Die =Borsäure= kommt in der Natur vor in dem =Sassolin= H_{3}BO_{3} aus

Borsäureanhydrid (B_{2}O_{3}) 56,45

und Wasser 43,55

------

100,00

bestehend, ferner in folgenden Mineralien:

Boracit (Magnesiumborat mit Chlormagnesium)[72] mit 62,5 Proc. Borsäure

Rhodicit (Calciumborat) " 30-45 " "

Tiza oder Boronatrocalcit " 30-44 " "

Hydroboracit " 47 " "

Tinkal oder Borax (Natriumborat) " 36,53 " "

Datolith (Boro-Silicat) " 18 " "

Botryolith (desgl.) " 20,35 " "

Axinit (desgl.) " 2-6,6 " "

Turmalin (Schörl) (desgl.) " 2-11,8 " "

[72] Der in den Steinsalzlagern Stassfurts vorkommende Stassfurtit ist

als eine dichte Varietät des Boracit zu betrachten. Er findet sich

in der Carnallitregion des Salzlagers vor, indessen so vereinzelt,

dass die jährliche Ausbeute nur 200 Ctr. beträgt.

In geringer Menge kommt die Borsäure auch in vielen Mineralwässern und

im Meerwasser vor. Der Larderellit (Ammonborat) und der Lagonit

(Ferricumborat), die beide in geringen Mengen in Toscana gefunden

wurden, haben nur mineralogisches Interesse.

Die Borsäure findet sich als Sassolin in mehreren vulkanischen Gegenden,

besonders auf einer der liparischen Inseln (Volcano) in Gesellschaft von

Schwefel, in den heissen Quellen von Sasso bei Siena und vor Allem in

einem Landstrich zwischen Volterra und Massa maritima in Toscana, in

welchem an vielen Punkten borsäurehaltige Wasserdämpfe aus Klüften und

Spalten des Bodens (Soffioni) hervorströmen. =Höffer= und =Mascagni=

wiesen zuerst 1776 die Borsäure in diesen Dämpfen nach. Es bilden sich

kleine Sümpfe[73] und die Ausbeute dieser Lagoni wurde für Toscana eine

reiche Erwerbsquelle. Die Borsäurelagunen liegen zerstreut auf einem

Raume von etwa sechs Meilen im Umfange. Seit dem Jahre 1818 wurden

künstliche Lagunen angelegt, um die Borsäure der Soffioni fabrikmässig zu

gewinnen. Die ersten Lagunen entstanden um Monte Cerboli und somit war

der Grund gelegt zu dem Orte, welcher später nach dem Besitzer

=Larderel=, Larderello genannt wurde. Später entstanden noch mehrere

andere Borsäurefabriken, so zu Lustignano, am Monte rotondo, zu San

Federigo, Castel nuovo, Sasso, Serrazano und Lago, von denen eine jede 8,

15, 17, 30, selbst 35 Lagunen besitzt. Es wird die Hitze der Soffioni zum

Abdampfen der Borsäurelösung angewendet. 1839 betrug die Produktion der

Borsäure auf den Werken der Erben =Larderel='s 717,333 Kilogr., 1867

betrug sie 2,350,000 Kil. 100 Kilogr. Borsäure kosten gegenwärtig 10-50

fl. Seit 1854 ist die Borsäuregewinnung in Toscana in ein neues Stadium

getreten, indem auf die Anregung hin von =Gazzeri= in Florenz durch

=Durval= künstliche Soffioni angelegt werden dadurch, dass man einfach in

den borsäurehaltigen Grund bohrte. =Durval= hatte in der Nähe von Monte

rotondo auf Tiefe von 150-18O Fuss (1862) bereits 18 künstliche Soffionen

erbohrt, welche jährlich über 200,000 Kil. Borsäure liefern.

[73] Diese Sümpfe führen die Namen _Fumacchi_, _Fumarole_, _Soffioni_,

_Mofetti_.

Der Boden der natürlichen Lagunen ist aus Schlamm gebildet, der durch

ein scheinbares Sieden ununterbrochen bewegt wird, eine Erscheinung,

die von der unausgesetzten Bildung von Fumarolen herrührt. In der Regel

finden sich die Mündungen der Dampfquellen an den tiefsten Stellen der

Thäler; das daraus durch Abkühlung condensirte Wasser verbreitet sich

dann über das umliegende Terrain und bildet daraus einen Sumpf, in

welchem sich alle in den Fumarolen enthaltenen verdichtbaren Stoffe

absetzen. Nach einer Untersuchung von =Payen= bestehen die Dämpfe der

Fumarolen aus durch Abkühlung =verdichtbaren= und =nicht verdichtbaren=

Stoffen. Die ersteren bestehen aus Wasser, schwefelsaurem Kalk,

schwefelsaurer Magnesia, schwefelsaurem Ammoniak, Chloreisen,

Salzsäure, organischer Substanz, einem ätherischen Oele von

Fischgeruch, Thon, Sand und kleiner Menge von Borsäure; der nicht

condensirte gasförmige Theil der Fumarolen bestand aus

Kohlensäure 0,573

Stickstoff 0,348

Sauerstoff 0,0657

Schwefelwasserstoff 0,0133

Den Angaben =Payens=, dass die Fumarolen fast keine Spur von Borsäure

enthielten, zuwider, fand =C. Schmidt= (aus Dorpat), dass in den

Fumarolen, noch ehe sie in das Wasser der Lagunen treten, Borsäure

enthalten sei, dass die unmittelbar ohne Wasserzutritt verdichteten

Dämpfe präformirte Borsäure neben Kohlensäure und Ammoniak in grosser,

Schwefelwasserstoff in kleiner Menge enthalten. Das Fumarolenliquidum

enthält ungefähr 0,1 Proc. Borsäure.

[Sidenote: Theorie der Bildung der natürlichen Borsäure.]

=Dumas= und mit ihm =Payen= stellen zur Erklärung der Bildung der

vulkanischen Borsäure die Hypothese auf, dass im Innern der Erde ein

Lager von =Schwefelbor= (B_{2}S_{3}) sich befinde, welches, wenn es mit

dem Meerwasser in Berührung kommt, sich mit dem Wasser zu Borsäure und

Schwefelwasserstoff umsetze. Allerdings ist eine

Schwefelwasserstoffentwickelung in den Lagunen stets zu bemerken,

welche aber wahrscheinlich nur in einem zufälligen Zusammenhange mit

der Borsäure steht. =P. Bolley= erklärte die Bildung der Borsäure und

des Sassolins aus dem Verhalten des Borax zu Salmiak, da sich ebenso

wie der Borax, auch der Boracit, Datolith, Turmalin und Axinit verhält.

In vulkanischen Gegenden ist bekanntlich das Vorkommen des Salmiaks

etwas sehr Gewöhnliches; es bedarf daher nur zur Borsäurebildung des

gleichzeitigen Vorkommens eines solchen Minerals. Bei überschüssigem

Salmiak wird nämlich der Borax vollständig in Chlornatrium und Borsäure

zerlegt, wahrscheinlich geschieht dasselbe auch bei andern

Borsäureverbindungen. Die Hypothese =Bolley='s nimmt zur Erklärung der

Bildung der vulkanischen Borsäure den Salmiak, ebenfalls ein

vulkanisches Produkt, zu Hülfe, welches indessen, andern Beobachtungen

zufolge, nicht =vor= der Borsäure schon da war, sondern sich

gleichzeitig mit derselben bildete. Nach einer zuerst von mir im Jahre

1851 ausgesprochenen Ansicht, die 1854 durch Prof. =Becchi= in Florenz

als eine gegründete Anerkennung fand, befindet sich im Erdinnern

=Borstickstoff= (BN), welcher ebenso wie der von =Wöhler= künstlich

dargestellte durch heisse Wasserdämpfe in Borsäure und Ammoniak zerlegt

wird. Auch =Warington= (1854) und =Popp= (1870) leiten die Entstehung

der Borsäure und des Ammoniaks in Vulkanen aus der Zersetzung von

Borstickstoff durch Wasserdämpfe ab; ersterer will an der Borsäure und

dem Salmiak von der liparischen Insel Volcano noch unzersetzten

Borstickstoff gefunden haben. Es unterliegt keinem Zweifel, dass auch

durch die Zerlegung borsäurehaltiger Gesteine durch Salzsäure oder

Schwefelsäure in vulkanischen Gegenden sich Borsäure bilden kann.

Neuerdings (1862) neigt sich =Becchi= mehr der Ansicht zu, dass die

Borsäure das Resultat der Zersetzung von Calciumborat sei. Specielle

Versuche haben ihn gelehrt, dass ein Strom überhitzten Dampfes über

rothglühendes Calciumborat geleitet, reichliche Mengen von Borsäure mit

sich fortreisst. In den Serpentinen und Kalkgesteinen, welche in der

Nähe der Soffioni sich finden, hat =C. Schmidt= allerdings Borsäure

nachgewiesen. Das gleichzeitig auftretende Ammoniak hält er für ein

Produkt der stickstoffhaltigen organischen Körper, die in reichlicher

Menge in den Gebirgen Toscanas vorkommen[74].

[74] Die Menge des neben der Borsäure vorkommenden Ammoniaks ist

auffallend gross, so gaben vier Soffioni bei Travale innerhalb 24

Stunden 150 Kilogr. Borsäure und 1500 Kilogr. Ammonsulfat.

[Sidenote: Gewinnung der Borsäure.]

Um die Borsäure zu gewinnen, stellt man über den natürlichen

Zerklüftungen, aus welchen sich die Fumarolen entwickeln, oder den

künstlichen von =Durval= angelegten Soffionis, mit Wasser angefüllten

Bassins (künstliche Lagunen) her, in welche so viel als möglich Soffioni

münden. Die Soffioni verdichten sich in diesem Wasser. Sobald das Wasser

die nöthige Menge von Borsäure aufgenommen hat, wird sie aus den

verschiedenen Lagunen in eine grosse gemauerte Cisterne abgelassen. Aus

dieser Cisterne fliesst die Lösung in die Abdampfpfannen. Zum Abdampfen

der Borsäurelösung benutzt man die Wärme derjenigen Soffioni, welche

wegen ungünstiger Lage sich nicht zur Anlegung von Lagunen eignen. Man

umgiebt die Dampfquellen mit einem hölzernen Kamin und leitet sie in

gemauerten unterirdischen Kanälen unter die Abdampfbatterien. In den

Pfannen setzen sich noch verschiedene Unreinigkeiten, namentlich Gyps ab.

Sobald die Lösung ein spec. Gewicht von 1,070-1,08 bei 80° zeigt, bringt

man sie in hölzerne, mit Blei ausgefütterte Krystallisirgefässe, in

welchen sich die Borsäure krystallinisch absetzt; man lässt in Körben die

Mutterlauge abtropfen und trocknet sie in einem Trockenofen, der

ebenfalls durch die Wärme der Soffioni geheizt wird.

Auf vorstehende Weise wird im Allgemeinen in Toscana die Borsäure

gewonnen. Es lassen sich aber nicht alle Borsäure führenden Terrains

nach dem gewöhnlichen Verfahren ausbeuten; man hat deshalb zur

Gewinnung der Borsäure aus dem Wasser des Monte-rotondo-Sees mit Erfolg

ein neues Verfahren eingeführt. Der Borsäuregehalt dieses Wassers

betrug ursprünglich nur etwa 1/2000 und wegen dieses geringen Gehaltes

wurde dasselbe nicht zur Borsäuregewinnung benutzt. Das den See

umgebende Terrain lässt hier und da schwache Dampfströme hervortreten,

die, wenn sie in gewöhnlicher Weise benutzt worden wären, keine

erhebliche Menge von Borsäure gegeben haben würden; das Abdampfen des

Wassers mittelst Brennmaterial war aber bei dem geringen Gehalt

desselben nicht statthaft. Der See wurde daher mit einem Graben

umgeben, der das Quellwasser, welches sonst in den See floss, sowie den

grössern Theil des sonst in den See fliessenden Regenwassers, auffängt.

In Folge dieser Einrichtung enthält das Wasser des Sees nun etwa 2 pro

Mille Borsäure, also in gleichem Gewichte 4 Mal so viel als früher. Man

hat ferner durch die oben erwähnten =Durval='schen Bohrlöcher

(künstliche Soffioni) der toscanischen Borsäuregewinnung mächtig

Vorschub geleistet. In neuester Zeit endlich hat man eine Verbesserung

des Betriebes dadurch eingeführt, dass man einen Theil der aus den

natürlichen und künstlichen Soffioni verdichtet und mit der so

erhaltenen Flüssigkeit die Lagunen speist. In dem Grade, als der

Verbrauch der Borsäure zugenommen hat, macht man bezüglich ihrer

Reinheit immer grössere Ansprüche. Früher begnügte man sich mit einer

Säure, welche 70-80 Proc. Borsäurehydrat enthielt, gegenwärtig will man

nur gereinigte Säure, die höchstens 10 Proc. Unreinigkeiten enthält.

Man reinigt sie durch Umkrystallisiren und Behandeln der Lösung mit

Thierkohle. =Clouet= schlägt vor, die rohe Borsäure behufs ihrer

Reinigung mit 5 Proc. gewöhnlicher Salpetersäure zu vermischen, die

Masse einige Stunden lang liegen zu lassen und sie dann in einem Ofen

zu erhitzen. Durch diese Behandlung werden sowol die organischen Stoffe

als auch die Ammoniaksalze, welche in der rohen Borsäure enthalten

sind, zerstört und verflüchtigt, und man erhält aus derselben einen

viel reineren Borax als bei der Anwendung der rohen Säure. Ausser

Toscana liefert die Insel Vulcano Borsäure in den Handel; man schätzt

die von Vulcano stammende Borsäuremenge auf 3000 Kilogr. jährlich.

Ehedem, als die Borsäure nur mehr pharmaceutische Verwendung fand,

bereitete man die Borsäure, indem man 1 Th. Borax in 4 Th. siedendem

Wasser löste und 1/3 Th. Schwefelsäure oder besser 1/2 Th. Salzsäure

von 1,2 spec. Gew. zusetzte. Die Säure scheidet sich dabei beim

Erkalten ab und wird durch Umkrystallisiren gereinigt.

In 100 Th. käuflicher toscanischer Borsäure fand =H. Vohl= (1866):

===============+==========+==========+==========+==========+==========

| 1. | 2. | 3. | 4. | 5.

===============+==========+==========+==========+==========+==========

Borsäure | 45,1996 | 47,6320 | 48,2357 | 45,2487 | 48,1314

Krystallwasser | 34,8916 | 35,6983 | 37,2127 | 34,9010 | 38,0610

Angezogenes | | | | |

Wasser | 4,5019 | 2,5860 | 1,0237 | 4,4990 | 1,5240

Schwefelsäure | 9,6135 | 7,9096 | 8,4423 | 9,5833 | 7,8161

Kieselsäure | 0,8121 | 1,2840 | 0,6000 | 0,2134 | 0,0861

Sand | 0,2991 | 0,5000 | 0,1000 | 0,7722 | 0,4154

Eisenoxyd | 0,1266 | 0,1631 | 0,0920 | 0,1030 | 0,0431

Manganoxydul | 0,0031 | Spuren | Spuren | Spuren | Spuren

Thonerde | 0,5786 | 0,0802 | 0,0504 | 0,1359 | 0,1736

Kalk | 0,0109 | 0,3055 | 0,5178 | Spuren | Spuren

Magnesia | 0,6080 | Spuren | Spuren | Spuren | Spuren

Kali | 0,1801 | 0,2551 | 0,5178 | 0,6140 | 0,4134

Ammoniak | 2,9891 | 3,5165 | 3,5169 | 3,7659 | 3,0890

Natron | 0,0029 | Spuren | Spuren | Spuren | Spuren

Chlornatrium | 0,1012 | 0,0595 | 0,0401 | 0,1671 | 0,0321

Organische | | | | |

Substanzen | | | | |

und Verlust | 0,0918 | 0,0101 | 0,0101 | -- | 0,0449

---------------+----------+----------+----------+----------+----------

| 100,0000 | 100,0000 | 100,0000 | 100,0000 | 100,0000

[Sidenote: Eigenschaften und Verwendung der Borsäure.]

Die gereinigte krystallisirte Borsäure krystallisirt in

perlmutterglänzenden Blättchen, verliert bis über 100° erhitzt die Hälfte

ihres Krystallwassers, ohne zu schmelzen, während die andere Hälfte erst

in der Glühhitze und Schmelzen unter starkem Aufblähen ausgetrieben

werden kann. Nach dem Erkalten erscheint die wasserfreie Säure als ein

durchsichtiges, hartes, sprödes Glas von 1,83 spec. Gewichte. 1 Th.

Borsäure löst sich in 25,6 Th. Wasser bei 15° C. und in 2,9 Th. bei 100°.

Eine bei 8° gesättigte Lösung hat ein spec. Gewicht von 1,014. Die

Borsäure ist eine feuerbeständige Säure und treibt, mit schwefelsauren

Salzen erhitzt, aus letzteren die Schwefelsäure aus. Mit Wasser- und

Alkoholdämpfen verflüchtigt sie sich. Sie ertheilt der Alkoholflamme eine

grüne Färbung. In chemischer Hinsicht verhält sie sich der Kieselsäure

sehr ähnlich. Die Borsäure wird hauptsächlich zur Fabrikation des Borax,

zum Glasiren gewisser Porcellanarten und als Zusatz zur Masse einiger

Thonwaaren und in wässeriger Lösung mit Schwefelsäure vermischt zum

Tränken der Dochte bei der Stearin- und Paraffinkerzenfabrikation

verwendet. Ausserdem dient sie zum Färben des Goldes, zum Aetzen von

Eisen und Stahl zum Zweck der Verzierung, zur Darstellung von Flintglas,

und künstlichen Edelsteinen. Seit dem Jahre 1859 benutzt man auch die

Borsäure bei der Fabrikation desjenigen Chromoxydhydrates, welches unter

dem Namen =Smaragdgrün=, =Pannetier's Grün=, _Vert-Guignet_, im Handel

sich findet.

[Sidenote: Borax.]

Der =Borax= oder das =borsaure Natrium= enthält im wasserfreien Zustande

Na_{2}B_{4}O_{7} und besteht in 100 Th. aus

Borsäureanhydrid (B_{2}O_{3}) 69,05

Natron (Na_{2}O) 30,95

------

100,00

Er findet sich fertig gebildet in der Natur in einigen alpinischen Seen

in den Schneegebirgen von Indien, China, Persien, auf Ceylon, namentlich

in dem See Teschu-Lumbu in Gross-Thibet, welcher fünfzehn Tagereisen von

dem Orte gleiches Namens liegt und früher grosse Mengen von Borax

lieferte. Ausserdem kommt er in grösserer Quantität bei Potosi in

Bolivien und (wie es scheint in unerschöpflicher Menge) im _Borax

Lake_[75] und im _Pyramid Lake_ (letzterer in Humboldt-County, Nevada) in

Californien vor. Der durch freiwillige Verdunstung durch die Sonnenwärme

aus dem Wasser der Boraxseen herauskrystallisirte Borax wurde früher in

grosser Menge unter dem Namen =Tinkal=, =Tinkana=, =Swaga= oder =Pounxa=

in Europa eingeführt. Es erschien in kleinen sechsseitigen, mehr oder

minder abgeplatteten Krystallen, die bisweilen farblos, bald aber auch

gelblich oder grünlich waren und immer eine erdige Rinde zeigten, die

sich fettig anfühlte und seifenähnlich roch. Die Raffinirung des rohen

Borax geschah in Venedig, welches lange Zeit ausschliesslich im Besitz

des Geheimnisses der Raffinationsmethode war, und später in Holland. Am

Boraxsee oder _Clear Lake_ in Californien (50 deutsche Meilen nördlich

von S. Francisco) wird der boraxhaltige Schlamm aus dem See durch Baggern

gewonnen, an der Sonne getrocknet und dann ausgelaugt[76].

[75] Das Wasser des Borax-See's hat (nach einer Analyse von =Moore= von

1870) ein spec. Gewicht von 1,027 und enthält in 1 Liter 35,23

Grm. feste Bestandtheile, darunter 3,96 Grm. Borax.

[76] Die Boraxfabrikation am _Clear Lake_ liefert täglich 2000 Kilogr.

Borax.

Die =Reinigung des Tinkal= lässt sich auf verschiedene Weise ausführen.

Nach der älteren Methode bringt man ihn auf einen Spitzbeutel und

wäscht ihn mit einer Lösung von Natron, welche 5 Proc. davon enthält,

so lange, als die Flüssigkeit noch gefärbt hindurchläuft; durch dieses

Auswaschen wird der Borax von der anhängenden Fettsubstanz befreit,

welche mit der Soda zu einer im Wasser leicht löslichen Seife

zusammentritt. Nachdem der Borax gut abgetropft ist, löst man ihn in

siedendem Wasser und giebt auf 100 Th. des zu raffinirenden Salzes 12

Th. krystallisirtes Natriumcarbonat zu und filtrirt dann die Lösung.

Nach dem Filtriren wird die Lösung durch Abdampfen bis auf 18-20° B.

gebracht und in hölzernen, mit Blei ausgefütterten Gefässen

krystallisiren gelassen. Damit keine Krystallkrusten, sondern einzelne,

wol ausgebildete Krystalle sich bilden, ist es nothwendig, dass die

Flüssigkeit sehr langsam sich abkühle. Nach einem andern Verfahren

übergiesst man denselben mit einer kleinen Menge kalten Wassers und

setzt nach und nach unter Umrühren 1 Proc. Kalkhydrat hinzu. Nach

einiger Zeit wird siedendes Wasser zugesetzt und die Flüssigkeit

durchgeseiht. Es bleibt hierbei die Fettsubstanz, welche den Tinkal

verunreinigte, als unlösliche Calciumseife zurück. Zu der Flüssigkeit

setzt man 2 Proc. Chlorcalcium, seiht wieder durch, dampft die

Flüssigkeit ab und lässt krystallisiren. =Clouet= zertheilt den Tinkal,

um ihn zu reinigen, zu Pulver, mischt ihn mit 10 Proc. Natriumnitrat

und calcinirt die Mischung bei mässigem Feuer in einer gusseisernen

Pfanne, wobei die Fettsubstanzen zerstört werden. Man löst die

calcinirte Masse nachher in Wasser auf und trennt die Lösung von der

zurückgebliebenen Kohle, worauf man aus ihr durch Abdampfen und

Krystallisiren ohne Weiteres rohen Borax enthält.

[Sidenote: Borax aus Borsäure.]

Seit dem Jahre 1818 begann in Frankreich die =Fabrikation von Borax

mittelst Borsäure=, wodurch sich der Preis des Borax um 3/4 erniedrigte.

Dieses Verfahren ist gegenwärtig das allein übliche. Je nach dem

Wassergehalt des krystallisirten Borax und seiner Krystallform

unterscheidet man 1) den =gewöhnlichen= (natürlichen oder künstlichen)

oder =prismatischen Borax=, 2) den =octaëdrischen Borax=, welcher nur die

Hälfte des Krystallwassers des prismatischen Borax enthält:

Handbuch der chemischen Technologie Achte Auflage · 第 56 / 167 题