Atomgewicht 72 72,3
Spezif. Gewicht 5,5 5,47
Oxyd MO_{2} GeO_{2}
Spezif. Gewicht des letzteren 4,7 4,703
Chlorid MCl_{4}. GeCl_{4}
Siedepunkt des Chlorids unter 100° 86°
Fluorid MF_{4} GeF_{4}
Äthylverbindung M(C_{2}H_{5})_{4} Ge(C_{2}H_{5})_{4}
Siedepunkt der letzteren 160° 160°
In einigen Fällen sah sich *Mendelejeff* veranlaßt, kleine Änderungen
in der Reihenfolge der Elemente im Gegensatz zu den damals als gültig
anerkannten Atomgewichtsbestimmungen vorzunehmen. Spätere Nachprüfungen
führten dann zu einer zweiten glänzenden Bestätigung des periodischen
Gesetzes, indem sich die von *Mendelejeff* im Widerspruch mit den
damals geltenden Atomgewichten vorgenommenen Umstellungen als den
wahren Werten entsprechend erwiesen.
Welches ist nun die Ursache des so merkwürdigen periodischen Gesetzes?
Daß die Grundstoffe ihren Namen mit Recht tragen, ist danach sehr
zweifelhaft. Es ist nicht jeder eine Welt für sich, wie man früher
wohl glaubte, sondern sie bilden ein gesetzmäßig verknüpftes Ganzes.
Welch großartiges Problem bietet sich hier der Forschung dar! Darf
man doch hoffen, daß sich der Erkenntnis von der Einheit der Energie
die Zurückführung der bunten Schar der Elemente auf einen einzigen
Urstoff hinzugesellen wird, zumal nachdem die neuesten Ergebnisse der
Radiumforschung die Umwandlung eines Elementes in ein anderes dargetan
haben.
14. In der Spektralanalyse und in der Photographie entstehen die
wichtigsten neuzeitlichen Forschungsmittel.
Dem Grenzgebiete zwischen der Chemie und der Physik gehört die aus den
Forschungen eines *Fraunhofer*, *Brewster*, *Bunsen* und *Kirchhoff*
hervorgegangene Spektralanalyse an. Als ihre eigentlichen Schöpfer sind
die beiden zuletzt genannten Männer zu betrachten.
Der erste, der die Flammenfärbung zur Erkennung von Metallsalzen
benutzte, war der deutsche Chemiker *Marggraf*[457]. Er unterschied auf
diesem Wege die Natrium- von den Kaliumverbindungen. Auf den Gedanken,
das Licht gefärbter Flammen gleich dem Sonnenlichte durch das Prisma zu
zerlegen, war man gleichfalls schon im 18. Jahrhundert gekommen.
Auch die Veränderungen, welche das Licht erleidet, wenn es der
absorbierenden Wirkung verschiedener Substanzen unterworfen wird, hatte
man durch die prismatische Zerlegung des Lichtes kennen gelernt. So
fand *Brewster*[458], nachdem das Licht durch eine Schicht salpetriger
Säure gegangen war, in dem Spektrum viele hundert schwarze Streifen,
die auf eine völlige Absorption des Lichtes an den betreffenden
Stellen hindeuteten, obgleich das Gas nur schwach gefärbt war und dem
Lichte fast ungehinderten Durchgang zu gestatten schien. Ähnliche
Streifen hatte der Engländer *Wollaston*[459] wahrgenommen, als
er das Sonnenspektrum hinter einem schmalen Spalt erzeugte. Diese
Tatsache wurde von *Wollaston* jedoch nicht weiter verfolgt. Sie blieb
vereinzelt und mußte von dem deutschen Optiker *Fraunhofer* mehr als
ein Jahrzehnt später von neuem entdeckt werden.
*Fraunhofers* Lebensbild bietet dadurch ein besonderes Interesse,
daß es zeigt, wie sich durch die Verkettung von Verstand, Ausdauer
und Glück ein Menschenleben von ungewöhnlicher Bedeutung aus den
bescheidensten äußerlichen Verhältnissen heraus entwickeln kann.
*Joseph Fraunhofer* wurde 1787 in Bayern als zehntes Kind eines armen
Glasarbeiters geboren. Er kam zu einem Glasschleifer in die Lehre. Als
eines Tages das Haus seines Lehrherrn einstürzte, wurde *Fraunhofer*
unverletzt unter den Trümmern hervorgezogen. Diese Fügung lenkte die
Aufmerksamkeit einiger Menschenfreunde auf ihn. *Fraunhofer* wurde als
Optiker in ein optisch-mechanisches Geschäft aufgenommen. Dort verstand
er es, sich in kurzer Zeit zu einer leitenden Stellung emporzuarbeiten.
Er verbesserte die Fabrikationseinrichtungen, erfand die Herstellung
von Glasarten, die nahezu frei von Schlieren waren, kurz, er wirkte
bald bahnbrechend auf allen Gebieten der praktischen und befruchtend
auf dem der theoretischen Optik. Auch die Astronomie ist ihm zu Dank
verpflichtet, da es ihm gelang, dem achromatischen Fernrohr einen
ungeahnten Grad der Vollkommenheit zu verleihen. Mit Recht hat man
daher auf seinen Grabstein die Inschrift »Approximavit sidera«[460]
gesetzt. *Fraunhofer* starb 1826, nachdem er noch nicht das vierzigste
Lebensjahr vollendet hatte.
*Fraunhofer* hatte bei seiner Untersuchung[461] des Spektrums
zunächst Aufgaben der praktischen Optik im Auge. Für die Berechnung
der achromatischen Fernrohre ist nämlich eine genaue Kenntnis des
Brechungs- und Farbenzerstreuungsvermögens der zur Anwendung kommenden
Glasarten erforderlich. *Fraunhofer* suchte deshalb nach zuverlässigen
Methoden, um das Brechungs- und Zerstreuungsvermögen von Glassorten zu
ermitteln. Anfangs bemühte er sich, die Größe der Farbenzerstreuung
aus der Größe des Spektrums festzustellen, das ein Prisma von
bekanntem Brechungswinkel in einem verfinsterten Zimmer in bestimmter
Entfernung gab. Da indessen die Grenzen des Farbenbandes sich nicht
scharf genug ermitteln ließen, erhielt *Fraunhofer* auf diesem Wege
nur ungenaue Resultate. Aus dieser Verlegenheit gelangte er mit einem
Schlage heraus, als sich seine Aufmerksamkeit auf einen hellen, scharf
begrenzten Streifen richtete, der sich im Spektrum einer Öllampe oder
eines Talglichtes zwischen der roten und der gelben Farbe zeigte und
der, wie wir jetzt wissen, von einem Natriumgehalt dieser Substanzen
herrührt. Dieser helle Streifen befand sich stets an derselben Stelle
des Spektrums, so daß er als Vergleichspunkt für die verschiedenen
Glasarten dienen konnte.
Es lag nun der Gedanke nahe, nach einem ähnlichen, scharf
hervortretenden Vergleichsobjekt im Sonnenspektrum zu suchen. Anstatt
eines solchen erblickte *Fraunhofer* aber mit dem bewaffneten Auge zu
seiner großen Überraschung fast unzählig viele, starke und schwache,
vertikale dunkle Linien. Verbreiterte er den Spalt, durch den das
Sonnenlicht auf das Prisma fiel, so wurden die Linien undeutlich.
Endlich verschwanden sie ganz, was er daraus erklärte, daß bei einer
breiteren Öffnung das Licht nicht mehr als ein Strahl anzusehen sei.
*Fraunhofer* überzeugte sich, indem er verschiedene brechende Medien
wählte, daß die später nach ihm benannten Linien wirklich in der Natur
des Sonnenlichtes ihren Grund haben und nicht etwa durch Beugung
hervorgerufen werden oder gar auf einer Sinnestäuschung beruhen.
Ließ er das Licht einer Lampe durch die schmale Öffnung fallen, so
zeigte sich nämlich keine derartige Linie, während das von der Venus
ausgehende Licht sie alle enthielt -- gleichzeitig ein Beweis, daß
ein Planet im reflektierten Sonnenlicht erglänzt. In den Spektren der
Fixsterne entdeckte *Fraunhofer* gleichfalls Streifen. Doch stimmten
diese Streifen, was Lage und Beschaffenheit betraf, mit den Linien des
Sonnenspektrums nicht überein. Auch schienen ihm die Fixsternspektren
unter sich Verschiedenheiten aufzuweisen. So fand er im Spektrum
des Sirius drei breite Streifen, durch welche sich dieses Spektrum
von dem der Sonne auffallend unterschied. Die stärksten Linien des
Sonnenspektrums, die später wieder in Gruppen von Linien aufgelöst
wurden, bezeichnete *Fraunhofer* durch große Buchstaben (siehe Abb.
45). A befindet sich im Rot, H im Violett, D an der Grenze von Orange
und Gelb usw.
In dem Raum zwischen B und C zählte *Fraunhofer* 9 feine, scharf
begrenzte Linien. Zwischen C und D bemerkte er deren dreißig. Die
Linie D zeigte sich aus zwei starken Linien zusammengesetzt, welche
durch einen schmalen hellen Streifen getrennt waren. Zwischen D und
E erblickte *Fraunhofer* 84 Linien von verschiedener Schärfe; und in
dem gesamten Raume zwischen B und H vermochte er sogar 574 Linien zu
zählen. Von diesen hat er nur die kräftigeren in seiner Zeichnung
angedeutet.
Von großer Tragweite war *Fraunhofers* Beobachtung, daß das Licht
der Lampe eine helle Linie aufweist, die mit den beiden D-Linien des
Sonnenspektrums zusammenfällt[462]. *Fraunhofer* schloß daraus, daß
»der Exponent des Brechungsverhältnisses für den Strahl D mit dem
Exponenten für die helle Linie einerlei ist«. Der Nachweis, daß diese
helle Linie durch eine Spur von Natrium hervorgerufen wird, sowie die
Beantwortung der Frage, weshalb sie mit den D-Linien zusammenfällt,
blieb *Kirchhoff* und *Bunsen* vorbehalten, die auf der von
*Fraunhofer* und einigen anderen Forschern geschaffenen Grundlage seit
1859 die Spektralanalyse zu einem Forschungsmittel allerersten Ranges
entwickelt haben.
[Illustration: Abb. 45. *Fraunhofers* Zeichnung der von ihm im
Sonnenspektrum gefundenen dunklen Linien (Denkschriften der Münchener
Akademie von 1814/15, Tab. II, Fig. 5).]
Der Gedanke, die von *Fraunhofer* mit solch glücklichem Erfolge
betriebenen Spektraluntersuchungen für die chemische Analyse zu
verwerten, ging von *Gustav Kirchhoff* aus. Dieser machte als junger
Physikprofessor seinem Amtsgenossen *Bunsen*, der die Flammenfärbungen
verschiedener Salze zum Nachweis der Metalle benutzte, den Vorschlag,
anstatt die Flammen durch farbige Gläser und durch Lösungen zu
betrachten, lieber ein Prisma anzuwenden. Beide Männer vereinigten
sich zur Ausführung dieses Gedankens. Zunächst schufen sie einen für
ihre Zwecke geeigneten Apparat, das Spektroskop, das Abb. 46 in seiner
ursprünglichen, ihm von den Erfindern verliehenen Form darstellt.
[Illustration: Abb. 46. Das erste, von *Kirchhoff* und *Bunsen*
konstruierte Spektroskop[463].]
A ist ein innen geschwärzter Kasten, der auf drei Füßen ruht. Die
beiden schiefen Seitenwände des Kastens tragen die kleinen Fernrohre
B und C. Die Okularlinsen des Rohres B sind entfernt und durch eine
Platte ersetzt, in der sich ein aus zwei Messingschneiden gebildeter
Spalt befindet. Der Spalt ist in den Brennpunkt der Objektivlinse
eingestellt. Vor dem Spalt wurde die Lampe D so aufgestellt, daß der
Saum ihrer Flamme von der Achse des Rohres B getroffen wurde. Etwas
unterhalb der Stelle, wo die Achse den Saum traf, brachte man das
zu einem kleinen Öhr gebogene Ende eines sehr feinen Platindrahtes.
Diesem Öhr wurde eine Perle der zu untersuchenden Chlorverbindung
angeschmolzen. Zwischen den Objektiven der Fernrohre B und C befindet
sich ein Hohlprisma F mit einem brechenden Winkel von 60°, das
mit Schwefelkohlenstoff gefüllt ist. Das Prisma ruht auf einer
Messingplatte, die um eine vertikale Achse drehbar ist. Diese Achse
trägt an ihrem unteren Ende den Spiegel G und darüber den Arm H, der
als Handhabe dient, um das Prisma und den Spiegel zu drehen. Gegen den
Spiegel ist ein kleines Fernrohr gerichtet, das dem hindurchblickenden
Auge das Spiegelbild einer in geringer Entfernung aufgestellten
horizontalen Skala zeigt. Durch Drehung des Prismas konnte man das
ganze Spektrum der Flamme an dem Vertikalfaden des Fernrohrs C
vorbeiführen und jede Stelle des Spektrums mit diesem Faden zur Deckung
bringen. Einer jeden Stelle des Spektrums entsprach eine an der Skala
zu machende Ablesung[464].
[Illustration:
Dannemann, Entwicklung Band. IV. zu S. 312.