[Greek: a]) nach der =einen= Art wird die Rohsodalauge ohne Weiteres
zur Trockne eingedampft, so dass keine Mutterlauge bleibt. In diesem
Falle erhält man ein gleichartiges Produkt, in welchem alle
Bestandtheile der Lauge, auch das Aetznatron unverändert sich finden;
[Greek: b]) nach der =anderen= Art dampft man die Lauge (ähnlich wie
die Kochsalzlösung; vergl. Seite 184) bis zu einem gewissen Grade ein,
aus der übersättigten und siedenden Flüssigkeit scheidet sich nun das
kohlensaure Natron als krystallinisches Pulver (=Sodasalz=) und zwar
als Salz mit 1 Molekül Wasser Na_{2}CO_{3} + H_{2}O aus. In dem Maasse,
als die Ausscheidung erfolgt, zieht man es heraus (soggt es). Während
des Verdampfens und Soggens fliessen immer neue Mengen Lauge aus dem
Reservoir oder den höher stehenden Pfannen zu, und dies so lange,
Wochen oder Monate hindurch, als noch ein genügend reines Salz erhalten
wird. Anfangs ist begreiflich in der Lauge die Menge des Carbonates
sehr überwiegend über die Menge der anderen, oben genannten
Bestandtheile der Lauge, aber mit der Zeit wird das Verhältniss immer
ungünstiger. Dies hat zur Folge, dass das sich ausscheidende Carbonat
im Laufe der Verdampfungsperiode immer weniger rein wird, indem sich
gleichzeitig mit ihm immer mehr und mehr Kochsalz und Sulfat
ausscheiden und die anhängende unreine Mutterlauge das Salz immer
stärker verunreinigt. Die schliesslich bleibende Mutterlauge
(=Rothlauge=) enthält vorzugsweise nur Aetznatron und Schwefelnatrium,
weil deren reichliches Vorhandensein das Lösungsvermögen der Lauge für
die Salze fast auf Null reducirt. Das ausgesoggte und durch
Abtropfenlassen oder durch Centrifugiren von der Mutterlauge so viel
als möglich befreite Sodasalz wird auf dem Herde eines mit Koksfeuerung
versehenen Flammenofens unter Umrühren ausgetrocknet und calcinirt, um
das Schwefelnatrium der anhängenden Mutterlauge zu oxydiren und ein
völlig weisses Produkt zu erhalten. Das Produkt ist die =calcinirte
Soda=. Die Qualität dieser Soda, der Gehalt an Carbonat, ist sehr
verschieden, das heisst es kommen sehr verschiedene Sorten dieser Soda
in den Handel. Sie entstehen dadurch, dass man das, während des
Eindampfens der Lauge sich ausscheidende Salz, nach der Zeitdauer des
Verdampfens, in verschiedene Classen theilt. Das zuerst erhaltene Salz
(der erste Ausschlag) liefert die beste Sorte; beim weiteren Verdampfen
wird das Salz, wie gesagt, immer weniger rein, und es liegt in der Hand
des Sodafabrikanten, wie viele Sorten Soda er darstellen will. Meistens
lassen die Fabrikanten den Gehalt von fünf zu fünf Procent abnehmen und
garantiren den Gehalt. Eine Soda, welche 90 Proc. alkalisches Natron
enthält, heisst 90grädige Soda; eine Soda von 70 Procent Gehalt an
alkalischem Natron wird 70grädig genannt. Das Uebrige ist Sulfat und
Kochsalz, neben einer kleinen Menge von Sulfit, das bei dem Calciniren
entstanden ist.
[Illustration: Fig. 79.]
Wird nach der oben angegebenen Methode die Rohsodalauge ohne weiteres
bis =zur Trockne= verdampft, so dass keine Mutterlauge bleibt, so
bedient man sich eines Flammenofens (Fig. 79). Man stampft zuerst auf
der Ofensohle eine dicke Lage Sodasalz fest, damit die einzudampfende
Lauge nicht mit den Backsteinen in Berührung kommt. Sobald der Ofen
durch das auf _A_ brennende Koksfeuer dunkle Rothglühhitze angenommen,
lässt man die bis auf 33° abgedampfte Lauge aus der Vorwärmpfanne _D_
und _E_ in den Ofen fliessen. Sobald die Lauge das heisse Sodasalz
berührt, beginnt heftiges Sieden, die Masse steigt und fällt und lässt
sich leicht zur Trockne bringen. Durch Umrühren mit eisernen Krücken
erhält man das Salz pulvrig. Sobald eine genügende Menge Salz erhalten
worden ist, hemmt man das Nachfliessen der Lauge und zieht das trockne
Salz aus dem Ofen. Durch die Klappen _F_, _G_ und die Züge _C_, _C'_
ist es möglich, die Verbrennungsgase entweder in den Schornstein oder
unter die Laugenpfannen _D_ und _E_ zu leiten. =J. Brown= erhielt bei
der Analyse von =Sodasalz=, durch Eindampfen der Rohlauge:
I. II.
Natriumcarbonat 68,907 65,513
Natriumhydroxyd 14,433 16,072
Natriumsulfit 7,018 7,812
Natriumhyposulfit 2,231 2,134
Schwefelnatrium 1,314 1,542
Chlornatrium 3,972 3,862
Natriumaluminat 1,016 1,232
Natriumsilicat 1,030 0,800
Unlösliche Substanz 0,814 0,974
---------------
100,000 100,000
Dieses Salz wird dann in einem Flammenofen stark erhitzt, durch diesen
Process wird das Schwefelnatrium in Natriumsulfit und ein Theil des
Hydrates in Natriumcarbonat umgewandelt. Das Salz ist, so wie es aus
dem Ofen kommt, zum Verkaufe fertig. In den grossen Alkaliwerken in und
bei New-Castle wird es aufgelöst und nachher mit Kohlensäure behandelt;
das so dargestellte Salz enthält weniger Aetznatron.
Ein weit besseres Produkt erhält man nach der oben erwähnten =anderen=
Methode, nämlich durch Abdampfen der Lauge nicht bis zur Trockne,
sondern nur bis zu einem gewissen Concentrationsgrade, wobei kleine
Krystalle von Sodasalz (Na_{2}CO_{3} + H_{2}O) sich abscheiden.
Was die Art und Weise des Abdampfens der Lauge betrifft, so sind
heutzutage zwei verschiedene Verfahren im Schwange. Nach dem =einen=
Verfahren wirkt die Wärme auf die Oberfläche der Flüssigkeit; das
Abdampfen geschieht in viereckigen Pfannen aus Kesselblech, welche auf
der Sohle des Flammenofens eingemauert sind. Es findet ein schnelles
oberflächliches Sieden statt und die Oberfläche der Flüssigkeit bedeckt
sich mit Salzkrusten, die der Arbeiter zerstört, damit unaufhörlich
neue Portionen der Flüssigkeit mit der Wärme in Berührung kommen. Von
Zeit zu Zeit wird das zu Boden gesunkene Salz durch Seitenöffnungen
herausgekrückt und zum Abtropfen auf eine geneigte Ebene gebracht.
Diese Abdampfungsmethode ist ökonomisch und fördernd, sie hat aber den
Nachtheil die sauern Verbrennungsprodukte -- Kohlensäure und schweflige
Säure -- in unmittelbaren Contakt mit der alkalischen Lauge zu bringen
und dadurch zu veranlassen, dass das Aetznatron in Carbonat und ein
Theil des letzteren in Sulfit übergeht, welches letztere später durch
Oxydation in Sulfat verwandelt wird. Nach dem =zweiten= Verfahren wirkt
die Wärme auf den Boden der Pfanne. Dadurch ist allerdings die
Berührung der Verbrennungsprodukte mit der Lauge abgeschnitten, dagegen
leidet hierbei die Pfanne weit mehr und es bedarf besonderer
Vorsichtsmaassregeln, um dem Verbrennen der Pfanne durch den Absatz
einer die Wärme nicht leitenden Salzschicht vorzubeugen. =Gamble= in
St. Helens wendet, um dem genannten Uebelstande auszuweichen, eine
Pfanne von eigenthümlicher Form an, die im Querdurchschnitt dem eines
Bootes analog ist. Diese Pfanne führt auch den Namen =Bootpfanne=. Die
Flamme, gewöhnlich die verlorene Wärme der Sodaöfen, spielt gegen die
geneigten Wände, deren Neigung die Extraktion des Salzes erleichtert,
welche man auf dieselbe Weise wie das Kochsalz aus den Pfannen der
Salinen auswirkt und dann abtropfen lässt.
Gleichviel ob nach der ersten oder zweiten Methode dargestellt, bringt
man das erzielte Produkt in einen Flammenofen, in welchem es oxydirt
und mit Kohlensäure verbunden wird; das Schwefelnatrium geht hierbei
zum grössten Theile in Sulfit und Sulfat über. Das so erhaltene
Sodasalz besitzt eine graue Farbe. Um es zu reinigen, löst man es
mittelst Dampf in der kleinsten Menge Wasser, lässt die Lösung sich
absetzen, decantirt die klare Flüssigkeit und dampft sie von Neuem zur
Trockne ab. Auf diese Weise erhält man vollkommen weisses Sodasalz
(=raffinirte Soda=). Noch reiner lässt sich das Produkt erhalten, wenn
man nach =Ralston= das unreine Salz methodisch mit einer kalten und
gesättigten Lösung von reinem Natriumcarbonat wäscht, wodurch nur die
fremden Salze, Chlornatrium, Schwefelnatrium und Sulfat, gelöst werden,
während das Natriumcarbonat vollkommen rein zurückbleibt.
Wie oben erwähnt, dampft man in der Regel nicht bis zur Trockne,
sondern nur bis zu einem bestimmten Concentrationspunkt ab, der durch
die Erfahrung ermittelt wird, und schöpft die dabei niederfallenden
Krystalle heraus. Durch Variirenlassen des relativen Volumens der
Flüssigkeit erhält man mehr oder minder reine Produkte. Dampft man z.
B. die gewöhnliche Lauge aus den Auslaugegefässen (von 1,286 spec.
Gew.) bis auf 7/12 ihres Volumens ab und nimmt man dabei sich
ausscheidendes Salz heraus, so erhält man ein Produkt, welches einem
gereinigten Sodasalz von 57 Proc. entspricht. Dampft man dann den Rest
der Lauge auf 3/7 ihres Volumens ab, so entspricht das ausgeschiedene
Salz einer Soda von 50 Proc. Die zur Trockne verdampften Mutterlaugen
geben ein sehr kaustisches Produkt, das alle löslichen Unreinigkeiten
enthält. =Kuhlmann= in Lille stellt diese fractionirten Produkte
einfach durch Abdampfen der Lauge in graduirten Pfannen dar. Die
Reinigung der Rohlauge lässt sich ohne Mitwirkung von Feuer ausführen,
wenn man nach =Gossage= (1853) die Lauge, welche Schwefeleisen durch
das vorhandene Schwefelnatrium gelöst enthält, langsam durch einen
Koksthurm filtrirt, in welchem die Flüssigkeit einen in
entgegengesetzter Richtung sich bewegenden Luftstrom trifft. Hierdurch
wird das Schwefelnatrium oxydirt und das Schwefeleisen unlöslich
ausgeschieden. Die Zusammensetzung von =raffinirter Soda= sei nach den
Analysen von =Tissandier= (1869) durch folgende Beispiele versinnlicht:
1. 2. 3. 4. 5.
Feuchtigkeit 2,22 3,11 1,15 1,00 0,40
Unlösliches 0,12 0,22 0,08 -- 0,06
Chlornatrium 12,48 6,41 3,28 2,11 0,99
Sulfat 8,51 3,25 2,15 1,50 0,35
Carbonat 76,67 87,01 92,34 95,39 98,20
-----------------------------------------
100,00 100,00 100,00 100,00 100,00
Die Natriumhydroxyd haltigen Sodasorten haben nach =Tissandier=
folgende Zusammensetzung:
1. 2. 3. 4.
Feuchtigkeit 2,10 1,50 2,48 1,38
Unlösliches 0,12 0,11 0,21 0,09
Chlornatrium 4,32 2,43 3,50 4,11
Sulfat 8,80 1,62 2,15 2,50
Carbonat 82,47 88,09 84,54 81,67
Natriumhydroxyd 2,11 6,25 7,12 10,25
------------------------------
100,00 100,00 100,00 100,00
[Illustration: Fig. 80.]
[Illustration: Fig. 81.]
Behufs der Darstellung von =krystallisirter Soda= oder
=Sodakrystallen=, Na_{2}CO_{3} + 10H_{2}O (mit 63 Proc. Wasser) löst
man die calcinirte Soda in heissem Wasser bis zur Sättigung, klärt die
Flüssigkeit durch Absetzenlassen und lässt sie in eisernen Gefässen bis
zum Erkalten stehen, wo die Soda in grossen Krystallen sich absetzt.
Man löst das Sodasalz in Kesseln aus Schwarzblech von konischer Gestalt
(Fig. 80), in welche durch das Rohr _C_ ein Dampfstrom geleitet wird.
Die aufzulösende Soda kommt in den siebähnlich durchlöcherten
Blechkasten _D_, welcher durch Kolben gehoben und gesenkt werden kann.
Der Kessel wird durch den Hahn _B_ zu 3/4 mit Wasser gefüllt und dann
der mit Soda beschickte Kasten in das Wasser getaucht, während durch
_C_ Dampf eingeleitet wird. Es findet schnelle Temperaturerhöhung
statt, in deren Folge die Soda sich löst. Sobald die Lauge eine Dichte
von 30 bis 32° B. zeigt, leitet man sie in die Krystallisirgefässe aus
Schwarzblech, die 5 Meter lang, 2 Meter breit und 0,45 Meter tief sind
und an einem luftigen Orte sich befinden. Bei mittlerer Temperatur ist
nach Verlauf von 5-6 Tagen die Krystallbildung beendigt. Nachdem die
Mutterlauge durch eine am Boden der Krystallisirgefässe befindliche
Oeffnung abgelassen worden ist, die man dann auf eine geringgrädige
Soda verarbeitet, löst man die Krystalle von den Wandungen und
unterwirft sie einer nochmaligen Krystallisation. Zu dem Ende löst man
die Sodakrystalle in einem konischen Blechkessel _A_ (Fig. 81), der
direkt durch die Flamme der Feuerung _C_ erhitzt wird. Mit Hülfe der
Züge _D_, _D_ kann die Flamme den Kessel überall umspielen. Der Kessel
wird mit Krystallen gefüllt, durch das Rohr _B_ etwas Wasser zugeleitet
und dann erhitzt. Das Krystallwasser reicht hin, um alles Salz zum
Schmelzen zu bringen. Nachdem dies erreicht, entfernt man das Feuer,
deckt den Kessel mit einem Holzdeckel zu und lässt die Flüssigkeit sich
absetzen. Ist die Klärung vor sich gegangen, so leitet man die Lauge
mit Hülfe von Hebern in ein Reservoir, giebt sie dann in viereckige
Kasten von Gusseisen, die einen Durchmesser von 40-50 Ctm. haben. Hier
beginnt die Krystallisation, die nach acht Tagen beendigt ist. Die
Krystallbildung wird durch Einhängen 6-9 Centim. breiter Eisenstäbe in
die Flüssigkeit wesentlich befördert. Nachdem die Mutterlauge von den
Krystallen entfernt, stellt man die Kasten kurze Zeit in einen Kessel
mit siedendem Wasser, wodurch die Krystalle von den Wänden in Folge
angehender Schmelzung sich ablösen, so dass durch blosses Umdrehen des
Kastens die Krystallmasse in einem Stück herausfällt. Nach dem
Abtropfenlassen zerschlägt man die Masse und lässt sie in einer bis auf
15-18° C. erwärmten Trockenkammer trocknen, worauf man sie, um
jeglicher Verwitterung vorzubeugen, sofort in Fässer packt.
Das Krystallisirtsein der Soda bietet stets Garantie für grosse
Reinheit. Der allgemeineren Anwendung der krystallisirten Soda steht
ihr grosser Wassergehalt entgegen, der die Fracht unnöthigerweise
vertheuert. Der Verbrauch derselben ist trotzdem in England ein weit
beträchtlicherer als in Frankreich und Deutschland, wo, wenn von der
pharmaceutischen Verwendung abgesehen wird, ihr Gebrauch lediglich auf
die Fälle sich beschränkt, wo die Gegenwart von Aetznatron in der Soda
von Nachtheil sein könnte. --
[Sidenote: Theorie des Leblanc'schen Sodabildungsprocesses.]
=Theorie der Sodabildung.= Der chemische Process, durch welchen das
Natriumcarbonat nach der Methode von =Leblanc= sich bildet, ist erst
durch neuere Untersuchungen von =Gossage= und durch =Scheurer-Kestner=
aufgehellt worden. Früher nahm man, nach der Erklärung von =Dumas= an,
dass beim Calciniren eines Gemenges von Sulfat, Calciumcarbonat und
Kohle, letztere unter Kohlenoxydgasbildung das Sulfat zu
Schwefelnatrium reducire, welches dann durch das Calciumcarbonat unter
Bildung von Natriumcarbonat und Calciumoxysulfuret, und Entweichen
eines Theiles der Kohlensäure zersetzt werde [([Greek: a]) Na_{2}SO_{4}
+ 4C = Na_{2}S + 4CO_{2}; ([Greek: b]) 2Na_{2}S + 3CaCO_{3} =
2Na_{2}CO_{3} + CaO, 2CaS + CO_{2}]. Nach =Unger='s Ansicht, mit
welcher im wesentlichen die von =E. Kopp= (1865) harmonirt, verliert,
nachdem sich das Schwefelnatrium gebildet hat, das Calciumcarbonat die
Kohlensäure und es bleibt ein Gemenge zurück von Aetzkalk,
Schwefelnatrium und Kohle, welches sich zu Calciumoxysulfuret und
Aetznatron umsetzt, welches letztere durch Aufnahme von Kohlensäure in
Folge des Verbrennens von Kohle in Natriumcarbonat übergeht. Letztere
Ansicht ist wol diejenige, die der Wahrheit am nächsten kommt, nur ist
es, wie =Scheurer-Kestner=, =Dubrunfault=, =J. Kolb= und =Th. Petersen=
(1860 bis 1869) nachgewiesen haben, nicht nöthig, die Existenz eines
Calciumoxysulfuretes anzunehmen, um die Nichteinwirkung des
Schwefelcalciums auf das Natriumcarbonat zu erklären, da
Schwefelcalcium fast unlöslich in Wasser ist (12,500 Th. Wasser lösen
bei 12,6° nur 1 Th. Schwefelcalcium). Mit dieser Anschauungsweise
stimmen auch die von =Pelouze= (1866) erhaltenen Resultate überein.
Während des Sodabildungsprocesses im Soda Ofen geht der vorhandene
Kohlenstoff =nur= in Kohlensäure über, nämlich:
[Greek: a]) 5Na_{2}SO_{4} + 10C = 5Na_{2}S + 10CO_{2};
[Greek: b]) 5Na_{2}S + 7CaCO_{3} = 5Na_{2}CO_{3} + 5CaS +
2CaO + 2CO_{2}.
Da sich jedoch während der Operation der Sodabildung und namentlich
gegen das Ende derselben aus dem schmelzenden Gemenge Kohlenoxydgas
entwickelt und mit blauer Flamme verbrennt, eine Gasentwickelung,
welche selbst noch fort dauert, nachdem die Schmelze aus dem Ofen
gezogen worden ist, so muss dieses Kohlenoxyd, _obgleich es ein
secundäres Produkt ist_, mit in die Gleichung aufgenommen werden. Die
Bildung des Kohlenoxydes ist gleichwol von grosser Wichtigkeit, weil
das Auftreten dieses Körpers den Moment wahrnehmen lässt, wo die Hitze
hinlänglich hoch und die Hauptreaktion beendigt ist. Durch die
Untersuchungen =Unger='s ist es ausser allem Zweifel, dass bei der
Reduktion des Sulfates durch Kohle sich nur Kohlensäure und kein
Kohlenoxydgas entwickelt. Das Kohlenoxyd bildet sich also nicht während
der Reduktion des Sulfates, sondern ist das Resultat der Einwirkung der
Kohle auf die überschüssig angewendete Kreide oder den Kalkstein. Die
Reduktion des Calciumcarbonates durch Kohle findet erst bei weit
höherer Temperatur statt als die Reduktion des Sulfates; sie folgt auf
die letztere, d. h. nach Beendigung der Hauptreaktion. In diesem
Stadium ist das Natriumcarbonat fertig gebildet.
Man hat demnach =drei Phasen= in dem =Sodabildungsprocesse= zu
unterscheiden, nämlich
[Greek: a]) zuerst findet Reduktion des Sulfates unter Entwickelung von
Kohlensäure statt (Na_{2}SO_{4} + 2C = Na_{2}S + 2CO_{2});
[Greek: b]) hierauf geht die doppelte Zersetzung zwischen dem
entstandenen Schwefelnatrium und dem Calciumcarbonat vor sich (Na_{2}S
+ CaCO_{3} = Na_{2}CO_{3} + CaS);
[Greek: g]) zuletzt findet theilweise (und durch das Erkalten der Masse
aufgehaltene) Reduktion des überschüssig angewendeten Calciumcarbonates
durch die Kohle statt (2CaCO_{3} + 2C = 2CaO + 4CO). Beim Auslaugen
giebt der entstandene Aetzkalk zur Bildung von Aetznatron Veranlassung.
Die Theorie verlangt mithin auf 100 Th. Sulfat nur gegen 20 Th. Kohle.
Der übliche Zusatz von überschüssigem Kohlenstoff (40 bis 75 Proc.)
gewährt aber in zweifacher Beziehung Vortheil, nämlich einmal als
Ersatz für denjenigen zu dienen, welcher im Laufe der Operation in
Folge unvollkommener Mischung zu Oxyd reducirt worden ist; das andere
Mal erlaubt der Zusatz genau den Zeitpunkt wahrzunehmen, wo die
Reaktion beendigt ist, da die Schmelze der Einwirkung der Ofenhitze
entzogen werden muss, nachdem die Entwickelung von Kohlenoxyd begonnen
und bevor sie aufgehört hat.
[Sidenote: Verwerthung der Sodarückstände.]
=Verwerthung der Sodarückstände.= Wie früher bereits hervorgehoben,
liefert das =Leblanc='sche Sodaverfahren, wenn man von der Kryolithsoda
und von der bei der Darstellung des Conversionssalpeters auftretenden
Soda absieht, trotz der unzähligen Versuche, dasselbe durch andere
Methoden und Processe zu ersetzen, noch immer beinahe ausschliesslich die
ungeheuren Mengen von Soda, Aetznatron und Bicarbonat, welche
gegenwärtig verbraucht werden. Diesen Vorzug vor allen anderen Processen
verdankt =Leblanc='s Methode unzweifelhaft grossentheils der Erzeugung
der =Sodarückstände=, insofern diese eben die werthvolle Eigenschaft
besitzen, sich von dem in der Rohsoda enthaltenen Alkali durch das
Auslaugen leicht und vollständig trennen zu lassen. Gleichwol sind diese
Rückstände stets als die grösste Schattenseite dieses so wichtigen
Zweiges der chemischen Industrie betrachtet worden. Die grosse Menge von
Schwefel, welche in die Fabrikation eingetreten, ist in diesen
Rückständen untergegangen und zwar der Art, dass nach einer Mittheilung
von =A. Oppenheim= der in der Sodafabrik von Dieuze (in Lothringen) in
den festen Rückständen aufgespeicherte Schwefel auf 3-3/4 Millionen
Franken geschätzt wird. Jede Tonne Alkali giebt nicht weniger als 1-1/2
Tonnen trockenen Rückstand und die auf diese Weise erzeugten enormen
Massen werden gewöhnlich in der Nähe der Fabriken aufgehäuft, wo sie oft
ganze Berge von beträchtlicher Höhe bilden. Diese Rückstande entwickeln,
zumal bei heissem Wetter, bedeutende Mengen von Schwefelwasserstoff,
welches die Bewohner der Nachbarschaft in der nachtheiligsten Weise
belästigt; überdies werden aus ihnen durch den Regen und durch die mit
den Halden in Berührung kommenden Tagewässer grosse Quantitäten einer
mehr oder weniger intensiv gelb gefärbten, Calciumsulfuret und
Calciumpolysulfuret enthaltenden Flüssigkeit ausgelaugt, welche das
Wasser aller Brunnen und Wasserläufe, zu denen sie Zutritt hat,
vergiftet. Diese Uebelstände werden durch den Gehalt der Rückstände an
Schwefel bedingt, welcher nicht weniger als 80 Proc. der gesammten, bei
der Sodafabrikation verwendeten Schwefelmenge beträgt und offenbar einen
sehr grossen Verlust repräsentirt. Alle Versuche und Anstrengungen,
diesen Schwefel auf einfache und billige Weise wieder zu gewinnen und
damit die Schädlichkeit, ja Gefährlichkeit dieser Rückstände für das
Allgemeinwohl zu beseitigen, sind bis vor Kurzem gescheitert, obgleich
viele Chemiker und Techniker diesem Gegenstande seit 30 bis 40 Jahren
viel Zeit und Geld geopfert haben. Unter diesen Männern nehmen =W.
Gossage= und =Guckelberger= (in Ringkuhl bei Kassel) mit die ersten
Plätze ein. Sehr zahlreiche Methoden zur Wiedergewinnung des Schwefels
aus den Sodarückständen sind beschrieben und patentirt worden; jedoch war
es bis auf die neueste Zeit durch keine derselben gelungen, die
hauptsächlichste praktische Schwierigkeit der Frage -- die Behandlung so
bedeutender Rückstandsmengen ohne zu grossen Aufwand von Arbeit und Geld
-- zu überwinden.
Erst seit 1863 etwa wird Schwefel aus Sodarückständen in regelmässigem
Betriebe gewonnen und zwar nach =drei= verschiedenen Verfahren von
=Guckelberger= (durch =L. Mond= in modificirter Form in die Praxis
eingeführt), von =Max Schaffner= (in Aussig) und von =P. W. Hofmann= (in
Dieuze). Die Schwefelregeneration machte seitdem so rasche Fortschritte,
dass zur Pariser Ausstellung 1867 nicht weniger als sieben Fabriken
Proben von solchem aus Alkalirückständen dargestellten Schwefel
eingesendet hatten, welcher nach den drei verschiedenen Methoden
regenerirt worden war. Alle diese Methoden beruhen auf demselben
Principe, nämlich auf der Umwandlung der in den Rückständen enthaltenen
unlöslichen Calciumsulfurete in lösliche Verbindungen vermittelst einer
Oxydation durch den atmosphärischen Sauerstoff, Auslaugen der oxydirten
Masse und Fällung des in die Laugen übergegangenen Schwefels durch eine
starke Säure, wozu in der Praxis selbstverständlich Salzsäure verwendet
wird.
[Sidenote: M. Schaffner's, Schwefelregeneration.]
Wir müssen uns begnügen, nur eines dieser Verfahren zu beschreiben, und
zwar =M. Schaffner='s Regenerationsverfahren. Dasselbe zerfällt in
folgende Arbeiten:
[Greek: a]) die Darstellung der schwefelhaltigen Lauge,
[Greek: b]) die Zersetzung der erhaltenen Lauge,
[Greek: g]) die Darstellung des Schwefels.
[Greek: a]) Behufs der =Darstellung der schwefelhaltigen Lauge= werden
die Sodarückstände einem Oxydationsprocesse an der Luft unterworfen,
indem man dieselben in grosse Haufen aufstürzt. -- Der Haufen erwärmt
sich nach einiger Zeit und es beginnt die Bildung von Polysulfureten
und bei weiterer Oxydation die Bildung von unterschwefligsauren Salzen.
Die Praxis lehrt sehr bald durch Beurtheilung der Farbe, wie lange man
den Haufen liegen lassen muss. Nach einigen Wochen hat nämlich der
Haufen im Innern eine gelbgrüne Farbe und er ist zum Auslaugen reif. Er
wird aufgehackt, die grössern Stücke zerschlagen, bleibt noch etwa 24
Stunden an der Luft liegen, wo dann die gewünschte Oxydation
vollständig wird. -- Das Auslaugen geschieht mit kaltem Wasser wie beim
Auslaugen der rohen Soda, so dass man es am Schlusse nur mit
concentrirten Laugen zu thun hat. Nach diesem Auslaugeprocess werden
die Sodarückstände noch einmal oxydirt, indem man sie in 1 Meter tiefe
und ebenso breite Gruben bringt, die neben den Auslaugekasten liegen.
Diese Oxydation in Gruben, wobei die durch den Zersetzungsprocess frei
werdende Wärme mehr zusammengehalten wird, als in freien Haufen, geht
rascher vor sich als die erste Oxydation. Durch den frühern
Auslaugeprocess ist die Masse nun poröser als bei der ersten Oxydation
und somit hat auch die Luft mehr Zutritt und es bilden sich darum neben
Polysulfureten auch mehr unterschwefligsaure Salze. Statt nach dem
ersten Auslaugen die Sodarückstände aus dem Auslaugegefäss zur zweiten
Oxydation in eine Grube zu bringen, kann man sie auch im Auslaugegefäss
liegen lassen und die zweite Oxydation künstlich beschleunigen, dass
man mit einem Ventilator die Gase aus einem Kamin, in welches
Feuerungsanlagen einmünden, unter den doppelten Boden des
Auslaugegefässes führt. Man erspart hierdurch an Arbeitslöhnen, indem
das einmalige Aus- und Einfahren aus dem Auslaugebassin in die Gräben
umgangen wird. Zugleich ist diese Art der Oxydation eine sehr
energische, indem in 8-10 Stunden der Process vollendet und die Masse
abermals zum Auslaugen reif ist. Je nach Beschaffenheit der
Sodarückstände kann man diese Oxydation 3-4 Mal wiederholen. Die
Rauchgase, die im Wesentlichen aus Wasserdampf, überschüssiger warmer
Luft und Kohlensäure bestehen, haben alle Eigenschaften, um auf das
Schwefelcalcium in der Art zersetzend einzuwirken, dass Polysulfuret
und unterschwefligsaures Salz entsteht. Die Gase dürfen jedoch nicht zu
warm zur Anwendung gelangen. Die Laugen, die man von der ersten
Oxydation erhält, bestehen hauptsächlich aus Polysulfuret neben
unterschwefligsauren Salzen; bei den Laugen von der zweiten Oxydation
ist das unterschwefligsaure Salz vorherrschend und die Laugen der
dritten Oxydation enthalten noch mehr unterschwefligsaures Salz.
Sämmtliche Laugen vereinigen sich in einem gemeinsamen Reservoir. Das
Produkt dieser ganzen Manipulation ist also eine Lauge von einem
bestimmten Gehalt an Polysulfureten des Calciums neben einem gewissen
Gehalt an unterschwefligsauren Salzen.
[Illustration: Fig. 82.]
[Greek: b]) Die =Zersetzung der Lauge mit Salzsäure= geschieht in
geschlossenen Apparaten aus Gusseisen oder Stein. Die Zersetzung ist
darauf basirt, dass unterschwefligsaures Salz durch Salzsäure
schweflige Säure entwickelt unter Ausscheidung von Schwefel
(CaS_{2}O_{3} + 2 HCl giebt CaCl_{2} + SO_{2} + S + H_{2}O). Ferner,
dass schweflige Säure das Polysulfuret unter Ausscheidung von Schwefel
in unterschwefligsaures Calcium verwandelt (2 CaS_{1} + 3 SO_{2} = 2
CaS_{2}O_{3} + S_{1}). Durch Titrirung wird die Schwefellauge auf ihren
Gehalt an Polysulfuret und unterschwefligsaures Salz geprüft und
darnach der Sodarückstand schwächer oder stärker oxydirt. In Praxis ist
der Ausfällapparat aus Gusseisen oder Stein; Fig. 82 zeigt den
Ausfällapparat von Gusseisen, wie er in den meisten Fabriken eingeführt
ist. _A_ und _B_ enthalten die zur Zersetzung bestimmte Lauge. _l_ ist
die Laugenleitung, durch einen darin befindlichen Gummischlauch wird
die Lauge bald durch _q_ in das Gefäss _A_ geleitet, bald durch _q'_ in
das Gefäss _B_. _T_ und _T'_ sind Thonröhren und dienen zum Eingiessen
der Salzsäure. Die Röhren _c_ und _d_ correspondiren ebenfalls mit dem
Glasapparat, _c_ sitzt auf dem Deckel von _A_, während sein langer
Schenkel in die Flüssigkeit von _B_ einmündet, bei _d_ ist dies der
umgekehrte Fall, der kurze Schenkel sitzt auf dem Deckel von _B_,
während der lange Schenkel in die Flüssigkeit von _A_ eintaucht. Der
Hahn _a_ wird geschlossen, wenn die Gase durch _c_ in die Flüssigkeit
von _B_ treten sollen, Hahn _b_ wird geschlossen und _a_ geöffnet, wenn
die Gase durch _d_ in die Flüssigkeit von _A_ treten sollen. Durch das
Rohr _R_ entweicht das etwa überschüssige Gas. Nach erfolgter
Zersetzung mit Salzsäure lässt man durch das Ventil _V_ oder _V'_ Dampf
einströmen, um die letzte von der Flüssigkeit absorbirte schweflige
Säure überzutreiben. Ist der Process beendigt, so fliesst der Schwefel
mit der Chlorcalciumlauge durch die Oeffnung _O_ oder _O'_ aus. Zuerst
öffnet man den Holzstöpsel _p_ und lässt den grössern Theil der
Chlorcalciumlauge abfliessen. Um zu erfahren, ob alle schweflige Säure
übergetrieben ist, öffnet man den Holzhahn _h_ oder _h'_ und überzeugt
sich durch den Geruch, ob noch schweflige Säure entweicht. Die Hähne
_f_ und _f'_ sind vorhanden, um sich von der gehörigen Füllung des
Apparates mit Lauge und von dem Gang der Zersetzung überzeugen zu
können. Der Gang der Arbeit ist ganz derselbe wie beim Glasapparat. Zum
Zweck der Reinigung sind alle Röhren mit Deckel versehen.
Der so erhaltene Schwefel ist feinkörnig, enthält etwas Gyps,
hauptsächlich vom Schwefelsäuregehalt der Salzsäure herrührend, er
fliesst sammt der Chlorcalciumlauge in eine Rinne _g_ und von hier in
ein Bassin mit doppeltem Boden; die Lauge fliesst hier ab und der
Schwefel bleibt zurück, er wird mit Wasser abgewaschen und gelangt dann
zum Schmelz- oder Reinigungsprocess.
[Greek: g]) Die =Darstellung des reinen Schwefels= geschieht durch
folgenden einfachen Process, der direct reinen Schwefel liefert,
welcher als =raffinirter Schwefel= in den Handel gebracht werden kann.
Der Schwefel von dem Ausfällapparat wird mit so viel Wasser in einen
gusseisernen geschlossenen Kessel gebracht, dass die Masse eine
breiartige Consistenz hat; man lässt sodann Dampf einströmen, der einen
Ueberdruck von 1-3/4 Atmosphären hat, und rührt dabei um. Es schmilzt
auf diese Weise der Schwefel unter Wasser, die an dem Schwefel
adhärirende Chlorcalciumlauge wird vom Wasser aufgenommen und der Gyps
ist als feines Krystallpulver im Wasser suspendirt. Der unter Wasser
geschmolzene Schwefel sammelt sich im tiefsten Theil des Kessels an und
kann nun abgelassen und in die gewünschten Formen gegossen werden. Ist
aller Schwefel abgeflossen, so fliesst sodann das gypshaltige Wasser
ab, da Schwefel und Wasser sich scharf nach dem spec. Gewicht scheiden.
Gleichzeitig mit dem Schwefel giebt man eine kleine Quantität Kalkmilch
in den Schmelzkessel, um etwa noch vorhandene freie Säure unschädlich
zu machen. Aus dem überschüssigen Kalk bildet sich beim Schmelzen
Schwefelcalcium und wenn der zum Schmelzen gelangende Schwefel
arsenhaltig ist, so löst sich das Schwefelarsen in Schwefelcalcium auf
und somit wird das Schwefelarsen in das über dem geschmolzenen Schwefel
stehende Wasser geführt. Die Vortheile des Schmelzens unter Wasser sind
daher einleuchtend: Man hat nicht nöthig, den gefällten Schwefel
sorgfältig auszuwaschen und zu trocknen, die Destillation wird erspart
und durch denselben Process wird der Schwefel vom Arsen befreit.
Endlich hat die Art des Schmelzens unter Dampfdruck auch noch den
Vortheil, dass der Schwefel nur so weit erhitzt wird, dass er sich
gerade im dünnflüssigsten Zustande befindet und nicht überhitzt werden
kann, was beim nachherigen Giessen in Formen sehr erwünscht ist.
Um den Schmelzkessel zu versinnlichen, wie derselbe in der Praxis
ausgeführt ist, mag beistehende Skizze (Fig. 83 und 84) dienen.
[Illustration: Fig. 83.]
[Illustration: Fig. 84.]
Ein gusseiserner Cylinder _B_ liegt in einem schmiedeeisernen Cylinder
_A_, die Stirnseiten sind mit einander verschraubt. Der Apparat liegt
nach einer Seite geneigt, damit sich der geschmolzene Schwefel am
tiefsten Theil ansammeln kann. In den innern Cylinder _B_ kommt der
Schwefel mit dem nöthigen Wasser und es befindet sich in diesem
Cylinder eine Welle mit Armen zum Umrühren der Masse. Der Rührer wird
durch Maschinenkraft mittelst des Zahnrades _R_ bewegt. An beiden Enden
der Rührerwelle befinden sich Stopfbüchsen. Bei _m_ wird der Schwefel
eingebracht, es ist dies ein Mannlochverschluss (wie bei Dampfkesseln).
Der Dampf strömt aus einem besondern Dampfkessel bei _a_ in den
schmiedeeisernen Cylinder ein, umgiebt also den gusseisernen Cylinder
_B_, strömt bei _o_ in den innern Cylinder und nach beendigter
Schmelzung lässt man den Dampf durch _d_ und das Ventil _v_ entweichen.
Der geschmolzene Schwefel wird durch eine besondere Ablassvorrichtung
bei _z_ abgelassen. _S_ ist ein Sicherheitsventil.
Auf diese Weise gewinnt man etwa 50-60 Proc. des in den Sodarückständen
enthaltenen Schwefels in Form von chemisch reinem Schwefel. Auf einen
Centner Schwefel werden 2-2-1/4 Centner Salzsäure gebraucht.
Bei denjenigen Fabriken, wo die Salzsäure grossen Werth hat, kann man
auch die =Rückstände der Chlorkalkfabrikation= mit in Anwendung bringen
und dadurch chemisch reinen Schwefel erhalten. Die Rückstände der
Chlorkalkfabrikation, die im Wesentlichen aus Manganchlorür mit viel
freier Salzsäure neben Eisenchlorid bestehen, werden zu diesem Zweck
wie folgt behandelt: Zuerst werden die Chlorrückstände von ihrem
Gehalte an Eisenchlorid befreit. Man lässt zu diesem Zwecke diese
Rückstände in ein Gefäss fliessen und durch ein Trichterrohr
Schwefellauge in kleinen Quantitäten einlaufen. Es entwickelt sich
sofort Schwefelwasserstoffgas und dieses reducirt das Fe_{2}Cl_{6} zu
FeCl_{2}. Man rührt dabei um. Ohne weitere Reaktion erkennt man schon
an der Farbe, wenn die Reduktion vorüber ist. Der sich hier
ausscheidende Schwefel ist von graugelber Farbe, derselbe wird von Zeit
zu Zeit gesammelt und in den Schwefelöfen verbrannt. Wenn die
Chlorkalkrückstände auf diese Weise präparirt sind, so enthalten sie
also kein Eisenchlorid. Im Ausfällapparat können nun dieselben wie
Salzsäure verwendet werden. Bei Erklärung des Vorgangs im
Ausfällapparat wurde gezeigt, dass die Polysulfurete immer durch die
schweflige Säure der vorhergehenden Zersetzung in unterschwefligsaure
Salze übergeführt wurden. Wenn also die Zersetzung mit Salzsäure
erfolgt, so ist kein Schwefelcalcium mehr vorhanden. Statt Salzsäure
wendet man nun die präparirten Chlorrückstände an und es wirken die in
denselben vorhandenen freien Salze nun ebenso gut zersetzend auf die
unterschwefligsauren Salze, als reine Salzsäure. Schwefelmangan und
Schwefeleisen kann sich nicht bilden, da gewöhnlich kein
Schwefelcalcium mehr vorhanden ist. Sollte aber doch etwas
Schwefelcalcium vorhanden sein, so setzt man etwas Salzsäure zu, bevor
man die Chlorrückstände anwendet. Man kann auf diese Weise 3/4 der
ganzen Salzsäure ersparen, die sonst nöthig wäre, und erhält doch
reinen Schwefel.
[Sidenote: Sonstige Verfahren der Darstellung von Soda aus Glaubersalz.]
=Andere Methoden der Sodafabrikation.= Unter den sonstigen (fast
zahllosen) Verfahren der Darstellung von Soda sind folgende
erwähnenswerth. Nach =Kopp='s Verfahren der Sodafabrikation (das auf die
Versuche des =P. Malherbe= -- 1777 -- sich stützt und früher unter dem
Namen des =Alban='schen Verfahrens bekannt war) mischt man Natriumsulfat,
Eisenoxyd, Kohle und schmilzt in einem gewöhnlichen Sodaschmelzofen:
2Fe_{2}O_{3} } geben { Fe_{4}Na_{6}S_{3}
3Na_{2}SO_{4} } beim { 14 CO
16C } Calciniren { 2CO_{2}
Die rohe eisenhaltige Soda absorbirt an der Luft ausser Wasser
Sauerstoff und Kohlensäure und verwandelt sich in Natriumcarbonat und
einen unlöslichen Rückstand von natriumhaltigem Schwefeleisen
Fe_{4}Na_{2}S_{3}:
Fe_{4}Na_{6}S_{3} } { 2Na_{2}CO_{3}
2O } geben { Fe_{4}Na_{2}S_{3}
2CO_{2} } {
Das Auslaugen wird mit Wasser von 30-40° vorgenommen. Ist die
Lufttemperatur nicht zu hoch, so liefern die starken Lösungen im
Allgemeinen ohne vorheriges Concentriren nach 24-48 Stunden eine
reichliche und schöne Krystallisation von grossen farblosen
Sodakrystallen. Der unlösliche Rückstand wird getrocknet und geröstet;
die dabei sich entwickelnde schweflige Säure wird in den Bleikammern
sofort wieder in die Schwefelsäure übergeführt, welche wieder zur
Umwandlung von Kochsalz in Sulfat dient, so dass also derselbe Schwefel
immer wieder benutzt wird:
Fe_{4}Na_{2}S_{3} } geben { 2Fe_{2}O_{3}
14O } { Na_{2}SO_{4}
} { 2SO_{2}
Aus dem Röstrückstande wird das Sulfat durch Auslaugen entfernt. Es ist
nicht zu läugnen, dass das =Kopp='sche Verfahren, welches auch von
=Stromeyer= und =Waldeck= empfohlen wird, vor der Methode von =Leblanc=
gewisse Vorzüge darbietet.
[Sidenote: Directe Ueberführung von Kochsalz in Soda.]
Eine =directe Ueberführung des Kochsalzes= in Soda ist auf mannichfache
Weise versucht worden, ohne dass das Problem in genügender Weise gelöst
worden wäre. Man muss indessen zugeben, dass in dieser Richtung noch
viel zu leisten möglich ist. Bringt man Ammonbicarbonat in
concentrirter Lösung mit gesättigter Salzsoole zusammen, oder besser
noch, mischt man die Salzsoole mit fein gepulvertem Ammonbicarbonat und
lässt die Mischung nach wiederholtem Umrühren einige Stunden ruhig
stehen, so sondert sich das schwer lösliche Natriumbicarbonat als
krystallinisches Pulver aus und die darüberstehende Flüssigkeit ist
eine wässerige Salmiaklösung. Da das Natriumbicarbonat schon in
schwacher Rothglühhitze in Natriummonocarbonat übergeht, so hat man
darauf ein Verfahren der Sodafabrikation begründet. So haben =Dyar= und
=Hemming= in England eine fabrikmässige Bereitung der Soda aus Kochsalz
und Ammonbicarbonat ausgeführt; mit welchem ökonomischen Erfolge, ist
nicht bekannt. Das neue Verfahren von =Schloesing= und =Rolland=, auf
welches dieselben 1855 für England ein Patent erhielten, enthält einige
Verbesserungen, obgleich es im Grunde dem vorstehenden Verfahren gleich
ist. =Schloesing= benutzt zur Sodafabrikation eine concentrirte
Kochsalzlösung, welche mit Ammoniak gesättigt ist, und Kohlensäuregas.
Die erste Operation besteht darin, Ammoniak und Kohlensäure auf
Kochsalzlösung einwirken zu lassen. Man wendet hierzu an auf 100 Theile
Wasser 30-33 Theile Kochsalz, 8-1/2-10 Theile Ammoniak und Kohlensäure
im Ueberschuss. Die Absonderung des unlöslich ausgeschiedenen
Bicarbonates von der Flüssigkeit bildet die zweite Operation. Man
bewirkt dieselbe mittelst eines Centrifugalapparates. Soll die Soda
vollkommen rein werden, so wäscht man das Salz im Centrifugalapparate
mit einer Lösung von Bicarbonat. Die dritte Operation, das
Calciniren des Bicarbonates und die dadurch bewirkte Ueberführung
in Soda, wird in einem Cylinder aus Eisenblech ausgeführt. Die
entweichende Kohlensäure wird aufgefangen. Die vierte und fünfte
Operation bezwecken die Wiedergewinnung der Kohlensäure und des
Ammoniaks aus der Flüssigkeit, von welcher das Bicarbonat durch den
Centrifugalapparat getrennt worden ist. Man erhitzt die Flüssigkeit
erst für sich in einem Kessel, wobei Kohlensäure und Dämpfe von
kohlensaurem Ammon entweichen. Diese leitet man durch einen
Cylinder, in welchem eine gleichartige kalte Flüssigkeit über Koks
herabrinnt. Diese Flüssigkeit absorbirt dabei die Ammoniakdämpfe,
lässt aber die Kohlensäure weiter gehen, welche aufgefangen wird.
Die Flüssigkeit wird darauf mit Kalkmilch erhitzt, so dass das
Ammoniak ausgetrieben wird. Nachdem die Flüssigkeit von Kohlensäure
und Ammoniak befreit ist, wird sie durch Absetzenlassen geklärt
und dann das noch darin enthaltene Kochsalz durch Abdampfen wieder
gewonnen, was die sechste Operation bildet. -- Nach Versuchen von
=Heeren= (1858) ist vorstehendes Verfahren mehr zur Darstellung von
Bicarbonat, als von Soda geeignet, doch sollen neuerdings (durch die
Bemühungen von =Margueritte= und =de Sourdeval=) Verbesserungen Platz
gegriffen haben, in der Anwendung des Principes der Dephlegmation der
Alkoholdämpfe zur Extraction des kohlensauren Ammons bestehend, welche
dem Verfahren Zukunft zu sichern scheinen.
[Sidenote: Soda aus Kryolith.]
Gegenwärtig werden grosse Mengen von Soda bei der Verarbeitung des
=Kryoliths= (Al_{2}Fl_{6}, 6NaFl) gewonnen, indem man das Mineral
durch Erhitzen mit Kalk aufschliesst:
1 Mol. Kryolith } geben { 6 Mol. Fluorcalcium
6 " Kalk } { 1 " Natrium-Aluminat
Letztere Verbindung ist in Wasser löslich und wird durch Kohlensäure
zersetzt, wobei sich Thonerde niederschlägt, die auf =Alaun=
verarbeitet wird, und Soda in Lösung bleibt. 100 Kilogr. Kryolith geben
44 Kilogr. trocknes Aetznatron,
75 " calcinirte Soda,
203 " krystallisirtes Natriumcarbonat,
119,5 " Natriumbicarbonat.
Aus dem =Bauxit= (siehe unter Alaun) gewinnt man auf ähnliche Weise
durch Aufschliessen desselben mit Glaubersalz und Kohle neben Thonerde
Soda[45].
[45] Im Jahre 1867 verarbeiteten fünf Fabriken Deutschlands 150,000
Ctr. Kryolith auf etwa 270,000 Ctr. calcinirte Soda. Die
_Pennsylvania Salt manufacturing Company_ verarbeitet in ihrer
Fabrik zu =Natrona= bei Pittsburgh jährlich gegen 50,000 Ctr.
Kryolith.
[Sidenote: Soda aus Natriumsalpeter.]
Bei der Ueberführung des =Natriumsalpeters= in Kaliumsalpeter mittelst
Kaliumcarbonat (vergl. Seite 150) werden gegenwärtig nicht unbedeutende
Mengen hochgrädiger Soda gewonnen. Das Natrium des Natriumsalpeters
kann überhaupt auf folgende Weise in Soda (oder Aetznatron) übergeführt
werden:
a) durch Glühen von Natriumsalpeter mit Kohle;
b) durch Erhitzen von Natriumsalpeter mit Kieselerde und Zersetzen
des kieselsauren Natriums durch Kohlensäure;
c) durch Glühen von Natriumsalpeter mit Braunstein;
d) durch Zersetzen des Natriumsalpeters
[Greek: a]) mit Kaliumcarbonat,
[Greek: b]) mit Aetzkali;
in letzterem Falle tritt neben Kaliumsalpeter Aetznatron auf.
[Sidenote: Aetznatron.]
=Aetznatron= (oder Natriumhydroxyd NaHO). Seit dem Jahre 1851 wird das
Aetznatron entweder in Form höchst concentrirter Lauge, oder häufiger
noch als geschmolzenes Natronhydrat (in 100 Th. Aetznatron aus 77,5 Th.
Natron und 22,5 Th. Wasser bestehend) in den Sodafabriken dargestellt und
unter dem Namen =Soda=- oder =Seifenstein= in den Handel gebracht. Lange
Zeit hindurch stellte man nach althergebrachter Weise das Aetznatron
durch Behandeln nicht zu concentrirter Lösungen von Rohsoda mit Aetzkalk
dar. Um an Brennmaterial behufs des Abdampfens so verdünnter
Flüssigkeiten zu sparen, ahmt man jetzt in vielen Fabriken das von =Dale=
gegebene Beispiel nach, der die verdünnte Natronlösung zum Speisen seines
Dampfkessels benutzt und ohne Inconvenienzen die Lauge darin bis auf das
spec. Gewicht von 1,24 bis 1,25 bringt. Hierauf wird die Lauge in
gusseisernen Kesseln bis auf 1,9 spec. Gewicht abgedampft, bei welchem
Concentrationsgrade sie beim Erkalten erstarrt.
Das gegenwärtig im Grossen angewendete Verfahren der Darstellung von
Aetznatron ist folgendes: Die Anwendung des Kalkes zur Umwandelung der
Soda in Aetznatron ist längst verlassen, vielmehr stellt man bei der
Sodafabrikation sofort Aetznatron an. Dies geschieht dadurch, dass man
die Quantität Steinkohle, welche man dem Gemisch von Sulfat und
Kalkstein (Kreide) zusetzt, etwas vergrössert und die gewonnene Rohsoda
sofort mit Wasser von 50° auslaugt. Nachdem man die Lauge sich hat
klären lassen, concentrirt man sie rasch bis auf 1,5 spec. Gewicht,
wobei sich Natriumcarbonat, Natriumsulfat und Kochsalz am Boden
ausscheiden und die Flüssigkeit eine ziegelrothe Farbe (sie heisst
=Rothlauge=) annimmt, von einer eigenthümlichen Verbindung von
Schwefelnatrium und Schwefeleisen herrührend. Die Lauge wird nachher in
grossen gusseisernen Kesseln oder Pfannen erhitzt und, nachdem sie eine
hohe Temperatur erreicht hat, nach und nach auf je 100 Kilogr. zu
erzielendes Aetznatron mit 3-4 Kilogr. Natriumsalpeter versetzt. In dem
Verhältnisse als das Wasser entweicht, reagirt der Natronsalpeter auf
das Schwefelnatrium und des immer vorhandene Cyannatrium ein und es
findet reichliche Ammoniak- und Stickstoffgasentwickelung statt. Ein
Theil dieses Ammoniaks rührt von der Zersetzung der Cyanüre her, ein
anderer und zwar grösserer Theil ist eine Folge der Oxydation der
Schwefelmetalle, wobei Wasser zersetzt wird und der Wasserstoff die
Salpetersäure zu Ammoniak reducirt. Wenn die abgedampfte Masse die
Dunkelrothglühhitze erreicht, bemerkt man auf der Oberfläche fein
zertheilten Graphit als Zersetzungsprodukt des Cyans. Der Vorgang bei
der Oxydation des Schwefelnatriums durch Natriumsalpeter kann durch
folgende zwei Gleichungen ausgedrückt werden:
[Greek: a]) 2Na_{2}S + 2NaNO_{3} + 4H_{2}O = 2Na_{2}SO_{4} + 2NaHO +
2NH_{3};
[Greek: b]) 5Na_{2}S + 8NaNO_{3} + 4H_{2}O = 5Na_{2}SO_{4} + 8NaHO + 8N.
Nach =Pauli= ist die Art der Reaktion zum grössten Theile von der
Temperatur der erhitzten Lauge abhängig. Zwischen 138 und 143° geht der
Natronsalpeter einfach in salpetersaures Natron über, bei 155°
entwickelt sich Ammoniak unter stürmischem Aufsieden der Flüssigkeit.
Die Menge des sich hierbei entwickelnden Ammoniaks ist so bedeutend,
dass eine Condensation desselben lohnend erscheint; man würde in diesem
Falle den zum Abdampfen dienenden Kessel mit einem gewöhnlichen
Koksthurm verbinden. Bei neuer Concentration der Lauge, so dass der
Siedepunkt weit höher steigt als 155°, hört die Ammoniakentwickelung
auf und es findet reichliche Entwickelung von Stickstoffgas statt. Um
an Natriumnitrat zu sparen -- 1 Tonne = 20 Ctr. Aetznatron nehmen
immerhin 0,75 bis 1 Ctr. Natriumnitrat in Anspruch -- oxydirt man die
Lauge, aus welcher die Soda durch Krystallisirenlassen ausgeschieden
wurde, dadurch in einigen Fabriken, dass man dieselbe durch einen
Koksthurm laufen und dort einem Luftstrom begegnen lässt: das
Schwefeleisen, welches durch das Schwefelnatrium in Lösung erhalten
worden war, schlägt sich hierbei nieder. In anderen Fabriken treibt man
mit Hülfe einer Luftpumpe atmosphärische Luft 6-8 Stunden lang in
dünnen Strahlen durch die heisse Lauge. Dadurch wird das
Schwefelnatrium oxydirt und die Flüssigkeit entfärbt.
[Sidenote: Neuere Methoden der Darstellung von Aetznatron.]
Seit einigen Jahren stellt man auch Aetznatron durch Zersetzen einer
Lösung von Natriumsulfat mit Aetzbaryt dar, wobei als Nebenprodukt
Barytweiss auftritt. Neuerdings ist von =Ungerer= anstatt des Baryts
Aetzstrontian in Vorschlag gebracht worden. Das Aetznatron wird
ausserdem dargestellt bei der Verarbeitung des Kryolith auf
schwefelsaure Thonerde (siehe Alaun), oder durch Glühen von
Natriumsalpeter mit Braunstein; ferner durch Zersetzen von
Kieselfluornatrium oder Fluornatrium mit Aetzkalk. Man reinigt das
Aetznatron durch zwölfstündiges Schmelzen in einem eisernen Tiegel, wo
alle Salze und alle Thonerde und Kieselerde unlöslich sich ausscheiden.
Wo es auf grosse Reinheit ankommt, stellt man gegenwärtig Aetznatron
=auf synthetischem Wege= durch Zusammenbringen von Natrium mit Wasser
(unter Beobachtung der hierbei gebotenen Vorsichtsmaassregeln) dar.