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Siebentes Kapitel.

Kohlenstoff und Wasserstoff.

Ein anderes Element, das für uns die größte Bedeutung hat, ist der Kohlenstoff. Die gewöhnliche Holzkohle stellt dieses Element in einem nicht ganz reinen Zustande dar, reiner schon ist geglühter Ruß, ein schwarzes Pulver, daß sich aus den Flammen brennender Kohlenstoffverbindungen an kalten Gegenständen absetzt.

Ferner ist zu erwähnen, daß der Graphit, aus welchem Bleistifte gemacht werden, und auch noch der wohlbekannte und kostbare Edelstein Diamant aus reinem Kohlenstoff bestehen. Wir haben hier die merkwürdige Tatsache, daß ein und derselbe Stoff in ganz verschiedenartigen Formen auftreten kann, die scheinbar gar nichts miteinander zu tun haben. Es ist das eine Verschiedenheit ungefähr, wie die zwischen Eis, Wasser und Wasserdampf, die wir vorhin kennen gelernt haben. Nur liegen die Verhältnisse im vorliegenden Fall ein wenig verwickelter, da diese verschiedenen Formen keineswegs sich so leicht ineinander verwandeln lassen, wie Eis, Wasser und Dampf.

Die Behauptung, daß es sich wirklich nur um das Element Kohlenstoff hierbei handelt, wird dadurch bewiesen, daß man alle diese drei Stoffe, die gewöhnliche Kohle wie den Graphit und den Diamant, durch geeignete Erhitzung in Sauerstoffgas verbrennen kann. Sie verbrennen mit verschiedener Leichtigkeit, der Graphit am allerschwersten, der Diamant etwas leichter und die Holzkohle am allerleichtesten, aber wenn man die Gewichtsmenge, die man verbrennt, genau bestimmt und das Verbrennungsprodukt, das aus ihnen entsteht, nämlich das Kohlendioxyd, gleichfalls wägt, so findet man, daß diese drei Stoffe in genau demselben Verhältnis eine und dieselbe Verbindung mit Sauerstoff ergeben.

Diese Verbindung Kohlendioxid kennen wir bereits als Verbrennungsprodukt der verschiedenartigen Stoffe, Öl, Alkohol usw.; es ist jener gasförmige Stoff, dessen Austreten wir durch den weißen Niederschlag mit Kalkwasser feststellen können. Jedes Gramm Kohle in irgendeiner der drei Formen gibt 2¾ Gramm Kohlenoxid und dieses Verhältnis ist ganz unabhängig von der Form, in welcher der Kohlenstoff verwendet worden ist.

Wie kommen wir nun dazu, Kohlendioxyd aus Öl oder Weingeist oder Stearin zu erhalten, wie das doch die anfangs beschriebenen Versuche zeigten? Sind diese drei Stoffe auch verschiedenartige Formen des Kohlenstoffs? Die Antwort darauf ist teilweise in den beschriebenen Versuchen schon gegeben. Es wurde ja aus den genannten Stoffen neben dem Kohlendioxid Wasser erhalten. Daraus geht schon hervor, daß es sich nicht um das Element Kohlenstoff handeln kann; denn dieses gibt beim Verbrennen nur Kohlendioxyd und nichts anderes. Die genannten Stoffe sind somit nicht einfache Stoffe oder Elemente, sondern sie sind zusammengesetzte Stoffe oder Verbindungen, und zwar solche Verbindungen, die sämtlich das Element Kohlenstoff enthalten und außerdem noch jenes andere Element, welches beim Verbrennen Wasser gibt. Auch dies Element haben wir bereits kennen gelernt. Es ist dies das Wasserstoffgas, das vorher erwähnt wurde als Hilfsmittel, um Luftballons aufsteigen zu machen.

Während der Sauerstoff und der Kohlenstoff Elemente sind, die sich als solche oder in freiem Zustande in der Natur vorfinden, kommt das Element Wasserstoff in der Natur nicht als ungebundenes freies Element vor, wohl aber als ein Bestandteil zahlloser anderer Stoffe.

Wie aus dem Namen schon zu entnehmen war, bildet der Wasserstoff einen Bestandteil des Wassers. Wasser ist nämlich ein zusammengesetzter Stoff, welcher aus Wasserstoff und Sauerstoff besteht und zwar in einem Verhältnis von einem Gewichtsteil Wasserstoff auf acht Gewichtsteile Sauerstoff. Der Sauerstoff bildet also den bei weitem größeren Anteil des Wassers dem Gewichte nach. Ferner ist der Wasserstoff ein Bestandteil sehr vieler anderer Stoffe, namentlich solcher, aus denen Pflanzen- und Tierkörper bestehen. Die Stoffe, die wir zu Verbrennungsversuchen verwendet haben, Weingeist, Stearin und Öl usw., sind ja solche Stoffe, die in Pflanzenkörpern entweder direkt gefunden oder durch Umwandlungen aus den dort vorkommenden Stoffen gewonnen werden. Den Wasserstoff, den sie enthalten, haben sie natürlich aus ihren Ursprungsstoffen entnommen.

Diese Stoffe also, welche beim Verbrennen Wasser und Kohlendioxyd geben, enthalten alle die Elemente Wasserstoff und Kohlenstoff. Die Frage, ob sie aus diesen Elementen allein bestehen oder noch andere enthalten, wird durch jene Versuche nicht beantwortet, wenn im Falle des Holzes oder der Steinkohle nach dem Verbrennen Asche zurückbleibt, so enthalten die Stoffe sicherlich andere Elemente. Denn wenn sie nur Kohlenstoff oder andere Stoffe enthielten, so wären keine Stoffe vorhanden, welche die Asche bilden. Aber auch andere Stoffe können darin sein, welche beim Verbrennen gasförmige oder dampfförmige Produkte geben. Denn wir haben ja noch keine Hilfsmittel, um andere Verbrennungsprodukte zu erkennen; nur die beiden Stoffe Kohlendioxyd und Wasser werden durch die beschriebenen Kennzeichen oder »Reaktionen« angezeigt. Tatsächlich sind in den genannten und beschriebenen Stoffen keine Elemente außer Kohlenstoff und Wasserstoff, dazu vielfach auch Sauerstoff, enthalten. Dieser Sauerstoff kann bei den verschiedenen Verbrennungsversuchen natürlich nicht erkannt werden. Denn da ja jedenfalls Sauerstoff aus der Luft bei der Verbrennung hinzukommt, kann man nachträglich nicht ohne weiteres unterscheiden, woher der ganze Sauerstoff der Verbrennungsprodukte rührt. So enthält von den genannten Stoffen das Petroleum oder Steinöl nur Kohlenstoff und Wasserstoff und gar keine andern Elemente, während Weingeist und gewöhnliches Öl, Holz usw. außer Kohlenstoff und Wasserstoff noch Sauerstoff enthalten.

Man kann sich leicht vorstellen, wie man bei sachgemäßer Ausgestaltung der beschriebenen Versuche dazu kommen kann, auch die Menge des Wasserstoffs und die des Kohlenstoffs zu bestimmen, die in den verschiedenen Stoffen enthalten sind, wenn man das Kohlendioxyd sammelt und wägt, so kann man aus dem angegebenen Verhältnis zwischen Kohlendioxyd und Kohlenstoff berechnen, wie viel von dem Element Kohlenstoff in einer gegebenen Menge der Verbindung enthalten ist. Ebenso kann man es machen, wenn man das gebildete Wasser sammelt und wägt; denn man weiß: in neun Teilen Wasser ist ein Teil Wasserstoff drin und die übrigen acht Teile werden vom Sauerstoff gebildet. Auf solche Weise ist seit mehr als hundert Jahren eine große Menge von tierischen und pflanzlichen Stoffen untersucht worden, insbesondere die Nahrungsmittel, von denen die Menschen und Tiere leben, und es hat sich herausgestellt, daß alle diese Nahrungsmittel in der Hauptsache Kohlenstoff und Wasserstoff (neben Sauerstoff) enthalten. Dazu sind oft noch einige andere Elemente in geringerer Menge vorhanden, von denen hier noch nicht die Rede gewesen ist, die aber später besprochen werden sollen.