DE115988C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Zur Darstellung von zweifach kohlensaurem Kali kann man nach Gmelin-Kraut, Hdbch. d. anorg. Chemie, II. Bd., I. Abth., 1886, S. 25, Kohlensäure entweder in eine concentrirte Lösung von einfach kohlensaurem Kali oder über schwach befeuchtetes festes kohlensaures Kali leiten.

Bei beiden Darstellungsweisen ist die Absorption der Kohlensäure aufserord entlich schwach und beansprucht sehr viel Zeit. Es wird deshalb auch im Gmelin-Kraut a. a. O. auf die Verwendung der porösen Weinsteinkohle verwiesen, welche Wo hler für diesen Zweck zuerst in Vorschlag gebracht hat.

Keine Geringeren nämlich als Wo hler und Lieb ig haben wegen der Schwierigkeiten, welche das Kaliumcarbonat in gewöhnlichem Zustande bezw. in Lösung der Aufnahme der Kohlensäure bietet, andere und zwar durchaus nicht einfache Darstellungsarten des Bicarbonats empfohlen.

Wo hl er sagt (Ann. d. Pharm., Bd. 24, S. 49): »Bekanntlich nimmt das kohlensaure Kali sowohl in trockener als in aufgelöster Form, bei Umwandlung in Bicarbonat, das zweite Atom Kohlensäure nur sehr langsam auf. Ich habe gefunden, dafs durch Vermittelung der Porosität von eingemengter Kohle die Bildung dieses Salzes aufserordentlich leicht stattfindet. Man verkohlt rohen Weinstein in einem bedeckten Tiegel, befeuchtet die kohlige Masse mit Wasser und leitet Kohlensäure ein.« Die Absorption ist dann sehr heftig.

Liebig bemüht sich, das von Wöhler angegebene Verfahren ökonomischer zu gestalten. Er kommt aber dabei nicht etwa dazu, zu empfehlen, dafs man einfach Kohlensäure in eine concentrirte Lösung von kohlensaurem Kali oder über schwach befeuchtetes Monocarbonat leite, sondern empfiehlt (Graham-Otto, Lehrb. d. anorg. Chemie, Aufl. V, Bd. III, S. 202), einen mit wenig Wasser bereiteten Auszug von vier Theilen Pottasche mit einem Theil Kartoffelstärkemehl zu mengen, zur Trockene einzudampfen, den Rückstand zu glühen und dann mit diesem, wie Wöhler gethan, zu verfahren.

Hiernach kann es nicht zweifelhaft erscheinen, dafs die im Gmelin-Kraut zunächst empfohlene Darstellungsweise des Kaliumbicarbonats nur sehr dürftige Resultate giebt. Wöhler constatirt diese Thatsache übrigens, wie oben gezeigt, ausdrücklich. Sie dürfte aber schon allein dadurch aufser Zweifel gesetzt sein, dafs Männer wie Wöhler und Lie big, deren bewundernswerthes Genie immer die zur Zeit einfachsten Mittel zur Erreichung des angestrebten Zieles wählte, eine immerhin recht umständliche Bereitungsweise des zweifach kohlensauren Kalis als eine Verbesserung der bekannten Methode gegenüber empfehlen. ■

Betrachtungen dieser Art müssen auch Vereinfachungsvorschläge der Liebig'schen Methode, wie sie z. B. im Graham-Otto (anorg. Chemie, Aufl. V, Bd. Ill, S. 202) gemacht werden, dahin gehend, dafs man der Pottasche einfach Kohlenpulver zumengt, etwas bedenklich erscheinen lassen. Es ist wirklich nicht anzunehmen, dafs ein Lieb ig Pottasche löst, mit Kartoffelstärkemehl mengt, zur Trockene eindampft, den Rückstand glüht, um zu einem Rückstand zu gelangen, den man annähernd

gleichwerthig einfach durch Mengen von Kohlenpulver mit Pottasche erhalten kann. In der That zeigt der Versuch, dafs eine Beimengung von Kohlenpulver die Absorptionsfähigkeit der Pottasche für Kohlensäure kaum beeinflufst. Der ganze Vorschlag verdankt einer falschen Auffassung der etwas knappen Erklärung, welche Wohl er von seinem Verfahren giebt, die Entstehung.

Es ist auch leicht einzusehen, weshalb das Leiten von Kohlensäure in eine Kaliumcarbonatlösung oder über feuchtes Kaliumcarbonat nur recht mangelhafte Resultate geben kann. Bei Anwendung der Lösung wirkt naturgemäfs das vorhandene Wasser die Reaction schwächend. Aufserdem wird die Concentration der Lösung in dem gleichen Mafse, in dem sich Bicarbonat bildet und ausscheidet, verringert. Hierdurch wird der Fortgang der Reaction ebenfalls abgeschwächt. Wendet man aber feuchtes kohlensaures Kali an, so wird der Kohlensäure, die doch nur da wirken kann, wo sie wirklich mit dem Carbonat in Berührung kommt, eine aufserordentlich geringe Angriffsfläche geboten; denn das feuchte Kaliumcarbonat stellt gewissermafsen einen festen, für Gase aufserordentlich wenig durchlässigen Teig dar. Der in anderen Fällen wohl anwendbare Kunstgriff, durch Umrühren die Oberfläche zu vergröfsern, wird zum Theil dadurch unwirksam gemacht, dafs das an der Oberfläche sich bildende Kaliumbicarbonat das unter ihm befindliche Monocarbonat einhüllt und so der Wirkung der Kohlensäure entzieht. Es erscheint beinahe unmöglich, das gesammte Carbonat in Bicarbonat zu verwandeln, deshalb empfehlen Liebig und Wo hl er die Herstellung einer porösen Kohle, welche denkbar innigst mit dem Carbonat imprägnirt ist und so der Kohlensäure das Carbonat in einer unendlich grofsen Oberfläche darbietet, wodurch natürlich der beabsichtigte Erfolg gesichert ist.

. Sind hiernach die von Wöhler und Liebig angegebenen Methoden, wie ja gar nicht anders zu erwarten, von ausgezeichneter Wirkung, so wird man doch zugeben müssen, dafs sie, .. namentlich für technische Zwecke, etwas com-•plicirt und kostspielig erscheinen.

Auch der von anderer Seite gelegentlich einer Methode zur Absorption und Gewinnung von ' Kohlensäure gemachte Vorschlag, Soda oder Pottasche gleichzeitig der Einwirkung von Wasserdampf und Kohlensäure zu unterwerfen, wird bei Natriumcarbonat, welches für Gase durchlässiges Hydrat bildet, zweifellos günstige Resultate geben, wird aber bei Kaliumcarbonat wegen der bei diesem unvermeidlichen Bildung einer undurchlässigen Oberfläche nicht dazu führen, reines Kaliumbicarbonat zu bilden.

Man war nun bemüht, einen Weg zur Darstellung des Bicarbonates zu finden, welcher sowohl die Mängel der Langwierigkeit und mangelhaften Ausbeute, als auch Complicirtheit und Kostspieligkeit vermeidet. Versuche haben ergeben, dafs das verhältnifsmäfsig wenig gekannte Hydrat des Kaliumcarbonats aufserordentlich für die Darstellung von Kaliumbicarbonat geeignet ist und diese in einfachster, ergiebigster Weise gestattet.

Man erhält das Hydrat von Kaliumcarbonat, wenn man eine zweckmäfsig möglichst concentrirte Lösung von Kaliumcarbonat vorsichtig im (flachen) Kessel und, um das Zusammenbacken und Anbrennen an der Schale zu hindern, unter fortwährendem Umrühren bei gelindem Feuer so lange abdampft, bis man eine beinahe trocken erscheinende Masse erhält, welche aus einer Menge kleiner, weicher Krystalle besteht. Man entfernt dann das Gefäfs vom Feuer, rührt weiter bis zum vollständigen Erkalten, wobei die Masse vollständig trocken wird, und hat alsdann das Hydrat des Kaliumcarbonats in Gestalt eines Haufwerks kleiner, leichter Krystalle unter Händen. Die Zusammensetzung der Krystalle entspricht der Formel

K₂CO₃

K₂O.

Dieses Hydrat nun eignet sich, wie gesagt, vortrefflich zur Darstellung des Bicarbonate. Trotzdem es äufserlich vollkommen trocken erscheint, also weit davon entfernt ist, wie angefeuchtetes Kaliumcarbonat eine undurchlässige, teigartige Masse zu sein, enthält es gerade so viel Wasser, als zur Bildung des Bicarbonats erforderlich ist.

(K₂ CO_S + H₂O + CO₂ = 2 KHCOJ.

Es ist von aufserordentlicher Durchlässigkeit für Gase, so zwar, dafs es selbst in hohen Schichten dem Durchgang der Gase einen wesentlichen Widerstand nicht entgegensetzt und bietet, der Einwirkung der Kohlensäure ausgesetzt, dadurch, dafs jeder einzelne kleine Krystall dieser Einwirkung voll und ganz unterliegt, der Kohlensäure eine aufserordentlich grofse Angriffsoberfläche. Folge dieser Eigenschaften ist, dafs . es die Kohlensäure schon reichlich, bei gewöhnlicher Temperatur und bis zur völligen Umwandlung in Bicarbonat aufnimmt. Diese Aufnahme kann heftig gestaltet werden, wenn man das Salz oder die zur Aufnahme bestimmte Kohlensäure etwas anwärmt. Bei einer Anfangstemperatur von 60 ° C. ist die Reaction alsbald so heftig, dafs sich die Masse infolge der Reaction weit über diese Anfangstemperatur erhitzt. Diese Reaction, deren Verlauf auch durch Umrühren der Masse befördert wird, hört erst auf, wenn das letzte Molecül einfach kohlensaures Kali in zweifach kohlensaures verwandelt ist. Man erhält also nach beendeter Absorption, wenn man, was

keine Schwierigkeit bietet, genügend reines Kalicarbonat verwendet hat, sofort und - ohne alles Weitere ein als reines, zweifach kohlensaures Kali zu verwendendes Präparat. Es versteht sich von selbst, dafs man die beschriebene Bildung von Kaliumbicarbonat auch in mehreren hinter einander geschalteten Gefäfsen vornehmen kann, so dafs auch, wenn in dem ersten Gefäfs fast sämmtliches Carbonat in Bicarbonat verwandelt ist, die Zufuhr von Kohlensäure nicht gemäfsigt zu werden braucht.

Durch die geschilderte Art der Herstellung des Bicarbonats sind also nicht allein die Schwierigkeiten der Absorption, sondern auch die Schwierigkeiten der Reindarstellung des zweifach kohlensauren Kalis umgangen, Schwierigkeiten, die dadurch hervorgerufen werden, dafs eine Lösung von zweifach kohlensaurem Kali sich aufserordentlich leicht beim Erwärmen zersetzt und in einfach kohlensaures Kali verwandelt wird (Muspratt, Encyclopäd. Handbuch der techn. Chemie 1893, Bd. 4, S. 896, letzter Absatz). Man erhält eben in dem Absorptionsgefäfs direct reines Kaliumbicarbonat.

Die Darstellung des Kaliumbicarbonats kann mit Hülfe des Kaliumcarbonathydrates nicht nur mit reiner Kohlensäure, sondern auch mit stark oder schwach Kohlensäure haltenden Gasgemengen₅ wie Generator-, Ofen-, Quellgasen und dergl., sehr leicht bewirkt werden. Läfst man kohlensäurehaltiges Gas, sei es arm an Kohlensäure, wie atmosphärische Luft, sei es reich daran, wie Generatorgase, durch entsprechende, mit Kaliumcarbonathydrat gefüllte Behälter streichen, so bleibt alle vorhandene Kohlensäure in diesen in der Form von Bicarbonat zurück und die entweichenden Gase sind absolut kohlensäurefrei. Beim Einleiten von reiner Kohlensäure in das Kaliumcarbonathydrat entweicht natürlich nichts. Es ist also durch Herstellung von Kaliumbicarbonat in der geschilderten Weise auch ein Mittel gegeben, aus schwach kohlensäurehaltigen Gasen in einfachster Weise ständig reine Kohlensäure zu gewinnen, zumal das gewonnene Bicarbonat in der Hitze auch in Lösung leicht Kohlensäure abgiebt urid die Wiedergewinnung des Hydrates überaus einfach ist.

Es war vorhin gesagt worden, dafs die Aufnahmefähigkeit des Kaliumcarbonathydrates für Kohlensäure durch eine nicht bedeutende Temperaturerhöhung wesentlich gesteigert werde, und es mag hier darauf hingewiesen werden, dafs diese Temperaturerhöhung nicht nur durch Wärmezufuhr von aufsen her, sondern auch dadurch bewirkt werden kann, dafs man dem Kaliumcarbonathydrat eine geringe Menge einer Substanz beimengt, welche sich, mit Kohlensäure in Berührung gebracht, stark erhitzt, z. B. Aetzkali oder (namentlich wenn es sich mehr um Absorption von Kohlensäure als um Darstellung reinen Bicarbonats handelt) Aetzkalk.

Diese Thatsache hat neben dem technischen Erfolg, den sie unter Umständen erzielen läfst, vielleicht auch noch insofern Interesse, als sie bei dem von Liebig und Wöhler angegebenen Verfahren der Darstellung des Bicarbonats eine bislang - unbeachtete Rolle zu spielen scheint. Entsteht doch beim Glühen von kohlensaurem Kali mit Kohle unter Entwickelung von Kohlenoxyd stets Aetzkali.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Verfahren zur Darstellung von Kaliumbicarbonat aus Kaliumcarbonat und Kohlensäure, eventuell unter geringer Wärmezufuhr, gekennzeichnet durch die Anwendung des Kaliumcarbonats in Form des Monohydrates.