Titel: Payen, über die knollenförmige Oxydation.
Autor: Payen,
Fundstelle: 1837, Band 65, Nr. XVIII. (S. 60–63)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj065/ar065018

XVIII. Auszug aus den Abhandlungen des Hrn. Payen über die knollenförmige Oxydation der gußeisernen Brunnenröhren.

Aus den Annales de Chimie et de Physique. Decbr. 1836, S. 405.

In den Wasserleitungsröhren der Stadt Grenoble haben sich bekanntlich vier Jahre, nachdem sie gelegt worden waren, so viele Knollen gebildet, daß sie kaum mehr die Hälfte der Wassermenge, welche sie anfangs lieferten, abgeben konnten.9) Der Magistrat erließ daher eine Bekanntmachung, worin er die Gelehrten aufforderte, die Ursache dieser beunruhigenden Erscheinung auszumitteln und ein Verfahren anzugeben, wodurch ihr begegnet werden kann.

Die Debatten der Chemiker über diesen Gegenstand führten zu zwei Theorien; diejenige, welche den Sieg davon trug, entstand folgender Maßen.

Man erinnert sich, daß damals Hr. Payen der Akademie der Wissenschaften eine Abhandlung übergab, worin er bewies, daß alle alkalischen Flüssigkeiten die Eigenschaft haben, sich der Oxydation des Eisens zu widersezen.10) Er hatte im Verlauf seiner Versuche gewisse merkwürdige Eigenthümlichkeiten bei der Oxydation des Eisens unter dem Einfluß eines lufthaltigen und sehr schwach alkalischen Wassers beobachtet, und erklärte sich sogleich dahin, daß die Knollenbildung in den Röhren in Grenoble den Wirkungen, welche er nach Belieben in seinem Laboratorium hervorbringen konnte, analog sey. Dieß wurde auch durch die Beobachtungen der Ingenieurs von Grenoble vollkommen bestätigt, und wir wollen daher die wichtigsten Thatsachen, worauf sich seine Theorie gründet, hier mittheilen.

Ueber den Gränzen, wo die alkalische Reaction des lufthaltigen Wassers zu schwach ist, als daß sie das Stabeisen, den Stahl und das Roheisen ganz gegen Oxydation schüzen könnte, oxydirt sich das Metall, welches anfangs durch den Sauerstoff der aufgelösten Luft angegriffen wurde, nur noch an gewissen Stellen, wo fremdartige Körper Elemente einer galvanischen Säule abgeben; und da die continuirliche Oxydbildung von denselben Stellen ausgeht, so veranlaßt sie natürlich die Auswüchse, welche man eisenhaltige Knollen nennt.

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Das graue Roheisen wird stärker angegriffen als das Stabeisen und das weiße Roheisen, so daß man, wenn Stüke von ersterem in eine Platte von Stabeisen oder weißem Roheisen eingesezt sind, die Knollenbildung von diesen Stüken ausgehen und in der Flüssigkeit an diesen Stellen immer weiter fortschreiten sieht. Bekanntlich enthält das umgeschmolzene Roheisen aber immer Theilchen von grauem Roheisen in Berührung mit Theilen, die sich im Zustande von weißem Roheisen befinden.

Durch den Zusaz einer geringen Menge Kochsalz (Chlornatrium) werden die angeführten Wirkungen so beschleunigt, daß sie sich in weniger als einer Minute in einer Flüssigkeit zu zeigen anfangen, welche zugleich mit Kochsalz und kohlensaurem Natron gesättigt und dann mit ihrem fünfundsiebenzigfachen Volum lufthaltigen Wassers verdünnt wurde.

Durch diese Reactionen entsteht zuerst ein weißliches Eisenoxydulhydrat, das sehr lange als solches in den Theilen verbleibt, welche mit dem Metall oder dem sich bildenden Oxyd in Berührung sind, und sie unaufhörlich abstoßt. So fand Hr. Payen das weiße Oxydulhydrat dauernd auf den Seitenwänden gläserner Gefäße in einer Entfernung von 0,1 Meter von dem Punkt, wo es auf dem Eisen entstanden und von dem es allmählich abgestoßen worden war; die Oberfläche der knolligen Wurst, welche das Oxydul in der Flüssigkeit überzog, ging vom Weiß in ein immer dunkleres Braungrün und zulezt in Orangegelb über.

Solche knollige Oxydationen, die auf verschiedenen Stüken von Roheisen gesammelt worden waren, lieferten bei der Analyse immer die drei Eisenoxyde (Fe O), (Fe O, F²O³), (F e²O³) in verschiedenen Verhältnissen, welche von dem Metall getrennt sich schnell sowohl an der Luft als im Wasser in die beiden lezteren umändern: die Menge des Sesquioxyds nimmt immer mehr zu; endlich kommt darin auch stets kohlensaures Eisen und Kieselerde vor.

Wenn die Knollen in einer Auflösung entstanden, welche Kochsalz enthält, findet man darin auch noch salzsaures Eisenoxydul. Wasser, welches 2 Tausendtheile reines kohlensaures Natron und 6 Tausendtheile Kochsalz enthält, liefert Knollen, welche an ihrem Anfangspunkte schmäler sind und sich in spiralförmigen oder länglichen Formen in allen Richtungen auf der Oberfläche der Metallplatten oder Glaswände und selbst isolirt in die Flüssigkeit hinein verbreiten.

Auf den Theilen, wo die Oxydation anfing, enthält das Gußeisen mehr Graphit, ist schwärzlich und sehr weich geworden.

Diese Resultate stimmen vollkommen mit Berthier's Analysen der Knollen von Grenoble und des durch das Meerwasser veränderten |62| Gußeisens überein11); in jenen hätte sich, wie er selbst bemerkt, ohne Zweifel viel mehr Oxydul vorgefunden, wenn man sie in dem Augenblike, wo sie sich von den Röhren losrissen, hätte analysiren können.

Glüklicherweise müssen alle Substanzen, welche die gußeisernen Röhren gegen die Knollenbildung schüzen, auch überdieß noch deren Dauerhaftigkeit erhöhen. Dahin gehören der innere Ueberzug von hydraulischem Kalk, welchen Vicat und Gaymard empfahlen12), oder mit Bleiglätte gekochtes Leinöhl, welches Hr. Juncker mit gutem Erfolge bei den gußeisernen Röhren der schönen Maschinen in Huelgoat anwandte (es wurde nämlich mittelst eines starken Drukes in ihre Poren getrieben).

Hr. Payen stellte auch einige Versuche an, um die Eigenschaft alkalischer Flüssigkeiten, das Stabeisen und Roheisen gegen jede Veränderung zu schüzen, welche durch Zusaz einer sehr geringen Menge Kochsalz sogleich aufgehoben wird, wissenschaftlich zu erklären.

Es wurde eine Flasche zur Hälfte mit destillirtem Wasser gefüllt, worin man 1/200 Kali aufgelöst hatte; man tauchte nun eine vollkommen polirte Eisenplatte und eine Goldplatte hinein; an jeder dieser Platten war ein Draht von demselben Metalle befestigt, welcher durch den Stöpsel ging. Nach achtzehn Monaten hatte das Eisen seinen Glanz noch vollständig beibehalten, und es war keine Spur von Oxyd entstanden.

Der Gold- und der Eisendraht wurden mit einem Multiplicator (mit kurzem Drahte) verbunden, wodurch augenbliklich eine Abweichung der Magnetnadel um 35° erfolgte, und nachdem dieselbe einige Zeit oscillirt hatte, blieb sie neuerdings auf 0° stehen; als man die Communication unterbrach und sie sogleich wieder herstellte, wurde die Magnetnadel nicht mehr abgelenkt; als man endlich die Kette eine Viertelstunde lang offen ließ und sie dann wieder schloß, wurde die Nadel um 25° abgelenkt; nach einer Unterbrechung des Stroms von einer halben Stunde stieg die Abweichung neuerdings auf 35°. Dieser Versuch wurde sehr oft mit stets gleichem Erfolge wiederholt. Der erzeugte Strom ist folglich das Resultat einer ähnlichen Entladung wie die der Leydener Flasche.

Wenn man Eisen mit alkalisirtem Wasser in Berührung bringt, nimmt also das Metall allmählich negative und das Wasser positive Elektricität an, gerade so als wenn eine chemische Reaction zwischen ihnen Statt fände. Diese beiden Elektricitäten bleiben ungeachtet ihrer gegenseitigen Anziehung auf der Berührungsfläche im Gleichgewichte |63| und verbinden sich erst wieder, wenn man zwischen dem Eisen und der Auflösung mittelst eines Gold- oder Platindrahts die Communication herstellt. Hieraus folgt, daß Eisen, welches beständig negativ erhalten wird, im günstigsten Zustande ist, um sich nicht mit dem Sauerstoff der in der Lösung befindlichen Luft zu verbinden; woher kommt es aber, daß wenn man das alkalisirte Wasser mit einer geringen Menge Kochsalzlösung versezt, keine augenbliklichen Entladungen mehr erfolgen, sondern ein continuirlicher Strom, zum Beweis, daß das Eisen ohne Unterbrechung angegriffen wird? Dieß kommt zum Theil daher, daß die Bestandtheile des Kochsalzes sich unter dem Einflusse der elektrischen Zustände des Eisens und des alkalisirten Wassers trennen: die so begonnene Reaction dauert dann fort.

Durch diese Erklärung der merkwürdigen Erscheinung, daß Stabeisen, Gußeisen und Stahl in hinreichend alkalischen Auflösungen sich unverändert aufbewahren lassen, begreift man auch leicht, warum bei einer zu geringen Menge Alkali oder bei Dazwischenkunft eines veränderlichen fremdartigen Körpers locale Oxydationen und folglich knollige Auswüchse entstehen müssen, und da wir nun die Ursache dieser beunruhigenden Erscheinung kennen, so sind uns auch die Mittel, um sie zu verhindern, vorgezeichnet. Eine hinreichend lange fortgesezte Erfahrung im Großen muß jedoch darüber entscheiden, welche Agentien zur Erreichung eines Zwekes, der für die Vertheilung des Wassers in den Städten etc. von hoher Wichtigkeit ist, den Vorzug verdienen.

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Polyt. Journal Bd. LIII. S. 207.

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Polyt. Journal Bd. XLVI. S. 267 und Bd. LI. S. 116.

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Polyt. Journal Bd. LXIII. S. 378.

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Polyt. Journal Bd. LXIII. S. 377.

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