Ueber die Bestimmung des Stickstoffes. Mit Abbildungen auf Tafel 21. Ueber die Bestimmung des Stickstoffes. Einen einfachen Apparat zum Aufsammeln des Stickstoffes bei der Verbrennung der organischen Stoffe nach Dumas beschreibt W. Städel in der Zeitschrift für analytische Chemie, 1880 S. 452. Das etwa 250cc fassende Glasgefäſs b (Fig. 13 Taf. 21) ist unten zu einer etwa 6mm weiten Röhre ausgezogen, deren seitlicher Ansatz von o bis m 7 bis 8mm weit ist, von m bis n aber nur 2mm. Die auf die Spitze des Gefäſses b mittels Gummistopfen befestigte flache Glasschale c wird mit mäſsig verdünnter Kalilauge gefüllt und bei m ein Tropfen Quecksilber eingeführt. Nun öffnet man den Hahn l, senkt das mit Kalilösung gefüllte Gefäſs a so tief, daſs keine Lauge in das Gefäſs b eintritt und verbindet n mit der Verbindungsröhre. Man treibt nun durch Kohlensäure die Luft aus dem Verbrennungsrohre aus, läſst durch Heben des Gefäſses a die Kalilauge bis zum Hahn l aufsteigen, schlieſst diesen und beobachtet, ob sich noch Luftblasen ansammeln. Ist dies der Fall, so öffnet man den Hahn, läſst die Kalilauge in a zurückflieſsen, um nach einigen Minuten denselben Versuch zu machen. Ist alle Luft ausgetrieben, so füllt man b mit Lauge, schlieſst den Hahn l und läſst nun die Verbrennung beginnen. Das Stickstoffgas sammelt sich in b an und wird nach vollendeter Verbrennung in ein über c gestülptes Eudiometer d getrieben und darin gemessen. Während der Verbrennung sorgt man dafür, daſs der Flüssigkeitsspiegel in a etwa in der Höhe der Verbrennungsröhre liegt, wie denn auch der Hahn l aus leicht ersichtlichen Gründen nicht höher als die Verbrennungsröhre stehen soll. Die kleine Kugel q soll bei rascher Entwicklung verhüten, daſs Gas entweicht, der kleine Quecksilbertropfen bei m, daſs die Kalilauge in das Verbrennungsrohr zurücksteigt (vgl. 1880 237 * 50). K. Zulkowsky (Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, 1880 S. 1096) findet, daſs das zuweilen vorkommende Zurücksteigen der Kalilauge nicht in einer zu schwachen Kohlensäure-Entwicklung liegt, sondern in der Ungleichmäſsigkeit des Gasstromes. Eine ziemlich schwache Gasentwicklung, sobald sie nur regelmäſsig vor sich geht verhindert das Uebersteigen ganz. Zur gleichmäſsigen Entwicklung der Kohlensäure dient ein etwa 15cm langes Rohrstück a (Fig. 14 Taf. 21), welches mit einem leicht verschiebbaren Eisenblechrohre umhüllt und mit etwa 10g Natriumbicarbonat derart gefüllt ist, daſs oben ein kleiner Kanal zurückbleibt. Anfangs, wo die Luft aus dem Apparate zu vertreiben ist, wird das Blechrohr, wie in der Zeichnung, nur bis zur Mitte geschoben und der Brenner am Ende des Glasrohres aufgestellt. Dadurch wird nur die Hälfte der Kohlensäure und zwar mit gröſster Gleichförmigkeit entwickelt. Während der Entwicklung des Stickstoffes wird nicht nur der Brenner, sondern auch; die Blechhülse entfernt, weil keine Kohlensäure-Entwicklung mehr nöthig erscheint. Knapp vor dem Ende der Verbrennung, sobald die Stickstoffentwicklung merklich nachläſst, wird das Blechrohr über das ganze Glasrohr geschoben und durch die wieder darunter gestellte Flamme der Rest der Kohlensäure entwickelt, um den Stickstoff in das Azotometer zu treiben, während sich die mit entwickelten Wasserdämpfe im Kugelrohr b absetzen. Das Verbrennungsrohr B enthält hinter einer etwa 5cm langen oxydirten Kupferblechrolle c ein Schiffchen d aus oxydirtem Kupferblech, welches die mit Kupferoxyd gemischte Substanz aufnimmt, worauf eine an beiden Enden durch die oxydirten Kupferblechrollen f gehaltene Schicht Kupferoxyd e und schlieſslich eine 10 bis 12cm lange, im Wasserstoffstrome ausgeglühte Rolle g aus Kupferdrahtnetz folgt. Das gegen das Azotometer geneigte Verbrennungsrohr ist mit diesem durch ein Bunsen'sches Ventil h verbunden, um ein Zurücksteigen der Kalilauge völlig zu verhindern. Die Verdrängung der Luft durch Kohlensäure wird dadurch wesentlich abgekürzt, daſs man eine Wasserluftpumpe mit dem Ventil h verbindet, die Luft auspumpt, dann die Brenner des Ofens von rechts nach links nur so weit anzündet, daſs die letzte Flamme noch etwa 10cm vom Schiffchen entfernt ist. Gleichzeitig wird die Blechhülse des Kohlensäurerohres bis zur Mitte desselben geschoben und dieselbe durch ein Flämmchen erhitzt. Sobald die Gasentwicklung beginnt, nimmt die Spannung im Rohre zu, was an dem Manometer der Luftpumpe erkannt wird. Dieselbe bleibt noch etwa 2 Minuten in Wirksamkeit, so daſs hierdurch ein Waschen im luftverdünnten Räume erfolgt. Hierauf wird die Thätigkeit der Pumpe abgestellt und, sobald an dem Manometer wahrzunehmen ist, daſs die Spannung der Kohlensäure die der äuſseren Atmosphäre erreicht hat, wird der Verbindungsschlauch abgezogen und das Azotometer mit dem Verbrennungsrohre durch den Schlauch i in Verbindung gebracht. Ist keine Pumpe vorhanden, dann wird das Verbrennungsrohr gleich vom Anfang mit dem Azotometer verbunden und die Kohlensäure auf obige Weise entwickelt. Um die Entleerung des Meſsrohres l zu umgehen, wird das bis k mit Kalilauge gefüllte Azotometer auf dem Stative so weit emporgeschoben, daſs das nach abwärts gekehrte Meſsrohr mit der Horizontalen einen Winkel von etwa 30° bildet. Ist das Meſsrohr mit dem Verbrennungsrohr einmal in Verbindung gesetzt, so wird der Quetschhahn über das Eintrittrohr geschoben, so daſs die verdrängte Luft und die entwickelte Kohlensäure in das Standrohr r tritt. Das Kleinerwerden der eingetretenen Gasblasen läſst sich an dem untern Theil des Meſsrohres von m nach aufwärts leicht verfolgen und, sobald einmal die Blasen zur Gröſse von Staubkörnchen herabgesunken sind, ist jede weitere Verdrängung überflüssig. Dieser Zustand ist mit Hilfe einer Pumpe in 1 Minute, ohne Pumpe in 10 bis 16 Minuten zu erreichen. Nun wird das Meſsrohr aufgerichtet und das Azotometer auf dem Stative tiefer gestellt. Mittlerweile hat das Verbrennungsrohr die Rothglühhitze erreicht; man zündet noch die wenigen Brenner an, welche die in der Nähe des Schiffchens befindliche Kupferoxydschicht zu erhitzen haben, und ebenso die Brenner unter der Kupferrolle c. Ist auch diese rothglühend, so wird das Schiffchen selbst von links nach rechts, wie bei einer gewöhnlichen Elementaranalyse, erhitzt und die Verbrennung nimmt nunmehr ihren Anfang. Die Kohlensäure-Entwicklung darf erst dann unterbrochen werden, wenn sich Stickstoff zeigt, da sonst leicht durch Bildung eines Vacuums Luft angesaugt wird. Uebrigens ist es zu empfehlen, sämmtliche Gummistopfen mit Glycerin zu befeuchten. Ist die Verbrennung zu Ende, so wird die Blechhülse über das Rohr a geschoben und durch Erhitzung die weitere Kohlensäure-Entwicklung veranlaſst, bis das Gasvolumen im Meſsrohr keine Zunahme mehr erfährt. Dann wird mit dem Quetschhahn der Schlauch i geschlossen, das Azotometer ausgeschaltet, an einen Ort mit constanter Temperatur gestellt und dann die Gasmenge abgelesen. Ch. E. Groves (Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, 1880 S. 1341) füllt die oben offene Glasröhre e (Fig. 15 Taf. 21) mit Kalilauge von 1,25 sp. G., bis sie den Glashahn b erreicht, setzt dann auf e einen Stopfen, in dessen Durchbohrung eine 70 bis 80cc fassende Pipette steckt, um beim Senken des Rohres e die Kalilauge aus a aufzunehmen, bis nach völliger Anstreibung der Luft aus dem Verbrennungsrohre die Kalilauge durch langsames Heben des Rohres e das Meſsrohr a wieder völlig anfüllt. Nach Verschlieſsen des Hahnes b, Senken des Rohres e, bis sie tiefer steht als die Röhre d, und Ablassen der überschüssigen Kalilauge durch das Röhrchen g ist der Apparat zur Ausführung der Bestimmung vorgerichtet. Eingehende Versuche über die Bestimmung des Stickstoffes hat M. Gruber (Zeitschrift für Biologie, 1880 S. 367) ausgeführt, namentlich über die Fehlerquellen bei der Natronkalkverbrennung nach Varrentrapp und Will und der Kupferoxydverbrennung nach Dumas. Bei einer auf verschiedene Fleischsorten ausgedehnten Untersuchung fand NowakWiener akademische Sitzungsberichte, 1871 2. Abth. Bd. 64 Octoberheft. – wie früher schon Toldt – nach Will und Varrentrapp wesentlich weniger Stickstoff als nach Dumas. Seegen und NowakArchiv für die gesammte Physiologie, 1873 Bd. 7 S. 284 u. Bd. 9 S. 227. erklärten dann diese Methode zur Analyse der Eiweiſskörper überhaupt für unbrauchbar. Während G. MussoZeitschrift für analytische Chemie, 1877 S. 406. die Angaben von Seegen und Nowak bezüglich der Milch bestätigte, L. LiebermannAnnalen der Chemie und Pharmacie, 1876 Bd. 183 S. 103. bei dieser sogar um 34 Procent des Stickstoffes bei der Natronkalkverbrennung zu wenig fand, haben PetersenZeitschrift für Biologie, 1871 Bd. 7 S. 166., WoroschiloffBerliner klinische Wochenschrift, 1873 Nr. 8., MärckerArchiv für die gesammte Physiologie, Bd. 8 S. 195., KreuslerZeitschrift für analytische Chemie, 1873 S. 354., RitthausenJournal für praktische Chemie, 1874 Bd. 8 S. 10. entweder gar keine, oder nur sehr geringe Unterschiede zwischen den Ergebnissen der beiden Methoden gefunden. Seitdem aber RitthausenArchiv für die gesammte Physiologie, Bd. 18 S. 236. dem Urtheile von Seegen und Nowak beitrat und MakrisLiebig's Annalen, 1876 Bd. 184 S. 371. wenigstens verschiedene Verbesserungen vorschlug, galt die Natronkalkmethode als aufgegeben. Diese Ansicht ist aber nach Gruber unberechtigt, wenn man in folgender Weise verfährt. Die in gewohnter Weise ausgezogene weite und 30 bis 35cm lange Verbrennungsröhre wird beschickt mit einem Asbestpfropfen, 4cm feinkörnigem Natronkalk, 8 bis 12cm Mischung der Substanz mit feinpulverigem Natronkalk, 5cm Spülung von feinpulverigem Natronkalk, hierauf mit 10cm grobkörnigem Natronkalk und einem dichten Asbestpfropfen. Der vorderste Theil der Röhre bleibt 3 bis 4cm weit leer. Die Mischung des Natronkalkes mit der zu verbrennenden Substanz geschieht in der Reibschale, da sich hier die äuſserst wichtige gleichmäſsige Vertheilung viel rascher und vollkommener herstellen läſst als im Rohre. Das Erhitzen der Röhre auf starke Rothglut geschieht so rasch, daſs die Verbrennung nie länger als 1 Stunde währt, wobei für eine gleichmäſsige Gasentwicklung gesorgt wird. Das entwickelte Ammoniak wird in Normalschwefelsäure aufgefangen, die mit Fünftelbarytwasser zurücktitrirt wird. Da die Schwefelsäure meist miſsfarbig wird, so ist die Endreaction mit empfindlichem Lackmus- und Kurkumapapier festzustellen. Bei sorgfältiger Arbeit ist die Titrirung ebenso genau als die Platinsalmiakbestimmung; dabei aber viel bequemer und rascher auszuführen als diese. Sobald die Gasentwicklung still steht und der Rohrinhalt völlig weiſs gebrannt ist, löscht man die Flammen, bricht den Schnabel ab und saugt mittels eines Aspirators etwa ½ Stunde lang Luft hindurch. Man erhält mit diesem Verfahren ebenso genaue Resultate als mit dem nach Dumas, wenn man auch zugestehen muſs, daſs es auſser den Nitroverbindungen noch eine Anzahl organischer Stoffe gibt, deren Stickstoffgehalt sich mit Natronkalk nicht genau ermitteln läſst, z.B. Platindoppelverbindungen und Chinolinverbindungen. Gruber zeigt durch zahlreiche Analysen von Fleisch und Erbsen, daſs die Durchschnittsangaben beider Verfahren um höchstens 0,11 Proc. schwanken, die Einzelbestimmungen nach Dumas um 0,04 bis 0,08, die einzelnen Natronkalkbestimmungen meist 0,1 und nur einmal bis 0,3 Proc. Dabei ist von gröſstem Einfluſs die Feinheit der Pulverung; bei nicht hinreichend feiner Vertheilung des Fleisches wurden bis zu 0,86 Proc. Stickstoff zu wenig gefunden. Vielleicht liegt hierin der Fehler von Seegen und Nowak Ob nun die Eiweiſsstoffe sich verschieden verhalten, oder ob das Verfahren von Ritthausen fehlerhaft war, müssen weitere Versuche zeigen. Für Fibrinpepton erhielt allerdings auch Gruber mit der Natronkalkverbrennung etwa 1 Proc. Stickstoff zu wenig, ohne aber den Grund hierfür auffinden zu können. Das Verfahren nach Dumas soll man nach Gruber in folgender Weise ausführen: Das 95 bis 100cm lange Verbrennungsrohr engerer Sorte aus schwer schmelzbarem Glase wird an einem Ende zu einem 8 bis 10cm langen, starkwandigen, an einer Stelle verengten Schnabel ausgezogen. Es wird sorgfältig gereinigt und in folgender Weise beschickt: ein Asbestpfropf, 25 bis 30cm doppeltkohlensaures Natron, ein Asbestpfropf, 8cm körniges Kupferoxyd, abermals ein Asbestpfropf, die Mischung der Substanz mit feinpulverigem Kupferoxyd, ungefähr 12cm, Nachspülung mit feinpulverigem Kupferoxyd 8cm, ein Asbestpfropf, 15cm grobkörniges Kupferoxyd, ein kurzer Pfropf aus Kupferdrahtnetz, 8cm körniges Kupfer, abermals ein Pfropf aus Kupferdrahtnetz, 8cm Kupferoxyd, Asbestpfropf. Das Ende der Röhre in der Länge von 3 bis 4cm bleibt leer. Ueber die Füllung ist noch folgendes zu bemerken. Nach mancherlei Versuchen ist Gruber auf das saure kohlensaure Natron als Kohlensäurequelle im Rohre zurückgekommen, da es schon bei sehr niedriger Temperatur ganz reine Kohlensäure abgibt und der Umstand, daſs es gewöhnlich ziemlich feucht ist, durch Vergröſserung des Gasvolumens günstig wirkt, während man bei vorsichtigem Anwärmen von den am kälteren Theile des Rohres condensirten Wassertropfen nichts zu fürchten hat. Es ist sehr angenehm, eine lange Schicht von doppeltkohlensaurem Natron anzuwenden, da man dann nach beendeter Verbrennung das Rohr im Kohlensäurestrome erkalten lassen kann, so daſs das körnige Kupfer für mehrere Verbrennungen verwendet werden kann. Der Asbestpfropf zwischen der ersten Schicht körnigen Kupferoxydes und der Mischung muſs so fest sitzen, daſs man das Verbrennungsrohr umkehren kann, ohne daſs er sich verschiebt. Es ist dann möglich, die zur Mischung zu verwendende Menge Kupferoxyd bequem im Rohre abzumessen. Die Mischung geschieht so, daſs man die Substanz zuerst im Achatmörser mit einem Theile des pulverigen Kupferoxydes, ohne stark zu drücken, zusammenreibt, bis sie ganz gleichmäſsig vertheilt ist, worauf man mit dem Reste des Kupferoxydes auf einem glatten Glanzpapiere durch Hin- und Herrollen mischt. Sodann füllt man die Mischung durch einen kleinen, weithalsigen Trichter langsam ins schief gehaltene Rohr. Man spült Schale und Papier zu wiederholten Malen mit kleinen Partien pulverigen Kupferoxydes ab, die man ebenso unter fortwährendem Drehen des Rohres einfüllt. Es gelingt so ganz leicht, die anhaftenden Theilchen der Mischung auch von den Rohrwandungen wegzuspülen, falls diese vorher wohl gereinigt und glatt waren. Zum Ueberflusse schiebt man noch einen dichten Asbestpfropf nach, der die letzten Spuren mit sich fortführt. Es ist schon wiederholt gezeigt worden, daſs die beliebten Kupferdrahtnetzspiralen zur völligen Reduction des Stickoxydes nicht genügen, da sich selbst bei Schichten von 20 bis 25cm und vorsichtiger Verbrennung noch ansehnliche Mengen Stickoxyd der Reduction entziehen können. Dagegen genügt eine Schicht von 6 bis 8cm körnigem Kupfer, welches durch Reduction des Oxydes hergestellt und dann im Kohlensäurestrom ausgeglüht ist. Der verdichtete Wasserstoff schadet allerdings bei der Verbrennung nicht, da man dem Kupfer so wie so eine Schicht von körnigem Kupferoxyd vorlegen muſs, weil das Kupfer immer geringe Mengen von Wasser reducirt und schon Spuren von Wasserstoff beträchtliche Fehler hervorrufen müssen. Das beim Verbrennen von Zucker beobachtete Gas, welches Kreusler für unverbrannte Kohlenwasserstoffe hielt, war offenbar der von der erwähnten Reduction herrührende Wasserstoff. Das offene Ende der Verbrennungsröhre wird mit einem dichten Korkstopfen verschlossen, der das starkwandige, in die Quecksilberwanne tauchende Gasentbindungsrohr trägt. Zur Austreibung der Luft verbindet man das ausgezogene Ende des Rohres mit einem Kohlensäureapparate. Gruber hat gewöhnlich 10 bis 12 Stunden Kohlensäure durchgeleitet; doch würde wahrscheinlich auch ein kürzeres Durchleiten und darauf folgendes mehrstündiges Stehen des Rohres vor der Verbrennung genügen. Es kommt nur darauf an, der auf dem Kupferoxyde und den Rohrwandungen verdichteten Luftschicht Zeit zur vollständigen Diffusion zu lassen. Auch nach 12 Stunden ist aber das Gas nicht völlig luftfrei, da, wie längst bekannt, der Marmor stets etwas Luft eingeschlossen enthält, welche die Kohlensäure verunreinigt. Man schmilzt daher den Schnabel an der verengten Stelle ab und entwickelt reine Kohlensäure durch Erhitzen des doppeltkohlensauren Natriums. Nach ein paar Minuten kräftiger Gasentwicklung stülpt man ein Proberöhrchen mit concentrirter Kalilauge über das Entbindungsrohr und prüft, ob alles Gas absorbirt wird, worauf man zur Verbrennung schreitet. Das Erhitzen des Verbrennungsrohres geschieht so, daſs zuerst das vorderste Drittel des Rohres, hierauf die Schicht körnigen Kupferoxydes zwischen doppeltkohlensaurem Natrium und Mischung, dann erst diese selbst so langsam erhitzt wird, daſs Blase auf Blase des entwickelten Gases sich bequem zählen läſst. Ist die Gasentwicklung zu Ende, so erhitzt man langsam das doppeltkohlensaure Natrium und treibt den Rest des Stickstoffes in die Meſsröhre hinüber. Es ist dies in sehr kurzer Zeit vollendet. Hierauf öffnet man das Rohr an der ausgezogenen Spitze, löscht die Flammen, bis auf jene unter dem Natronsalze, und läſst im Kohlensäurestrome erkalten. Jede Verbrennung währt durchschnittlich 3 Stunden. Das erhaltene Gas muſs noch mindestens ½ Stunde über dem Quecksilber stehen, damit alle Kohlensäure absorbirt werde. Bei der Uebertragung des Meſsrohres in das destillirte Wasser muſs man berücksichtigen, daſs das Wasser Luft enthält, welche bei der Vermischung mit Kalilauge entweicht. Man muſs daher frisch ausgekochtes Wasser verwenden.