Vortrag ........................... . 41
Ionen.-Wertigkeit.-Äquivalenz.-Elektronen.-Valenzen.
Elektrolytische Dissoziation. - Saure und basische Salze. -
Chemische Eigenschaften der Salpetersäure. - Salpetersäuresynthese
aus Luft. - Stickstoffdioxyd. - Weitere Oxyde des Stickstoffs. -
Salpetrige Säure. - Hydroxylamin. - Hydrazin. - Stickstoffwasser
stoffsäure.
6. Vortrag ........................... . 57
Chlor. - Phlogistontheorie. -Chlorknallgas. -Salzsäure. -Chloride.
Chlorkalk. - Chlorsäure. - Chlordioxyd. - Überchlorsäure. -
Konstitution der Chlorsäuren. -Fluor. -Fluorwasserstoff. -Brom.
Bromwasserstoff. - Jod. - Jodverbindungen. ~ Gruppenübersicht.
7. Vortrag . . . . . . . . . . : . . . . . . . . . . . . . , . . . 76
Schwefel. - Krystallsysteme. - Schwefelwasserstoff. - Sulfide. -
Sulfhydrate. -Schweflige Säure. -:.Schwefelsäure.-Nomenklatur
der Salze. - Thioschwefelsäure. - Uberschwefelsäure. - ChlorschwefeL
- Selen. - Selenige Säure. - Selensäure. - Selenwasserstoff.
Tellur. - Tellurige Säure. - Tellurtrioxyd. - Tellurwasserstoff.
Gruppen übersieht.
8. Vortrag ......................... . 94
Phosphor. - Phosphoroxyde. - Phosphorige Säure. - Phosphor
säuren. - Phosphorwasserstoff. - Pbosphoniumverbindungen. -
Arsen. - Arsenoxyde. - Arsenige Säure. - Arsensäure. - Arsen
wasserstoff. - Arsensulfide. - Unterschied zwischen Metall und
Metalloid. - Antimon. - Antimonoxyde. - Antimonsäuren. --
Antimonwasserstoff. - Antimonsulfide. - Antimonylverbindungen. --
Wismut. - Wismutoxyde. - Metawismutsäure. - Wismutsalze. -
Wismutsulfid. - Gruppenübersicht.
9. Vortrag ........................... . 113
Kohlenstoff. -Verschiedene Kohlearten. -Trockene Destillation. -
Leuchtgas.-Teer. - Kohlenoxyd. -Wassergas. - Kohlendioxyd. -
X Inhaltsverzeichnis.
Seite
Kohlensäure. - Gärung. - Carbonate. - Dicarbonate. - Kohlen
wasserstoffe. - Methan. - Cyan. -Cyanwasserstoff. - Rhodan. -
Carbide. - Silicium. - Siliciumdioxyd. - Kieselsäuren. - Silcium
wasserstoff. - Siliciumtetrachlorid. - Siliciumfluorid. - Kieselfluor
wasserstoffsäure. - Komplexe Ionen. - Glas. - Siliciumcarbid. -
Bor. - Borsäuren. - Bortrioxyd. - Borchlorid. - Borfluorid. -Bor
wasserstoff. - Borstickstoff. - Germanium. - Germaniumdioxyd.
- Germaniumwasserstoff. - Andere Germaniumverbindungen. -
Gruppen übersieht.
10. Vortrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
Dampfdichte. - Molvolumen. - Koppsehe Zahl. - Verfahren zur
Bestimmung des Molekulargewichts. - Spektralanalyse. - Licht
brechung. - Spektrum. - Fraunhofersche Linien. - Spektralapparat.
11. Vortrag . . . . . . . . . . . . . . . • . . . • . . . . . . . • 144
Natrium. - Natriumoxyde. - Natriumhydroxyd. - Natrium
chlorid. - Lösungskurven. - Natriumcarbonat. - Natriumsulfat. -
Natriumnitrat. - Kalium. - Kohlenoxydkalium. - Staßfurter
Abraumsalze. - Kaliumoxyde. --: Kaliumhydroxyd. - Kalium
chlorid. - Chlorsaures Kalium. - Überchlorsaures Kalium. - Unter
chlorigsaure Salze. - Bromkalium. - Jodkalium. - Kaliumcarbonat.
- Hydrolyse. - Kaliumnitrat. - Schießpulver. - Kaliumsulfide. -
Kaliumsulfat. - Kaliumsilikat. - Lithium. - Lithiumsalze. -
Caesium und Rubidium.- Ammonium.- Ammoniumchlorid.
Ammoniumcarbonat. - Ammoniumsulfat. - Ammoniumpersulfat.
Ammoniumnitrat. - Ammoniumsulfid. - Ammoniumpolysulfide. -
Gruppen übersieht.
12. Vortrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
Beryllium. -Magnesium. - Aktives Magnesium. - Magnesium
nitrid. - Magnesiumcarbonat. - Magnesiumoxyd. - Magnesium
hydroxyd. -Magnesiumchlorid. -Magnesiumsulfat. -Calcium. -
Calciumoxyd. - Calciumhydroxyd. - Calciumcarbonat. - Calcium.
bicarbonat. - Hartes Wasser. - Tropfstein. - Kesselstein. - Calcium
sulfat. -Weitere Calciumverbindungen. - Strontium. - Strontium
sulfat. - Barium. - Bariumoxyd. - Bariumhydroxyd. - Barium
chlorid. - Bariumsulfat. - Bariumcarbonat. - Bariumcarbid. -
~adium. - Gruppenübersicht.
13. Vortrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
Zink. - Zinkoxyd. - Zinkhydroxyd. - Zinksäure. - Zinkate. -
Zinkchlorid. - Zinksulfid. - Umkehrbare Prozesse. - Zinksulfat. -
Cadmium. - Cadmiumhydroxyd. - Cadmiumsulfid. - Queck
silber. - Amalgame. - Feuervergoldung. - Quecksilberoxyde.
Quecksilberchloride. - Quecksilberjodide. - Quecksilbernitrate.
Quecksilbersulfid. - Gruppenübersicht.
14. Vortrag . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 180
Aluminium. - Aktives Aluminium. - Thermit. - Aluminium
oxyd. - Aluminiumhydroxyd. - Aluminate. - Aluminiumchlorid. -
Aluminiumsulfat. - Alaune. - Doppelsalze. - Ton. - Lehm. -
Porzellan. - Aluminiumcarbid. -Gallium, Indium und Thallium.
Seltene Erdmetalle. - Geschichtliches. - Gruppenübersicht.
15. Vortrag .... ·. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
Chemisches Gleichgewicht. - Massenwirkungsgesetz. - Ver
schiebung des Gleichgewichts durch Druck und Temperatur. - Katalyse.
-Thermochemie. - Affinität. - Chemische Energielehre.
16. Vortrag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
Kinetische Gastheorie.- Gleichgewicht zwischen Flüssigkeit und
Dampf. - Kinetische Beziehunge~ zwischen den drei Aggregatzuständen.
- Brownsche Molekularbewegung. - Diffusion. - Osmotischer
Druck. - Molekulargewichtsbestimmung durch Gefrierpunktserniedri
gung. - Kolloidale Lösungen.